Wie funkt's? oder: abgestrahlte Emissionen; Hochfrequenztechnik

Aug 27, 2011 22 Replies

Hallo!



Ich beschäftige mich beruflich mit der Entwicklung von Schaltnetzteilen. Eine wichtige, notwendige Fähigkeit für's Design ist es, die EMV-Grenzwerte einzuhalten - sowohl kabelgebunden als auch abgestrahlt. Während ich bei der Optimierung der kabelgebundenen Emissionen schon recht gut bin (u.a. war ein Augenöffner ein Vortrag von Dr. Michael Schutten, GE) brauche ich für die abgestrahlten Emissionen noch etwas Nachilfe. Es geht beispielsweise um folgende Fragen:



- Was sind die grundsätzlichen Mechanismen der Emission elektromagnetischer Felder? (Ab 30MHz)



- Was wirkt als Antenne, wie baut man unabsichtlich eine zumindest mäßig gute Antenne bzw. wie verhindert man das?



- Was für praktisch durchführbare Maßnahmen stehen zur Verfügung? (Fertigungsgerecht, serientauglich, kosteneffizient, montagefreundlich, etc.) Wie man sieht, gibt es einige Überschneidungen zur Hochfrequenztechnik, allerdings mit folgenden Unterschieden:



- Ich benötige weder Modulationsverfahren noch interessieren mich Details zu Funkstrecken.



- Mich interessieren dzt. keine HF-Verstärker noch Rauschmaß oder bewußt hergestellte Antennen und ähnliches.



Ich brauche ein intuitives Verständnis, um das beim Schaltplan zu berücksichtigen, den Layouter entsprechend anleiten zu können und evtl. dem (für das Gesamtgerät zuständigen) Fertigungstechniker Hinweise zu geben.



Den Band 1 Taschenbuch der Hochfrequenztechnik von Meinke Gundlach habe ich schon, das entspricht aber nicht meinen Anforderungen. Elektrotechnik - Grundlagen sind vorhanden (z.B. komplexe Wechselstromrechnung), Smith-Diagramme sind dzt. noch ein spanisches Dorf für mich.



Diesen Thread

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hab' ich auch schon gelesen.



Welche Weiterbildungmittel könnt ihr mir empfehlen? Seminare (z.B. von Rohde & Schwarz)?



Liebe Grüße



Manfred


Manfred W. schrieb:

Was den EMV-sicheren Aufbau von Schaltungen angeht, war ein Kollege von mir mal bei einem Seminar von Joachim Franz und fand es sehr hilfreich. Es gibt auch ein Buch:

Christian

Christian Zietz - CHZ-Soft - czietz (at) gmx.net WWW: http://www.chzsoft.de/ PGP/GnuPG-Key-ID: 0x6DA025CA

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Das soll jetzt keine Eigenwerbung sein (und ein Ingenieur vor Ort oder in Autoreichweite waere hier eh besser), aber Seminare und Buecher bringen einen nur bis zu einem gewissen Punkt. Das beste ist, einen Consultant oder vielleicht auch einen schon berenteten Ingenieur kurzzeitig zu heuern. Jemand der schon viele Schaltnetzteilprojekte auf dem Buckel hat, moeglichst welche in der bei Euch haeufig vorkommenden Art. Er darf aber kein wortkarger Eigenbroetler-Typ sein.

Dann nimmt man einige bereits fertige Designs Eurer Firma wo Ihr entweder bei Radiated durchgefallen oder so gerade eben am Klasse-B Limit entlanggeschrappt seid. Das soll er sich mal in Ruhe ansehen. Sowohl den Aufbau an sich, aber besonders die Gerber Files und das Schaltbild. Auch den Einbau im Geraet.

Ein guter Berater wird dann mit etlichen Verbesserungsvorschlaegen kommen, ohne jedoch zu sagen "Also das ist ja alles Sch....e" :-)

Wichtig ist dass er alles genau erklaert. Warum etwas anders geroutet sein soll, warum ein bestimmtes Bauteil addiert werden muss, was Materialeigenschaften ausmachen, und so weiter. In einer Art dass es einleuchtet und wo das dabei gelernte immer wieder anwendbar ist.

Gruesse, Joerg http://www.analogconsultants.com/

haha, die Abstrahlbedingung elektromagnetischer Wellen: Theoretische Elektrotechnik, SIMONYI, Universität Budapest ...

herzlich willkommen in der theoretischen Elektrotechnik, der elektromagnetischen Wellen (auch in Medien), der Leitungstheorie ...

Deine Transformatoren und Induktivitäten werden demnächst mit u-Metal geschirmt und Harmonische der Schaltfrequenz schickst Du nicht mehr über Leitungen, die dafür die Abstrahlbedingung erfüllen. Du möchtest nicht immer höhere Schaltfrequenzen um den Trafo kleiner zu machen, sondern gleichzeitig kleinere Schatfrequenzen um von der Abstrahlbedinung elektromagnetischer Wellen wegzukommen. Außerdem findest Du Dich damit ab, das Trafos und Induktivitäten, wenn sie nicht u-Metal-geschirmt sind wie Sau magnetische Felder verbreiten. (Blech-, Kupfer-, Alu-Schirmung nutzt gar nix :-) )

auch wirst Du nicht harmonische Zeitfunktionen wie die Pest hassen ... :-)

mfG Leo

Die meisten unwillig gebauten Antennen auf Prints sind Schleifen. ZB räumlich getrennte + und - oder Masse Versorgungen, irgendwo mittels C verbunden. Die von der Schleife umfaßte Fläche ist maßgebend.

So, das war hint #1, bitte weitermachen...

w.

"Helmut Wabnig" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@4ax.com...

... die strahlen nicht ab, die sind Größenordnungen zu kuz bei den Frequenzen ...

mfG Leo

Wenn man Wandler ohne grossen Luftspalt baut und im Ernstfall Toroids mit "Klenkeswindung" versieht isset halb so wild.

Ach watt, mach Manfred doch jetzt keine Angst. Ich hatte theoretische E-Technik zwar irgendwie geschafft, aber eine Leuchte war ich darin nicht. Trotzdem mache ich jetzt zu 30% EMV der Kategorie "Vollkrise".

Das ist alles nur "Antennendenke". Man guckt nach wie lang eine Schleife ist, was die an Spektrum fuehrt und mit wieviel Dampf, und ob das zu haarig aussieht. Dann noch die Blechkontakte, ESRs von Kondensatoren, Masseschleifen, Masseflaechen. Geht nach einiger Zeit in Fleisch und Blut ueber, ohne dass man je Maxwell oder so bemuehen muesste.

Die hoeheren Weihen sind dann beabsichtigte Loops die man so biegt bis das Stoerungsminmum eintritt. Da faengt die schwarze Magie an, abrakadabra, dreimal schwarzer Kater und so, aber man braucht das nur sehr selten.

Gruesse, Joerg http://www.analogconsultants.com/

Hi Joerg,

ja wo seid ihr da? Bei 20 kHz bis 200 kHz schätze ich. Und dann noch eckig und nicht harmonisch, das macht maximal 20 MHz. Um da Leistung abzustrahlen brauchst Du Längen von mind. 3.75 m, vielleicht im Medium mit Epsilon r 1.75 m, das sind nur die Zu- und Ableitungen. Das Layout ist strahlungsarm. ABER: Die MAGNETISCHEN Felder der Induktivitäten und Trafos, die nehmen nur mit

1/r ab im Gegensatz das Nahfeld elektromagnetischer Felder mit 1/r^3 und das Fernfeld mit 1/r^2.

mfG Leo ...

Ich seh schon, Du hast noch nicht die zerknirschten Gesichter der Leute gesehen die das auch mal dachten und dann am naechsten Morgen den blauen Brief vom EMV Labor ihrem Cheffe uebergeben mussten :-)

Eine Schleife von 5-10cm auf einem Schaltregler in PC Netzteilgroesse reicht voellig aus um durchzufallen. Das ist hier mein taeglich Brot (die bereinigung solcher Sachen).

Gruesse, Joerg http://www.analogconsultants.com/

Am 28.08.2011 01:10, schrieb Leo Baumann:

Und warum verhalte sich diese Flächen dann doch wie Strahler im Nahfeld?

mfg hdw
[...]

Magnetische Antennen sind wesentlich kleiner als die Wellenlänge. Das ist ja so schön bei Loops im KW-Bereich. Die kann man sich zur Not auch in das Wohnzimmers stellen.

Viele Grüße, Martin L.

[...]

"EMV - Störungssicherer Aufbau elektronischer Schaltungen" von Joachim Franz (ISBN der 2. Auflage: 3-519-10397-4)

In diesem Buch findet sich jede Menge an fundierter Information zum Thema. Auch Dinge, an die man normalerweise gar nicht denken würde. Es räumt auch mit so mancher urban electronics legend auf, z.B. mit den gestaffelten Abblockkondensatoren.

Die Informationen sind nicht einfach nur aufgelistet, sondern sauber erläutert und begründet, so dass man daraus etwas lernen kann.

Grüße,

Günther

bist vieloeicht in der Gegend AT-4xxx oder 50xx (OÖ, Sbg) daheim? Wenn ja - bitte PM, ich hab da eine Empfehlung für Dich.

Ansonsten - es gab und gibt im Netz ein paar brauchbare pdfs Google ist Dei nFreund

DesignTechniquesPartx.pdf EMC for systems and installations - Part x.pdf EMCTestingParty.pdf

x=1-6 y=1-7

Grüße

- Michael Wieser

"Horst-D.Winzler" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@mid.individual.net...

Wenn, dann geben die Leiterbahnen in diesem Frequenzbereich (kleine) magn. Felder ab, das stimmt, je nach Strom. Eine elektromagnetische Welle entsteht bei den kleinen Dingern nicht.

mfG Leo

Am 28.08.2011 17:56, schrieb Leo Baumann:

Dann liegt es bei dir, ein existentes Nahfeld zu erklären. Denn das eine Abstrahlung existiert, wirst du nicht bestreiten können.

mfg hdw

"Horst-D.Winzler" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@mid.individual.net...

Ja, ich bestreite, dass an den Leiterbahnen bei den in dieser Anwendung vorkommenden Frequenzen eine elektromagnetische Welle nennenswerter Leistung entstehen kann. Ich bestreite auch, dass die von den Leiterbahnen hervorgerufenen magnetischen Felder eine Größenordnung erreichen, die im Vergleich mit den magnetischen Feldern des Trafos oder irgendwelcher Induktivitäten im Stromweg des SNT einen nennenswerten Beitrag bezüglich EMV hervorrufen.

Ich weis das, will darüber aber nicht philosophieren, das kann man berechnen. Wer das theoretisch nicht kann, für den gibt es so schöne Programme für Micro-Striplines und Patches, die sowohl die magn., elektr. und elektromagnetischen Felder bei Strombelag grafisch darstellen. Gib' da 'mal was unter 2 GHz ein, da bleibt es "kalt".

"Nachweisen" kann man das von Dir so sehr Vertretene natürlich, in diesem Zusammenhang ist das aber "nicht nennenswert". Das ist übrigens auch der Grund warum in der elektrotechnischen Systemtheorie auch unterschieden wird zwischen konzentrierten Schaltungen in der Größenordnung von, oder sehr weit unterhalb der Wellenlängen der zu verarbeitenden Signale.

mfG Leo ...

Aehm, dann wuerde ich mal eine Woche Volontariat in einem EMV-Labor vorschlagen. Frage aber vorher, dass sie auch Schaltnetzteile zum Testen reinkriegen.

Ausser auf dem Analyzer beim EMV Labor, da sieht man dann einige Tannenwaelder auf dem Bildschirm und hoert Kraftausdruecke.

Besonders im Bereich Schaltregler nutzt all diese graue Theorie nicht viel. Falls z.B. der Rsense zwischen Source und Masse auch nur winzige wenige Zentimeter Leiterbahn hat kann man die Sache EMV-maessig oft bereits knicken. Wenn da 20 Ampere drueberballern mit 1A/nsec oder noch steiler dann hat das eine aehnliche Wirkung wie ein Presslufthammer, wo Du Schalldaemmung bis zum Abwinken versuchen kannst und man hoert ihn dennoch.

Gruesse, Joerg http://www.analogconsultants.com/

Horst-D.Winzler schrieb:

Von Maxwell hat der Leo wohl noch nichts gehört.

Gruß Dieter

Hi Jörg,

Leos Schaltwandler arbeiten doch mit Sinussignalformen. >20 MHz gibt es bei seinen Designs nicht, da brauchst Du nicht mit 20 A/ns kommen.

Marte

"Dieter Wiedmann" schrieb im Newsbeitrag news:4e5b41b9$0$6568$ snipped-for-privacy@newsspool3.vodafone-ip.de...

Das mit der Abstrahlbedingung war der Roshanski :-)

Gruß Leo ...

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