EMV

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EMV steht für elektromagnetische Verträglichkeit und bezieht sich auf die Eigenschaft von Geräten, entweder durch äußere elektromagnetische Felder in ihrer Funktion gestört werden zu können (Immission) oder selbst derartige Wechselfelder auszusenden (Emission). Um diese Probleme zu minimieren, wurden Normen eingeführt.

Zur Entstehung unerwünschter HF Abstrahlung:

  • Jede Leiterbahn wirkt als Induktivität und hat zu benachbarten Bauteilen und Leiterbahnen eine gewisse Kapazität. Es können Resonanzkreise entstehen, die EMV-Probleme unerwartet erschweren können. HF-Ströme bzw. extrem kurze Impulse können induktiv oder kapazitiv ausgekoppelt werden. Leiterbahnen wirken letztendlich immer wie kleine Antennen.
  • Ein schneller Stromanstieg bewirkt eine schnelle Veränderung des Magnetfelds in seiner Umgebung und damit eine Induktion von Spannung in alle Leiterschleifen, die in der Nähe sind.
  • Ein schneller Spannungsanstieg wirkt kapazitiv auf alle Leiter in der Nähe.

Maßnahmen beim Platinenentwurf

  • Niedrige Versorgungsspannung verbessert die Situation auf der Emissionseite, da so auch geringere Ströme mit geringeren Magnetfeldern entstehen. Auf der Immissionsseite kann die Situation sich aber verschlechtern.
  • Prozessortakt möglichst niedrig wählen
  • Prozessortakt wenn möglich mit Spread Spectrum betreiben
  • Besonders breite Leiterbahnen für Vss und Vcc. Besser noch zwei extra Layer.
  • Stützkondensatoren möglichst nahe am Verbraucher. Dies hält die Stromschleifen klein, die kurze hochfrequente Stromimpulse auf der Leiterkarte zurücklegen müssen.
  • Einsatz von Filtern bei Stromversorgung sowie an allen Ein- und Ausgängen. z.b. Ferritperlen, RC-Tiefpässe, Gleichtaktfilter.
  • Unbenutzte digitale Eingänge nicht offen lassen sondern auf GND oder VCC legen.
  • Eingänge zu Schaltern, die quasi offen sind, über Widerstände hoch- oder runterlegen (Pull Up oder Pull Down Widerstand).
  • Bei der Wahl von EMV-wirksamen Kondensatoren mehrere Kondensatoren parallel schalten, da jeder Kondensator eine eigene Resonanzfrequenz hat. Durch das Parallelschalten von sehr unterschiedlichen Kondensatoren ergibt sich zwar immer noch ein möglicher Gesamt-Resonanzfall, er kann aber in einen sehr niedrigen Frequenzbereich verbannt werden. Z.B. Zusammenschaltung von kleinen Elektrolyt- und Vielschichtkondensatoren und keramischen Kondensatoren.
  • Große Massefläche zur Schirmung, am besten eine ganze Platinenfläche. Der Zugriff auf die Masse jeweils so kurz wie möglich.
  • Masseleitungen vermaschen, wenn keine einheitliche Massefläche vorhanden ist, dabei die Maschenwaben möglichst klein halten
  • Verwendung von schirmenden Gehäusen bzw. Kunstoffgehäusen, die intern mit einem elektrisch leitenden Lack (EMV-Lack) beschichtet sind, der wiederum geerdet ist.
  • Galvanische Trennung von Digitalsignalen durch Optokoppler.
  • Abstrahlende Gebiete sind gerne Quarze und ihre Zuleitung. Kurze gerade Bahnen verwenden, Quarzgehäuse auf ein definiertes Potential legen (meist GND) und Bahnen wenn möglich wie einen Sandwich von 2 Seiten durch Masseflächen einsperren.
  • HF-"heiße" Kontakte oder Leiterbahnen die abgeschirmt/abgedeckt werden sollten, kann man bei bekannter Frequenz finden, indem man in kurzer Entfernung mit einem Messempfänger die Frequenz überwacht und mit einem Schraubenzieher (wirkt als Antenne und Schnüffelsonde) die in Frage kommenden Anschlüsse berührt. Bei anwesender HF steigt dann der Pegel am Empfänger deutlich an. Mitunter reicht es aus, in ein paar mm Entfernung zu den Leiterbahnen den Schraubenzieher zu bewegen, die geringe Kapazität (noch unter 1 pF) reicht als Koppelkapazität aus.
  • Prozessoren und Taktleitungen wenn möglich ebenfalls durch gut geerdete Masseflächen abdecken.
  • Funken an Schaltkontakten mit Snubber löschen

Maßnahmen am Aufbau

  • Kabel zu einer getrennten Stromversorgung oder Batterie über verdrillte Kabel oder sogar abgeschirmte Leitung
  • Alle Datenkabel abschirmen. Die Abschirmung direkt mit dem Gehäuse verbinden.
  • Keine Flachkabel verwenden. (Innerhalb des Gehäuses ist das erlaubt. Außerhalb nicht.)
  • Zahnscheiben beim Zusammenschrauben verwenden, damit das Gehäuseteile (wie Rückwand, Frontplatte, Deckel) leitend mit dem Gehäuse verbunden sind.
  • Alle Gehäuseteile an mehreren Stellen über Leitungen oder Kupferband miteinander zu verbinden.
  • Steuerleitungen und leistungsführende Leitungen nie parallel verlegen. Nicht in gleiche Kabelschächte, sondern möglichst weit voneinander entfernt.

Siehe auch

Weblinks

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