Neues Buch: Elektromagnetische Verträglichkeit

Störungen, die nur gelegentlich auftreten, können besonders schwer zu finden sein. Liegt es am Leiterplattenlayout, an einem Kabel, an elektromagnetischer Kopplung oder an etwas anderem? In seinem neuen Buch Elektromagnetische Verträglichkeit zeigt Klaus Debes, wie Probleme mit der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) entstehen, wie sie sich identifizieren lassen und was Entwickler dagegen tun können.

EMV beginnt nicht erst dann, wenn ein fertiges Produkt im Prüflabor steht. Bereits Entscheidungen beim Schaltungsentwurf, Leiterplattenlayout, bei der Verkabelung, Filterung und Schirmung können die elektromagnetische Verträglichkeit beeinflussen. Debes betrachtet EMV deshalb als Teil des Entwicklungsprozesses und verbindet elektrotechnische Grundlagen mit praxisnahen Methoden.

Das Buch führt von den Ursachen elektromagnetischer Störungen und verschiedenen Kopplungsmechanismen über EMV-gerechtes Design bis hin zu Messtechnik und Prüfverfahren. Auch regulatorische Themen wie die EMV-Richtlinie, die CE-Kennzeichnung und relevante Normen werden behandelt.

Für Debes ist EMV auch eine Frage der Produktqualität. Wer sie bereits bei der Spezifikation, Entwicklung und Prüfplanung berücksichtigt, kann Probleme vermeiden, die sich später möglicherweise nur mit deutlich größerem Aufwand lösen lassen.

Woher kommen elektromagnetische Störungen?

Bei der EMV geht es um zwei Seiten: Ein Gerät sollte seine Umgebung nicht unzulässig elektromagnetisch stören und gleichzeitig in seiner vorgesehenen elektromagnetischen Umgebung zuverlässig funktionieren.

Ein wichtiger Teil des Buches beschäftigt sich deshalb mit der Frage, wie Störungen von einer Quelle zu einem empfindlichen Stromkreis gelangen. Debes behandelt galvanische, kapazitive, induktive und strahlungsgebundene Kopplung und erklärt, wie diese Mechanismen in Schaltungen und Systemen auftreten können

Die praktischen Auswirkungen begegnen Entwicklern an vielen Stellen. Parallel geführte Leiter können beispielsweise kapazitive Kopplung verursachen, große Leiterschleifen begünstigen induktive Kopplung und gemeinsam genutzte Rückleiter können zu galvanischer Kopplung führen. Das Buch zeigt auch mögliche Gegenmaßnahmen, darunter größere Abstände zwischen Leitern, kürzere Leitungen, Schirmung, verdrillte Leitungspaare und die räumliche Trennung empfindlicher und störbehafteter Stromkreise.

EMV beginnt beim Design

Für Elektronikentwickler besonders interessant ist das Kapitel über EMV-gerechtes. Behandelt werden unter anderem strukturierte Verkabelung, Leiterplatten, Layoutprinzipien, Überspannungsschutz, Filter, Zonenkonzepte, Leiterschleifen, differenzielle Signalführung und Schirmung.

Leiterschleifen sollten beispielsweise elektrisch möglichst kurz gehalten und Signalleiter nahe am Bezugsleiter geführt werden. Das Buch zeigt anschaulich, wie eine großflächige Schleife die elektromagnetische Störaussendung erhöhen kann und wie sich diese durch eine parallele Führung von Signal- und Rückleiter reduzieren lässt.
 

Auch Filter werden praxisnah behandelt. Debes erläutert passive EMI-Filter und die Aufgaben von Kondensatoren, Induktivitäten, Gleichtakt- und Gegentaktdrosseln sowie Ferriten. Ein praktisches Beispiel zeigt, wie sich mit einem Klappferrit Hinweise darauf gewinnen lassen, ob auf einer Leitung Gleichtakt- oder Gegentaktstörungen dominieren.

Von der Werkbank zur EMV-Prüfung

Gutes Design ist nur ein Teil des Themas. Ein umfangreicher Abschnitt von Elektromagnetische Verträglichkeit widmet sich der EMV-Messtechnik und den entsprechenden Prüfverfahren.

Debes stellt Mess- und Prüfmittel wie Netznachbildungen (LISN), ESD-, Burst- und Surge-Generatoren, HF-Prüfgeneratoren, Koppelzangen, Strommesszangen, Antennen und Absorberkammern vor. Anschließend geht es um konkrete EMV-Messungen, darunter das Erstellen eines Prüfplans sowie Prüfungen auf leitungsgebundene und strahlungsgebundene Störaussendungen und auf Störfestigkeit.

Damit führt das Buch über die eigentliche Schaltung hinaus und zeigt, was geschieht, wenn ein Produkt im EMV-Labor geprüft wird.

Mehr als nur eine bestandene Prüfung

Das Buch behandelt auch die regulatorische Seite der EMV, darunter die EMV-Richtlinie, das deutsche EMV-Gesetz, die CE-Kennzeichnung und relevante Normen. Weitere Themen reichen von EMV-Simulationen und Funkverträglichkeit bis hin zu elektromagnetischen Feldern und Kalibrierung.

Debes verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung im Bereich EMV und vermittelt sein Wissen auch als Dozent für Messtechnik und elektromagnetische Verträglichkeit. Das Buch richtet sich an Elektronikentwickler, Systemingenieure und alle, die einen praxisnahen Einstieg in die EMV suchen.

Elektromagnetische Verträglichkeit zeigt, warum EMV von Anfang an Teil der Entwicklung sein sollte und nicht erst zum Thema werden darf, wenn Probleme auf der Werkbank oder im Prüflabor auftreten.