Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik EMV-Prüfung Grundlegendes


von Peter (Gast)


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Hallo,

im Rahmen einer CE-Zertifizierung einer kleinen niedervolt-Schaltung, 
bin ich auf der Suche nach Antworten auf folgende Fragen hinsichtlich 
der EMV-Prüfung und würde mich über Rückmeldungen freuen.
Es handelt sich um eine Schaltung mit einem AVR, welcher ein eingehendes 
Signal im Niederfrequenzbereich verarbeitet und wieder ausgibt.

1) Es ist beabsichtigt zusätzlich zu den nötigen Ports für Ein- und 
Ausgang des Signals, die SPI Ports nach außen zu legen, um ein 
nachträgliches flashen zu ermöglichen (umgesetzt durch USB-Stecker, 
Kontakte innenliegend). Das hierdurch negative Eigenschaften 
hinsichtlich EMV-Anfälligkeit entstehen, ist mir bewusst. Allerdings 
konnte ich nicht in Erfahrung bringen, ob für diese Ports, welche für 
die Funktion des Gerätes nicht benötigt werden, die gleichen Kriterien 
gelten (zB. ESD Schutz). Reicht hier lediglich die Berücksichtigung der 
EMV-Beeinträchtigung durch die zusätzlichen Leiterbahnen bis zum Stecker 
oder unterliegt hier die komplette SPI-Kommunikation den Kriterien der 
EMV-Prüfung?

2) Die Schaltung setzt eine feste Spannung als Versorgung voraus, 
besitzt keinen Spannungsregler. Die Spannungsversorgung wird also durch 
extern vorhandene Geräte umgesetzt. Steht diese Bedingung in Konflikt 
mit den Kriterien der EMV-Prüfung oder ist dies möglich?

Vielen Dank im Voraus
Peter

von Anja (Gast)


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1)ja alle Teile auf die ein Benutzer Zugriff hat werden geprüft.
-> daß ein solches Gerät (ungeschützte SPI) die EMV-Prüfung überlebt ist 
unwahrscheinlich.
Service-Schnittstellen würde ich nicht frei zugänglich machen.

2) Dasselbe Problem gibt es bei PC-Einsteckkarten / USB-Zubehör
Du solltest die Versorgung(en) in der Bedienungsanleitung genau 
spezifizieren und entsprechende Muster zur Prüfung mitbringen.

Gruß Anja

von Peter (Gast)


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Hallo Anja,

vielen lieben Dank für die schnelle und kompetente Antwort.

Dann stehe ich nun also vor der Wahl, die Bauteilanzahl zu erhöhen, um 
die SPI-Ports zu schützen oder die Schnittstelle innenliegend zu 
realisieren.

Grüße
Peter

von Gerd E. (robberknight)


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Peter schrieb:
> 1) Es ist beabsichtigt zusätzlich zu den nötigen Ports für Ein- und
> Ausgang des Signals, die SPI Ports nach außen zu legen, um ein
> nachträgliches flashen zu ermöglichen

Also eine Serviceschnittstelle die für den normalen Betrieb nicht 
gebraucht wird.

> (umgesetzt durch USB-Stecker,
> Kontakte innenliegend)

huh, da besteht aber enorme Verwechslungsgefahr. Rechne mit einem 
beachtlichem Teil an Kunden die da ein USB-Kabel reinstecken, alleine 
weil es reinpasst.

Nimm lieber einen weniger gebräuchlichen Stecker oder decke den mit 
einer Klappe, Blende oder Kappe ab.

> Das hierdurch negative Eigenschaften
> hinsichtlich EMV-Anfälligkeit entstehen, ist mir bewusst. Allerdings
> konnte ich nicht in Erfahrung bringen, ob für diese Ports, welche für
> die Funktion des Gerätes nicht benötigt werden, die gleichen Kriterien
> gelten (zB. ESD Schutz). Reicht hier lediglich die Berücksichtigung der
> EMV-Beeinträchtigung durch die zusätzlichen Leiterbahnen bis zum Stecker
> oder unterliegt hier die komplette SPI-Kommunikation den Kriterien der
> EMV-Prüfung?

Die Tests Abstrahlung und Einstrahlung werden in möglichst normalem 
Betrieb gemacht. Serviceschnittstellen werden da nicht genutzt und da 
sind auch keine Kabel dran.

Aber bei ESD musst Du natürlich schon die ESD-Pistole direkt neben Deine 
Buchse setzen, denn der Benutzer könnte natürlich genau da hinfassen. 
Daher Blende drüber oder ähnliches.

> 2) Die Schaltung setzt eine feste Spannung als Versorgung voraus,
> besitzt keinen Spannungsregler. Die Spannungsversorgung wird also durch
> extern vorhandene Geräte umgesetzt. Steht diese Bedingung in Konflikt
> mit den Kriterien der EMV-Prüfung oder ist dies möglich?

Wird ein passendes Netzteil mitgeliefert oder ein ganz bestimmtes Modell 
vorgeschrieben? Dann testest Du das mit genau dem mitgelieferten bzw. 
spezifizierten.

Wenn Du aber nur vorgibst z.B. "Spannungsversorgung 12V 1A" und sonst 
nichts, dann wird es haarig. Denn jetzt kann der Kunde theoretisch da 
ein ganz übel störendes Netzteil anschließen und Du bekommst hinterher 
ein Problem. Genau daher siehst Du auch immer in den 
Bedienungsanleitungen "Nur mit dem mitgelieferten Netzteil betreiben" 
oder ähnliches.

von Peter (Gast)


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Vielen Dank für die Einwände.

Gerd E. schrieb:
> Die Tests Abstrahlung und Einstrahlung werden in möglichst normalem
> Betrieb gemacht. Serviceschnittstellen werden da nicht genutzt und da
> sind auch keine Kabel dran.
>
> Aber bei ESD musst Du natürlich schon die ESD-Pistole direkt neben Deine
> Buchse setzen, denn der Benutzer könnte natürlich genau da hinfassen.
> Daher Blende drüber oder ähnliches.

Dein Vorschlag die Serviceschnittstelle durch eine Klappe o.ä. 
abzudecken ist super und schließt somit im Normalbetrieb einen direkten 
Kontakt aus, was demnach notwendige Schutzmaßnahmen wohl deutlich 
minimiert. Im Grunde sollte es für diesen Fall reichen, den Resetpin 
"EMV-Konform" zu beschalten (appnote AVR040)? In jedem Fall sollte ich, 
ohne Vorkehrungen zu treffen, von handelsüblichen Steckern aus genannten 
Gründen Abstand nehmen.

Gerd E. schrieb:
> [...] Genau daher siehst Du auch immer in den
> Bedienungsanleitungen "Nur mit dem mitgelieferten Netzteil betreiben"
> oder ähnliches.

Sehr gut zu wissen. Da macht der Bezug auf ein bestimmtes Netzteil wohl 
mehr Sinn, als der Verweis auf Netzteile mit möglichst genauer 
Spezifikationbeschreibung. Sicher, ist sicher.

Ich bin jetzt (hoffentlich) bereits deutlich schlauer, als vorher! 
Danke!
Peter

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Peter schrieb:
> im Rahmen einer CE-Zertifizierung einer kleinen niedervolt-Schaltung,
Was soll eine "niedervolt-Schaltung" sein?
https://de.wikipedia.org/wiki/Niederspannung

> Es handelt sich um eine Schaltung mit einem AVR, welcher ein eingehendes
> Signal im Niederfrequenzbereich verarbeitet und wieder ausgibt.
Also geht es eher um Kleinspannung.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kleinspannung

> 1) Es ist beabsichtigt zusätzlich zu den nötigen Ports für Ein- und
> Ausgang des Signals, die SPI Ports nach außen zu legen, um ein
> nachträgliches flashen zu ermöglichen (umgesetzt durch USB-Stecker,
> Kontakte innenliegend). Das hierdurch negative Eigenschaften
> hinsichtlich EMV-Anfälligkeit entstehen, ist mir bewusst. Allerdings
> konnte ich nicht in Erfahrung bringen, ob für diese Ports, welche für
> die Funktion des Gerätes nicht benötigt werden, die gleichen Kriterien
> gelten (zB. ESD Schutz).
> Reicht hier lediglich die Berücksichtigung der
> EMV-Beeinträchtigung durch die zusätzlichen Leiterbahnen bis zum Stecker
> oder unterliegt hier die komplette SPI-Kommunikation den Kriterien der
> EMV-Prüfung?
Interfaces und Funktionen, die für die normale Funktion des Gerätes 
nicht benötigt werden, müssen nicht in vollem Umfang mitgeprüft werden. 
Das betrifft z.B. Service-Interfaces, die nur temporär genutzt werden.
Diese müssen dann z.B. bei der Störabstrahlung nicht explizit mit 
angeschlossenen Leitungen und aktiver Kommunikation geprüft werden.

Gegen ESD würde ich aber alle Schaltungsteile schützen, die irgendwie 
benutzt werden sollen und dabei beschädigt werden könnten.

> 2) Die Schaltung setzt eine feste Spannung als Versorgung voraus,
> besitzt keinen Spannungsregler. Die Spannungsversorgung wird also durch
> extern vorhandene Geräte umgesetzt. Steht diese Bedingung in Konflikt
> mit den Kriterien der EMV-Prüfung oder ist dies möglich?
Möglich ist dies. Der Hersteller muß definieren, wo und wie das Gerät zu 
benutzen ist und welche Randbedingungen dazu einzuhalten sind. 
Dementsprechend wird die Prüfschärfe festgelegt.
Wenn du keine Vorgaben zum NT machst und dies weitgehend offen läßt, 
dann wird das bei der Prüfung berücksichtigt, indem deutlich verschärfte 
Prüfbedingungen für den Eingang der Spannungsversorgung festgesetzt 
werden.

Da du selber offensichtlich unzureichende Erfahrungen hast, setze dich 
frühzeitig mit dem EMV-Dienstleister in Verbindung und kläre die 
Prüfbedingungen.
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von Gerd E. (robberknight)


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Peter schrieb:
> Im Grunde sollte es für diesen Fall reichen, den Resetpin
> "EMV-Konform" zu beschalten (appnote AVR040)?

Das ist ein Teil. Aber das Massekonzept, also wie sind die verschiedenen 
Masseebenen aufgeteilt und wo und wie miteinander verbunden, ist oft 
noch wichtiger. Die ESD-Störung sollte auf kürzestem Weg zum Netzteil 
und von da auf PE geleitet werden, ohne daß sie unterwegs z.B. 
kapazitativ in Deine Schaltung koppeln oder dort in einem Teil das 
Bezugspotential wesentlich verschieben kann.

Ich hatte ein paar Mal Probleme mit Metallteilen außen am Gehäuse, die 
nicht gut genug an die restliche Masse angebunden waren. Da gab es dann 
beim ESD-Test (oder auch durch einfaches Anfassen) Probleme, vermutlich 
durch kapazitative Kopplung. Das also möglichst vermeiden.

Bei mir hat dann geholfen den Lack um Schrauben rum und an 
Auflageflächen zu entfernen und innen Kupferschirmfolien, die die 
verschiedenen Teile besser verbinden, aufzukleben.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Gerd E. schrieb:
>> SPI Ports nach außen ... (umgesetzt durch USB-Stecker...)
> huh, da besteht aber enorme Verwechslungsgefahr.
Ich bin mir da auch sicher, dass Peter in 10 Jahren sagt:
"Wir waren jung und brauchten das Geld!"
Und sowas nie wieder tut...

> Rechne mit einem beachtlichem Teil an Kunden die da ein USB-Kabel
> reinstecken, alleine weil es reinpasst.
Und um zu sehen, was dann passiert.
Und dann sollte am Besten gar nichts passieren: weder dem Gerät auf der 
einen noch dem auf der anderen Seite. Peter muss also eine 
Signalbelegung ausknobeln, wo das der Fall ist.

: Bearbeitet durch Moderator
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