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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik EMV-Maßnahmen


Autor: Andy (Gast)
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Hallo,
Wir haben bei unserer Elektronik (LED-Treiber mit integrierter Logik -> 
ATMega328p) das Problem, dass wir bei der leitungsgebundenen 
Störaussendung über den geforderten Toleranzen liegen. Ich weiß, dass 
man dagegen gezielt vorgehen kann, aber ich habe eine allgemeine Frage: 
Kann man beim Leiterplattendesign schon vorher irgendwelche Maßnahmen 
(Filter...) treffen, um diese Probleme zu unterbinden? Ich weiß, dass 
man mit richtigem Layout und den richtigen Bauteilen eine Menge 
gutmachen kann, aber gibt es eine "Standardschaltung", die man zB. in 
den Versorgungsteil hineinschaltet. BTW: Die Elektronik arbeitet mit 24V 
und zieht ca. 600mA.

Vielen Dank für eure Hilfe!

mfg
Andy

Autor: Loonix (Gast)
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Andy schrieb:
> aber ich habe eine allgemeine Frage:
> Kann man beim Leiterplattendesign schon vorher irgendwelche Maßnahmen
> (Filter...) treffen, um diese Probleme zu unterbinden?

Ja, gibt es. Ein sauberes Design, erstellt von einem Fachmann.

> Ich weiß, dass
> man mit richtigem Layout und den richtigen Bauteilen eine Menge
> gutmachen kann, aber gibt es eine "Standardschaltung", die man zB. in
> den Versorgungsteil hineinschaltet.

Nein, gibt es nicht. EMV-Stabilität kommt mit dem gesamten Design 
zustande, da bringt es nichts nachher ein Pflaster drüberzukleben und zu 
hoffen dass es keiner merkt.

Mit Pauschalisierungen kommst du bestimmt nicht weiter. Also entweder 
hier wesentlich mehr Info, Pläne, Bilder etc. oder du sagst es frei 
heraus, dann findet sich sicher jemand der ein brauchbares Redesign 
anfertigen kann.

Autor: Chris D. (myfairtux) (Moderator) Benutzerseite
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Loonix schrieb:
> Andy schrieb:
>> aber ich habe eine allgemeine Frage:
>> Kann man beim Leiterplattendesign schon vorher irgendwelche Maßnahmen
>> (Filter...) treffen, um diese Probleme zu unterbinden?
>
> Ja, gibt es. Ein sauberes Design, erstellt von einem Fachmann.

Jo.
Aber auch mehrlagige Leiterplatten helfen beispielsweise.

> Nein, gibt es nicht. EMV-Stabilität kommt mit dem gesamten Design
> zustande, da bringt es nichts nachher ein Pflaster drüberzukleben und zu
> hoffen dass es keiner merkt.

Doch, kann man durchaus: vernünftige Gehäuse verwenden und die Leitungen 
nach draußen sauber entkoppeln.
Dann kann man innen durchaus "Wildsau" spielen. BTDT :-)

Ein gutes Gehäuse ist den meisten aber zu teuer.

> Mit Pauschalisierungen kommst du bestimmt nicht weiter. Also entweder
> hier wesentlich mehr Info, Pläne, Bilder etc. oder du sagst es frei
> heraus, dann findet sich sicher jemand der ein brauchbares Redesign
> anfertigen kann.

Oder er nimmt ein vernünftiges Gehäuse.

Aber ohne weitere Infos wird es in der Tat schwierig.

Chris D.

Autor: Loonix (Gast)
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Chris D. schrieb:
> Doch, kann man durchaus: vernünftige Gehäuse verwenden und die Leitungen
> nach draußen sauber entkoppeln.
> Dann kann man innen durchaus "Wildsau" spielen. BTDT :-)

Würde ich als Kunde höchstens bei Leistungsmodulen akzeptieren, 
abgesehen von den Mehrkosten. Bei 24V/600mA wärs aber ein Hinweis auf 
schlampige Arbeit, daher empehle ich das Design zu überarbeiten. Ist 
auch kein Beinbruch wenn man weiss worauf es ankommt.

Autor: Johannes (Gast)
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> Aber auch mehrlagige Leiterplatten helfen beispielsweise.

Das ist jezt aber auch eine ziemlich pauschalte Aussage. Speziell bei 
leitungsgebundenen Störungen ist die Anzahl der Lagen nach meiner 
Erfahrung nicht so relevant.

Man muss unterscheiden zwischen Common-Mode Störungen (Störungen, die 
auf der + und - Versorgung in Phase sind) und differenziellen Störungen 
(Strom fließt in + und - Versorgung in entgegengesetzter Richtung).

Eine sinnvolle Maßnahme während des Designs ist, dass man sich die 
Strom-Pfade anschaut, also überlegt, wo überall Wechselströme fließen 
und dann dafür sorgt, dass sich diese Pfade innerhalb der Platine 
möglichst direkt schließen.

Für Common-Mode Störungen sind z.B. Ströme ein problem, die kapazitiv 
von der Platine auf das Gehäuse koppeln (z.B. bei einem Mosfet, der 
isoliert auf einem Kühlkörper montiert ist). Dieser Strom sucht sich 
einen Weg zurück auf die Platine; wenn man keinen Koppelkondensator 
dafür einbaut, dann fließt der Strom über die Anschlussleitungen und 
erzeugt genau die Störungen, die man nicht haben will.

Ähnliche Effekte gibt es auch bei Übertragern, die eine galvanische 
Trennung haben; auch hier gibt es eine kapazitive Kopplung.

Eine Common-Mode Drossel in der Versorgungsleitung kan hier auch viel 
bewirken.

Bei differenziellen Störungen helfen vor allem Kondenstoren in der 
Spannungsversorgung und EMV-Feritte. Hier ist es sinnvoll, die 
Kondensatoren und Feritte möglichst in die Nähe der Störquelle (z.B. 
Spannungsregler) zu platzieren.

>> Doch, kann man durchaus: vernünftige Gehäuse verwenden und die Leitungen
>> nach draußen sauber entkoppeln.
>> Dann kann man innen durchaus "Wildsau" spielen. BTDT :-)

> Würde ich als Kunde höchstens bei Leistungsmodulen akzeptieren,
> abgesehen von den Mehrkosten.

Das sehe ich auch so.

Nur ein EMV-Filter direkt am Eingang der Spannungsverworgung, also ein 
Filter für alles, halte ich auch für keine so gute Idee. Damit kann man 
zwar die Störabstrahlung nach drausen reduzieren, aber innerhalb der 
Platine hat man dann überall eine verseuchte Spannungsversorgung.

So eine Lösung ist auch nicht unbedingt billiger, der Filter am Eingang 
muss evtl. einen wesentlich größeren Strom aushalten als ein kleiner 
Filter direkt an der Störquelle; aber das kommt natürlich auf die 
konkrete Anwendung drauf an.

Autor: Chris D. (myfairtux) (Moderator) Benutzerseite
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Johannes schrieb:
>> Aber auch mehrlagige Leiterplatten helfen beispielsweise.
>
> Das ist jezt aber auch eine ziemlich pauschalte Aussage.

War ja auch eine pauschale Anfrage :-)

>>> Doch, kann man durchaus: vernünftige Gehäuse verwenden und die Leitungen
>>> nach draußen sauber entkoppeln.
>>> Dann kann man innen durchaus "Wildsau" spielen. BTDT :-)
>
>> Würde ich als Kunde höchstens bei Leistungsmodulen akzeptieren,
>> abgesehen von den Mehrkosten.
>
> Das sehe ich auch so.

Es kommt - wie immer - darauf an, was man macht. Wenn man wie wir bspw. 
eigene Bauteile entwickeln muss, die ganz üble Störer sind (z.B. 
chemische Mikroreaktoren auf Funkenentladungsbasis) - da hilft die beste 
Platine nix. So etwas kann man einfach nur komplett kapseln.

> Nur ein EMV-Filter direkt am Eingang der Spannungsverworgung, also ein
> Filter für alles, halte ich auch für keine so gute Idee. Damit kann man
> zwar die Störabstrahlung nach drausen reduzieren, aber innerhalb der
> Platine hat man dann überall eine verseuchte Spannungsversorgung.

Wie oben beschrieben - eine verseuchte Betriebsspannung ist dann das 
geringste Problem :-)

> So eine Lösung ist auch nicht unbedingt billiger, der Filter am Eingang
> muss evtl. einen wesentlich größeren Strom aushalten als ein kleiner
> Filter direkt an der Störquelle; aber das kommt natürlich auf die
> konkrete Anwendung drauf an.

Geld spielt bei uns keine Rolle - zumindest nicht bei der Frage, ob das 
Gehäuse nun 20 oder 50 Euro kostet :-)

Was ich damit sagen will: es kommt immer auf den Anwendungszweck an - 
leider schreibt der OP darüber wenig.

Chris D.

Autor: Loonix (Gast)
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Chris D. schrieb:
> Was ich damit sagen will: es kommt immer auf den Anwendungszweck an -
> leider schreibt der OP darüber wenig.

Ja, das finde ich ebenfalls schade. Das führt dann dazu dass wir, aus 
unseren verschiedenen Disziplinen zitierend, uns gegenseitig auf die 
Finger klopfen statt die Fragen des TE zu beantworten.

@Andy

Kannst du noch etwas konkreter werden, was eure EMV-Probleme betrifft? 
Sonst kommen wir über das Ratespiel nicht hinaus.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Wir haben bei unserer Elektronik (LED-Treiber mit integrierter Logik ->
>ATMega328p) das Problem, dass wir bei der leitungsgebundenen
>Störaussendung über den geforderten Toleranzen liegen. Ich weiß, dass
>man dagegen gezielt vorgehen kann, aber ich habe eine allgemeine Frage:

Nein, nein, keine allgemeine Frage für ein konkretes Problem! Das artet 
sonst aus in "Rate mal mit Rosenthal"...

Kai Klaas

Autor: GB (Gast)
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Andy schrieb:
> Wir haben bei unserer Elektronik (LED-Treiber mit integrierter Logik ->
> ATMega328p) das Problem, dass wir bei der leitungsgebundenen
> Störaussendung über den geforderten Toleranzen liegen.

Bei welchen Frequenzen?
Das könnte vielleicht bei der Eingrenzung helfen.

Autor: Guest (Gast)
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Also wenn da so ein Step-Down-Wandler im Einsatz ist, kommen die 
Störungen meist dann irgendwo aus dem Boost-Kreislauf ... Hatte hier 
selber schon das Vergnügen damit, der Hauptstörer war dann die 
Shottky-Diode, die zu "hart" geschaltet hat ... Ferrit in Serie zur 
Shottky-Diode war da sehr hilfreich ...

Allgemeine Tipps zum Layout:
Entgegen dem, was man häufig liest, sollte man nicht überall ein 
GND-Layer. Bei Spulen ist dies meist z.B. eher Kontraproduktiv, da hier 
das sich aufbauende Magnetfeld gerne ins GND-Layer strahlt und dieses 
dann entsprechend verseucht.

Autor: Otto J. (Gast)
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Für Schaltregler empfielt sich eingentlich immer wenn möglich eine 
Magnetisch Geschirmte Speicherdrossel(z.b. Würth PD/TPC). Zudem sollte 
der gesamte Regler auf einer separaten GND Plane sitzen, welche nur ein 
oder zwei Stellen mit dem restlichen GND verbunden ist. An diesen 
Übergängen lässt sich im Störfall auch mit Stokos oder Ferriten, 
phiFilter schön entkoppeln.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Guest schrieb:
> Hatte hier selber schon das Vergnügen damit, der Hauptstörer war
> dann die Shottky-Diode, die zu "hart" geschaltet hat
Hat unser EMV-Spezi auch gesagt, eine Ferritspule auf die Diodenpins 
gebastelt und gut wars. Damit hätte das Kapitel zuende sein können, aber 
ich hab mir gedacht: warum brauchen andere sowas nicht?
Und das Ergebnis in Kurzform: es war nicht die "schnelle" Diode an sich, 
sondern die Diode hat nur eine Layoutschwäche aufgedeckt... :-o
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layo...

Das hat nicht nur bei mir funktioniert, sondern auch bei einigen Anderen 
hier im Forum...
Es spielt auch keine Rolle, welche Art von Schaltregler das ist. Man muß 
nur die beiden Stromkreise "Laden" und "Freilauf" finden, und dann 
kompakt auslegen.

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