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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik EMV Fragestellung


Autor: Leon (Gast)
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Hallo Zusammen,

ich bin Neuling in Sachen EMV und habe folgende Frage:

ich habe das Bild im Anhang einem EMV Dokument entnommen. In dem Bild 
wird u.a. darauf hingewiesen, dass die Verbindung zwischen 
Schaltungsmasse und Gehäuse an einer einzigen Stelle und nach 
Möglichkeit kapazitiv erfolgen sollte.

Im selben Dokument wird an anderer Stelle geschrieben, das alle(!) 
nichtgeschirmten Leitungen, die das Gerät verlassen, kapazitiv mit der 
Bezugsfläche (=Gehäuse) verbunden werden sollen.

Wenn ich das konsequent umsetze muss ich auch die Masseleitungen 
kapazitiv mit dem Gehäuse verbinden. In diesem Fall hab  ich aber nicht 
nur eine kapazitive Verbindung zwischen Schaltungsmasse und Gehäuse 
sondern beliebig viele, je nach dem wieviele Masseleitungen mein Gerät 
verlassen.
Wenn ich das so umsetzen baue ich mir riesige Massschleifen (zumindest 
für HF).

Ich bin leicht verwirrt, ist das jetzt ein Widerspruch oder hab ich was 
falsch verstanden?

Autor: Huch (Gast)
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Leon schrieb:
> einem EMV Dokument entnommen

Könntest Du bitte einen Link auf das Dokument angeben? Oder es posten. 
Nur interessehalber.

Allerdings könnte es helfen die zweite Stelle, die Dir mit der ersten im 
Widerspruch zu stehen scheint, auch zu posten. Möglicherweise ist der 
Kontext dort ein anderer, so das gar kein Widerspruch existiert.

Autor: Leon (Gast)
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Der Link:

www.nkl-emv.de/downloads/seminar2.pdf

Der Widerspruch vermeintliche steckt in "4.2.1.2 Geschirmte Gehäuse"

Autor: Huch (Gast)
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Also ich habe mir das mal angeguckt.
Ich muss vorausschicken, das ich an die Frage mit wenig, wenn auch 
vorhandener Erfahrung aber dennoch einigen Reserven an gesundem 
Menschenverstand herangehe. Also keine Gewähr.

Der von Dir benannte Abschnitt beginnt: "Auch bei Elektronik für den 
Industriebereich..." Daraus schliesse ich, das es hier nicht um HF im 
Sinne von Funkanwendungen geht, sondern allenfalls um Oberwellen von 
einigermaßen schnell schaltenden Signalen.


Leon schrieb:
> riesige Massschleifen (zumindest
> für HF

Deine Frage ist daher im Prinzip zwar mit Ja zu beantworten, aber...
Durch die Anbindung des Gehäuses an die Erde ist dieses extrem 
niederohmig an eben Erde angebunden. Evtl. lokale Einkopplungen auf 
diese "HF-Masseschleife" haben es schwer sich durchzusetzen. Was dann 
noch verbleibt muss durch entsprechendes Design der Leiterplatte 
aufgefangen werden. Unterläßt man aber den Anschluss an Erde (über einen 
Kondensator) sind die Auswirkungen ungleich stärker, da nun die "HF" 
frei herumgaloppieren kann und eben nicht "geerdet" ist.

Autor: Anja (Gast)
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>Ich bin leicht verwirrt, ist das jetzt ein Widerspruch oder hab ich was
>falsch verstanden?

Vielleicht ist in dem Vortrag das Grundprinzip nicht erklärt:

Die Störungen sollen alle auf dem kürzestmöglichen Weg auf die Störmasse 
= Gehäuse umgeleitet werden. Von dort aus (Äquipotentialfläche) wird die 
Störung gleichmäßig verteilt. In Deiner Schaltung entstehen daher (im 
Idealfall) keine Spannungsdifferenzen und damit keine Störungen.

Was Du nicht haben willst ist daß die Störung auf die Schaltungsmasse 
gerät. Dort würde ein Störstrom von 2000V/50 Ohm = 40A (Burst) mit 5ns 
Flankensteilheit an einer 1 cm langen Masseleitung eine 
Spannungsdifferenz von 10nH * 40A / 5 ns = 80V verursachen. Da dies 
jeden Logigpegel übersteigt wird Deine Schaltung anfangen sich komisch 
zu verhalten.
(Gut in der Praxis sind die Ströme/Spannungen kleiner da die 
Zuleitungslängen auch noch eine Rolle spielen).

Du erreichst die Trennung von Störstrom und Signalmasse am einfachsten 
mit folgenden Maßnahmen:

1) Alle Steckverbinder auf eine Seite der Schaltung. (Sieht man häufig 
bei KFZ-Steuergeräten).
Die Störströme fließen jetzt nur noch im Steckerbereich durch Deine 
Leiterplatte (Filterkondensatoren).
2) Und das ist jetzt hoffentlich nicht die Stelle wo empfindliche 
Elektronik plaziert ist (Anordnungskonzept: Prozessor weit weg vom 
Steckerbereich).
3) Segmentierung der Massefläche: Da im Steckerbereich zumindest noch 
Reststörungen über die Filter-Kondensatoren fließen ist es sinnvoll 
hinter dem Steckerbereich einen "Sternpunkt" anzuordnen bzw. die Masse 
zu segmentieren.
4) natürlich auch strikte Trennung von Gehäusemassefläche 
(Filter-Kondensatoren im Steckerbereich an Gehäuse) und Signalmasse auf 
der Leiterplatte.

Autor: Leon (Gast)
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Hallo,

danke für die ausführliche Antworten

@Anja:
Das was du schreibst ist mir eigentlich bekannt.
Nichtsdestotrotz bilde ich durch diese Maßnahmen Induktionsschleifen 
bestehend aus Schaltungsmasse und Gehäusemasse und diese Schleifen sind, 
zumindest nach der EMV Literatur die ich bisher gelessen habe, eine der 
Hauptursaachen für Störungen. Aber wahrscheinlich ist es, wie Huch 
bereits erwähnte, das geringere Übel im Vergleich zu den Störungen die 
man sich reinholt wenn man gar nicht oder "nur" gegen Signalmasse 
filtert.

Ich werde die Filter auf jeden Fall vorsehen. Im Bedarfsfall kann man 
sie ja dann wieder rausnehmen, falls es sich als kontraproduktiv 
erweisen sollte.

Gruß
Leon

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Leon,

>ich habe das Bild im Anhang einem EMV Dokument entnommen. In dem Bild
>wird u.a. darauf hingewiesen, dass die Verbindung zwischen
>Schaltungsmasse und Gehäuse an einer einzigen Stelle und nach
>Möglichkeit kapazitiv erfolgen sollte.

Da steht nicht "an einer einzigen Stelle"!

>In diesem Fall hab ich aber nicht nur eine kapazitive Verbindung
>zwischen Schaltungsmasse und Gehäuse sondern beliebig viele, je nach dem
>wieviele Masseleitungen mein Gerät verlassen.

Ja, und das ist auch gut so. Damit führst du für Hochfrequenz eine 
Vermaschung durch, schließt komplexe Streuimpedanzen kurz und sorgst für 
kleine Stromkreis-Flächen und kurze "Antennenlängen".

>Nichtsdestotrotz bilde ich durch diese Maßnahmen Induktionsschleifen
>bestehend aus Schaltungsmasse und Gehäusemasse und diese Schleifen sind,
>zumindest nach der EMV Literatur die ich bisher gelessen habe, eine der
>Hauptursaachen für Störungen.

Diese Induktionsschleifen hast du doch sowieso, wegen der bloßen 
Existenz der Kabel! Mit dem HF-Erden an beiden Enden des Kabels schaffst 
du aber eine drastische Verkleinerung der durch die Kabel aufgespannten 
effektiven Flächen und eine drastische Verkürzung der von den 
Kabellängen gebildeten effektiven "Antennenlängen".

Als Kapazitäten solltest du 1...10nF verwenden. Die sollten so 
niederinduktiv wie möglich sein, aber gleichzeitig Surge, Burst und ESD 
aushalten!!!!!!! Also hier nur qualitativ hochwertige HV-Kondensatoren 
verwenden! In kritischen Industrieschaltungen setze ich gerne einen 
4n7-KX-Typ von Murata ein.

Kai Klaas

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