Warum habe ich das nicht kommen sehen?

Das Gerät sollte den Emissionsscan bestanden haben. Es sollte nicht anfällig für dieses Geräusch sein. Die Filteranalyse ergab, dass dies kein Problem darstellte. Das Gehäuse sollte ein hervorragender Schutz sein. Warum geht das nicht durch?

Ich habe zwei Aussagen über elektromagnetische Interferenzen gehört, die sowohl zusammenhängend als auch wahr sind: EMV ist die Wissenschaft und Technik von Dingen, die normalerweise nicht auf dem Schaltplan stehen [1], und EMI wird oft durch geometrische Probleme verursacht [2]. Die erste Aussage befasst sich mit den Problemen der Parasiten oder der Kreuzkopplung von Energie aufgrund magnetischer Induktion oder Kapazität. Die zweite besagt, dass die parasitären Effekte kontrolliert oder reduziert werden können, wenn die richtigen Routen und Trennungen eingehalten werden, und dass, sobald ein gewisses Maß an Verständnis über diese Kopplungsmechanismen verstanden wird, deren Kontrolle erlangt werden kann.

Faustregeln sind in diesem Bereich gefährlich. Ja, es gibt einige Konzepte, die oft funktionieren. Es kann jedoch so viele Variablen geben, die diese Probleme verursachen, dass die alleinige Verwendung von „Faustregeln“ Sie auf den falschen Weg führen oder den Grund für das Problem nicht erklären kann.

Vieles von dem, was gesagt wird, basiert jedoch auf diesen allgemeinen Regeln. Sie können oft funktionieren. Möglicherweise nicht. Um einen Ausdruck zu prägen, den wir als Berater oft verwenden: „Es kommt darauf an.“ Aber hoffentlich können sie Sie informieren, anweisen und Ihnen helfen, die oben genannten Probleme zu vermeiden. Daher werden hier Faustregeln vermieden, aber nicht völlig ignoriert.

Allgemeine Konzepte

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, wie sich diese Energien bewegen und Probleme verursachen. Betrachten Sie zunächst das Konzept der Gleichtaktenergie. Gleichtaktenergie (Common Mode Energy, CM) ist Energie, die sich auf zwei oder mehr Drähten in die gleiche Richtung und in Phase bewegt. Sie unterscheidet sich deutlich von der Differenzmodusenergie, die sich auf benachbarten Drähten in entgegengesetzte Richtungen ausbreitet. Eine Eingangsstromleitung und eine Stromrückleitung sind ein Gegentaktpaar – die Ströme auf einer fließen in die entgegengesetzte Richtung wie auf der anderen.

Auf demselben Paar Stromleitungsdrähten kann auch Gleichtaktenergie vorhanden sein. Die Quelle kann von einem Induktor oder Transformator stammen, der sich in der Nähe der Leitungen innerhalb des Geräts befindet (induktive Kopplung), von der Spannung der Leiterplatten-Stromversorgungsebene, die in Bezug auf das Chassis angesteuert werden kann (eine Form der leitungsgebundenen Kopplung), oder von einer Hochspannung Quelle, möglicherweise ein Kühlkörper, in der Nähe dieser Leitungen (kapazitive Kopplung). Es kann auch von verschiedenen Quellen auf diese Leitungen außerhalb des Geräts gekoppelt werden, entweder durch Strahlung auf die Leitungen (Strahlungskopplung) oder durch kapazitive oder induktive Kopplung auf die Leitungen, wie es bei durchgeführten Immunitäts-/Suszeptibilitätstests durchgeführt wird.

In jedem dieser Fälle handelt es sich bei der Energie auf diesen Leitungen um Gleichtaktenergie – Energie, die auf beiden oder allen Leitungen gleichzeitig und in Phase induziert wird.

Als ich am College war, schrieb mein Professor die folgende Formel an die Tafel:

L = L1 + L2 ± 2M12

Dabei ist L die Gesamtinduktivität einer Drahtschleife von der Quelle zur Last und zurück, L1 die Induktivität im ersten Draht von der Quelle zur Last, L2 die Induktivität im zweiten Draht von der Last zurück zur Quelle und M12 ist die gegenseitige Induktivität zwischen den Drähten, die verdoppelt wird, da jeder Draht den gleichen Effekt auf den benachbarten Draht hat. Aber die Gleichung lautet ± 2M12. Ja, plus oder minus. Die Frage ist, wann ist die Formel + M12 und wann ist sie – M12?

Ohne Namen wie „Maxwell“ zu verwenden, die den Leser tendenziell von weiteren Eingaben abhalten, muss beachtet werden, dass ein Elektron ein Magnetfeld erzeugt, wenn man es bewegt. Dies ist die Grundlage für die Induktivität. In einem Draht bewegen wir eine Reihe von Elektronen und erzeugen so eine Reihe von Magnetfeldern. Befindet sich ein zweiter Draht in der Nähe, möchte dieses Magnetfeldbündel im Draht einen Strom in die entgegengesetzte Richtung erzeugen. Dies ist die Gegeninduktivität „M“. So funktionieren Transformatoren. Gehen Sie jedoch davon aus, dass im anderen Kabel bereits Strom in die entgegengesetzte Richtung fließt. Dann gibt es eine vorteilhafte Anordnung und die induzierten Magnetfelder in jedem Draht unterstützen letztendlich den benachbarten Draht, was zu einer „reduzierten Impedanz“ führt. Dann verwendet die Formel – M12.

Aber was ist mit Gleichtaktrauschen? Nun, Gleichtaktenergie wird in beiden Drähten gemeinsam und in der gleichen Phasenrichtung geleitet. Das bedeutet, dass die induzierten Ströme in den einzelnen Drähten sich nicht gegenseitig begünstigen, sondern einander entgegenwirken, was letztlich zu einer Erhöhung der Gesamtinduktivität führt. Dann verwendet die Formel + M12.

Dieses ganze Konzept ist einer der Gründe, warum verdrillte Drähte so gut funktionieren. Verdrillte Drähte haben eine gegenseitige Affinität zur Differenzenergie gegenüber der Gleichtaktenergie. Das gleiche Konzept funktioniert mit Leiterbahnen über Grundebenen. Solange eine Takt- oder Datenspur über eine einzelne Ebene geleitet wird und keinen Schnitt in dieser Ebene überquert und der Rückstrom auf dieselbe Ebene bezogen ist, wird der Rückweg direkt unter dieser Spur gekoppelt. Dies reduziert die Leiterbahnimpedanz und auch die Schleifenfläche zwischen Signal und Rückleitung, was zu deutlich geringeren Strahlungsemissionen und einer höheren Immunität gegenüber externen Energien führt, die die Signale stören. Dies funktioniert für Frequenzen über 100 kHz.

Bei all dem Gerede über die Drahtinduktivität kommt nun ein anderes Konzept zum Vorschein: Drähte sind keine gute HF-Erdung. Dies ist der Fall, wenn Sie mit einem Kabel versuchen, Störungen zu einer geerdeten Struktur zu leiten, oder wenn Sie einen Pigtail zum Abschluss einer Abschirmung verwenden. Bei abgeschirmten Kabeln, die in einem Pigtail enden, treten häufig mehrere Probleme auf. Sie sind induktiv und daher hochohmig. Sie führen einen Strom, der ein Magnetfeld erzeugt, das Energie in die benachbarten Leitungen einkoppeln kann, die sie abschirmen möchten. Es genügt zu sagen, dass es am besten ist, einen symmetrischen Abschluss der Abschirmung zu verwenden, wenn nicht sogar einen vollständigen 360-Grad-Abschluss am Stecker.

Was die Verwendung eines Kabels zur Erdung einer Störquelle betrifft: Denken Sie zunächst daran, dass Ströme in vollständigen Stromkreisen fließen. Wenn in diesem Kabel ein Strom fließt, muss er auf einem anderen Weg zur Quelle zurückkehren. Je weiter dieser Pfad entfernt ist, desto größer ist die Schleife und desto höher ist daher die Induktivität dieses Pfades. Es gibt keine HF-Senken oder Löcher, in die man das Rauschen leiten könnte. Es kann jedoch sein, dass durch induktive und kapazitive Schaltkreise eine Menge induzierter Ströme im Chassis vorhanden sind, und diese Ströme müssen einen Weg zurück zur Quelle finden. Mehrere Pfade mit niedriger Impedanz sind immer am besten und auch hier ist Symmetrie wünschenswert.

Was ist schließlich eine niedrige Impedanz? Niedriger als jetzt, sonst würden Sie diesen Artikel wahrscheinlich gar nicht erst lesen. Die lange Zeit verwendete „Faustregel“ lautete, dass 2,5 mΩ der erforderliche Verbindungswiderstand für Gehäuse, Steckverbinder und andere Metall-Metall-Kontakte sei. Ihr Kilometerstand kann variieren, aber dies könnte ein gutes Ziel sein, das Sie anstreben sollten. Und falls Sie sich fragen: 4½ Zoll eines 18-Gauge-Kabels haben einen Widerstand von 2,5 mΩ, ohne die minimale Induktivität von 0,15 µH (abhängig von der Rückweginduktivität, der Schleifenfläche usw.), und 0,15 µH entsprechen etwa 1 Ω bei 1 MHz das wird überhaupt nicht gut funktionieren...).

Emissionsprobleme

Bitte beachten Sie, dass die abgestrahlte Emissionsenergie wahrscheinlich auf Gleichtaktenergie in den Kabeln zurückzuführen ist. Warum? Erstens strahlt Gleichtaktenergie viel effektiver ab als Differenzmodusenergie. Viele Formeln geben an, dass der Pegel tatsächlich um etwa 106 oder 120 dB höher liegt. Da außerdem die typischen Wellenlängen der meisten abgestrahlten Emissionen ziemlich lang sind, müssen die für die Übertragung dieser Emissionen erforderlichen Antennentypen ebenfalls von beträchtlicher Größe sein. Denken Sie daran, dass bei 300 MHz eine Wellenlänge etwa 1 Meter beträgt. Bei 100 MHz sind es 3 Meter. Das Verhältnis zwischen Frequenz und Wellenlänge ist dabei linear. Damit etwas auch bei niedrigeren Frequenzen gut abstrahlt, muss es möglicherweise körperlich lang oder groß sein. Das bedeutet nicht, dass Sie ein kleines Objekt nicht mit niedriger Frequenz strahlen lassen können, sondern nur, dass es wahrscheinlich viel besser strahlen wird, wenn Sie einen langen Draht an das kleine Objekt anbringen, das an die Geräuschquelle angeschlossen ist.

Wenn die abgestrahlten Emissionen also unter etwa 200 MHz liegen, überprüfen Sie zunächst die Kabel. Sind die Kabel gefiltert? Werden Schilde verwendet? Und wenn ja, sind die Abschirmungen an BEIDEN Enden gut abgeschlossen? Das erste Argument gegen die Erdung eines Kabels an beiden Enden ist, dass dadurch Erdschleifen entstehen. Wenn Sie kein Gitarrist sind und ein 60-Hz-Brummen im Soundsystem hören, warum machen Sie sich dann Sorgen über Brummschleifen? Es kommt selten vor, dass die an beiden Enden geerdete Abschirmung mehr Probleme verursacht als heilt.

Außerdem kann es bei kommerziellen Tests vorkommen, dass Emissionen unter etwa 80 MHz vertikal polarisiert sind und sich die Antenne am tiefsten Punkt des Mastes befindet. Ein zu beachtendes Problem ist die Menge an Kapazität, die das Gerät zur Masseebene hat. Ist ein Netzkabel über die Grundplatte gelegt? Gibt es Kabel, die bis zur Grundplatte herunterhängen? Handelt es sich bei diesem Standgerät um ein Standgerät, bei dem das Gerät normalerweise von einer Erdungsebene isoliert ist, jetzt aber direkt auf der leitenden Oberfläche ruht? Durch diese Probleme kann ein kapazitives Kopplungsnetzwerk entstehen, das eine Rückkopplung zur Antenne ermöglicht. Denken Sie daran, dass Breitbandantennen, die vertikal polarisiert sind und sich an der Unterseite des Masts befinden, eine viel höhere Kapazität zur Grundebene haben als beispielsweise eine Dipolantenne (Abbildung 1).

Abbildung 1: Abgestrahlte Emissionen vertikal polarisierter Antennen

In der oberen Abbildung wird eine Breitbandantenne zur Messung abgestrahlter Emissionen verwendet; Unten ein abgestimmter Dipol. Beachten Sie, dass der abgestimmte Dipol im Vergleich zur Breitbandantenne eine geringere Kapazität zur Masseebene aufweist. Aufgrund der Länge zwingt die Mindesthöhe des Dipols außerdem dazu, dass das Zentrum höher von der Grundebene liegt und somit weniger auf Linie mit dem Prüfling liegt.

Wie gelangte dieses Geräusch also zu den Kabeln? Erstens muss jede Leitung, die in das Gerät hinein- und herausgeführt wird, irgendwie gefiltert oder sehr gut abgeschirmt sein. Jede Leitung, die das Gehäuse des Gerätes durchdringt, muss als lärmtragendes Gerät behandelt werden. Es spielt keine Rolle, was das Kabel tut – ob es ein Eingang oder ein Ausgang ist; ob es Hunderte Ampere Strom oder ein Mikroampere bei einem Mikrovolt transportiert. Das Vorhandensein eines Leiters, der von nahe gelegenen rauscherzeugenden Schaltkreisen zu einem von diesen Generatoren entfernten Ort verläuft, kann Hochfrequenzenergie durch das Kabel transportieren, wo sie zurück zur Quelle strahlt. Leider platziert das Testlabor eine Antenne im Rückweg und berichtet die Ergebnisse dann in unfreundlichen Worten.

Zweitens ist bei der Verwendung eines Filters die Position des Filters entscheidend. Um die besten Ergebnisse zu erzielen, müssen Filter in der Nähe der Eindring- oder Austrittsstelle in das Gerät platziert werden. Wenn ein Filter im Inneren und entfernt vom Anschluss angebracht wird, kann Hochfrequenzenergie die gefilterten Leitungen kreuzen und verunreinigen. In Abbildung 2 und Abbildung 3 sind die Auswirkungen der Filterplatzierung zu sehen. In diesen beiden Diagrammen waren die Filterkomponente und das wesentliche Layout gleich. Lediglich die Position des Filters wurde verschoben, von etwa 6 Zoll vom Anschluss zum Rand der Platine am Anschluss.

Abbildung 2: Filterposition innerhalb der Ausrüstung

Abbildung 3: Filterposition in der Nähe des Geräteanschlusses

Komponenten

Welche Arten von Komponenten machen einen guten Filter aus? Kondensatoren sollten die erste Verteidigungslinie sein. Sie sind kostengünstig und können relativ klein und leicht sein. Aber es gibt viele Gründe, warum Kondensatoren nicht funktionieren. Am offensichtlichsten ist der Wert oder die Größe des Kondensators. Bei Leitungen, die keine Takt- oder Datensignale übertragen, kann der Kondensator groß sein … oder so groß wie möglich. Allerdings muss auf Daten- und Taktleitungen darauf geachtet werden, dass das Signal nicht gefiltert wird. Daher muss der Wert sorgfältig ausgewählt werden, um die Datenfrequenz und fünf bis zehn Harmonische des Signals beizubehalten.

Ein weiteres Problem bei Kondensatoren ist die Art des verwendeten Kondensators. Elektrolytkondensatoren bieten eine hohe Kapazität pro Volumen, sind jedoch polarisiert und daher für Wechselstrom nicht geeignet. Sie neigen jedoch dazu, einen hohen äquivalenten Serienwiderstand (ESR) und möglicherweise auch eine hohe äquivalente Serieninduktivität (ESL) zu haben. Dadurch wird der nutzbare Frequenzbereich auf etwa 100 kHz begrenzt. Aus diesem Grund werden für Hochfrequenzanwendungen häufig Keramikkondensatoren eingesetzt. Und doch…

Bei der Verwendung von Kondensatoren treten häufig Probleme mit der Leitungsinduktivität, der Leiterbahninduktivität und -führung, der induktiven Querkopplung und anderen Problemen auf. Bei Entwürfen kann darauf geachtet werden, dass die Schaltung nur sehr kurze Leiterbahnen zum Entkopplungskondensator aufweist, und dann außer Acht gelassen wird, wie die Rückleitung des Kondensators die Energie zurück zur Quelle leitet. Die gesamte Schleife von der Quelle zum Kondensator und zurück zur Quelle muss analysiert und verifiziert werden. Zu oft verlassen sich Schaltungsdesigns auf ein Erdungssymbol, um das Rauschen einzuleiten, und ignorieren dann, wie dieses Symbol mit demselben Symbol auf der Rauschquelle verbunden ist. Um deutlich zu machen, dass der Layouter wissen sollte, wohin die Rückleiterbahnen führen sollen, und um eine Auto-Routing-Funktion zu vermeiden, würde der Berater das in Abbildung 4 gezeigte Symbol verwenden.

Abbildung 4: „No Ground“-Symbol

Es sollte darauf hingewiesen werden, dass der Zweck eines Kondensators darin besteht, HF-Ströme zu umgehen und sie zur Rauschquelle zurückzuführen. Allerdings kann dieser Prozess an sich schon zu Problemen führen. Betrachten Sie Abbildung 5, die zeigt, wie ein Kondensator diese Ströme zurück zum Rückweg leitet. Wenn jedoch die Leitungen am Kondensator lang sind oder wenn die Leiterbahnen zum Kondensator lang sind, kann dies zu einer Quelle induktiver Kopplung führen. Und wenn sich diese Kopplung in der Schleife befindet, die gefiltert werden soll, endet der gesamte Prozess damit, dass der Filter umgangen wird. Zugegebenermaßen ist dies ein verlustbehaftetes System, und es gibt Vorteile für den Kondensator. Bedenken Sie jedoch, wie viel besser die Ergebnisse bei einem Aufbau mit den in der unteren Zeichnung gezeigten aktuellen Routings sein könnten.

Abbildung 5: Kondensatorkreuzkopplung

Ein weiteres häufig übersehenes Problem ist das Vorhandensein einer Gleichstromvorspannung an einem Kondensator. Wenn an einen Kondensator eine Spannung angelegt wird, verringert sich die insgesamt verfügbare Kapazität. In Abbildung 6 ist das Vorhandensein einer DC-Vorspannung an einem für 16 VDC ausgelegten Kondensator dargestellt. Je höher die an den Kondensator angelegte Spannung ist, desto geringer ist die Kapazität. Dies gilt eher für sehr kleinformatige Kondensatoren, z. B. 0603, 0402 usw. Beachten Sie in Abbildung 6 die Auswirkung auf das 0402-Format im Vergleich zum größeren 0805-Format. Wenn an diese Kondensatoren eine Vorspannung von 8 VDC angelegt wird, hat der 0805 immer noch 93 % der Nennkapazität, während der 0402 nur noch 22 % hat – eine Wertänderung von 12 dB (basierend auf einem 20Log-System).

Abbildung 6: Wie sich die DC-Vorspannung auf die Kapazität auswirkt

Ferrite werden sehr häufig zur EMI-Kontrolle verwendet. Wie und wo sie eingesetzt werden, ist jedoch oft ein Rätsel.

Es versteht sich, dass sich Induktoren mit Ferritkern etwas von Standardinduktoren unterscheiden. Eine gewöhnliche Induktivität ist ein reaktives Gerät, das hauptsächlich durch die Erzeugung von Magnetfeldern eine Impedanz erzeugt, und zwar bis zu einer Frequenz, bei der die Kapazität der Wicklungen dominant wird und ihre Wirksamkeit zu verringern beginnt. Das Kernmaterial dieser Induktoren besteht in der Regel aus Nickel, Eisen und möglicherweise Molybdän oder anderen Materialien. Ihre Permeabilität ist relativ niedrig, typischerweise unter 100. Sie sind jedoch für den Betrieb mit erheblichem Strom ausgelegt und leiden nicht unter „Sättigung“, einem Effekt, bei dem der Kern keinen weiteren Magnetfluss mehr aufnehmen kann.

Ferrite funktionieren bei niedriger Frequenz auf ähnliche Weise. Mit zunehmender Frequenz wird ein Ferrit jedoch verlustbehaftet und beginnt, einen Widerstandsaspekt anzunehmen. In Abbildung 7 wird ein Hochfrequenzferrit auf seine Impedanz über der Frequenz analysiert. Die abfallende Linie von unten links nach oben rechts ist die Impedanz mit einer einzigen Windung (ohne Umwicklungen) durch eine Perle. Die in zwei Schritten dargestellte horizontale Linie ist die Phase des Signals. Von rechts beginnend liegt das Signal bei +90 Grad und zeigt die Induktivität des Ferrits an (vernachlässigen Sie das Rauschen, das auf die Messgrenzen des Impedanzanalysators zurückzuführen ist). Beachten Sie, dass die Phase bei 10 MHz einen Schritt nach unten auf 60 Grad macht, was darauf hindeutet, dass eine Widerstandsnatur eingeführt wird.

Abbildung 7: Hochfrequenz-Ferrit-Eigenschaften

Dieser spezielle „Hochfrequenz“-Ferrit besteht aus einer Nickel-Zink- oder NiZn-Formulierung mit einem Eisenoxid. Diese Ferrite werden üblicherweise für die meisten kommerziellen Strahlungsemissionen und die Empfindlichkeitskontrolle verwendet. Ein Merkmal von NiZn-Ferrit ist, dass die Permeabilität des Materials typischerweise weniger als 1000 beträgt und bei Materialien mit sehr hohen Frequenzen weniger als 125 betragen kann.

Das andere übliche Ferritmaterial ist Manganzink oder MnZn, wiederum formuliert mit einem Eisenoxid. Diese Kerne können eine hohe Permeabilität aufweisen, typischerweise über 1000. Mit der hohen Permeabilität geht jedoch eine geringere Bandbreite an Nutzbarkeit einher. Daher eignen sich MnZn-Ferrite am besten für leitungsgebundene Emissionen und Anfälligkeitsprobleme.

Beachten Sie, dass Ferrite bei einem geringeren Strom in die Sättigung gehen können als viele Induktivitäten. Die beste Verwendung für Ferrite besteht darin, sie im Gleichtaktmodus auf allen Leitungen zu verwenden und alle Rückströme im selben Kern zu leiten. In dieser Hinsicht wäre der Kern eine Impedanz, die hauptsächlich für den Gleichtaktaspekt des Rauschens zuständig wäre, während er das Gegentaktrauschen mit minimaler Impedanz durchlassen würde. In Abbildung 8 sehen Sie, wie der größte Teil der Gegentaktenergie in einem Gleichtakt-Toroid aufgehoben wird, und in Abbildung 9 sehen Sie, wie die Gleichtaktenergie innerhalb desselben Toroids ansteigt.

Abbildung 8: Differenzmodusfelder in einem Gleichtaktkern

Abbildung 9: Gleichtaktfelder in einem Gleichtaktkern

Die Anordnung der oben genannten Ringkerne ist oft am besten, wenn sie an Stromleitungen verwendet werden, wo durch Abstände eine zusätzliche Isolierung erzielt wird, die aus Sicherheitsgründen erforderlich sein kann. Wenn jedoch eine Gleichtaktinduktivität für eine Datenleitung benötigt wird, kann die Trennung dieser Drähte zu Problemen bei der Hochfrequenzdatenübertragung führen. In Abbildung 10 sind die Wicklungen zusammengewickelt dargestellt, wie sie für Datenleitungen erforderlich wären. Beachten Sie, dass der zusätzliche Vorteil darin besteht, dass dadurch die in den vorherigen Abbildungen festgestellte Streuinduktivität verringert wird.

Abbildung 10: Gleichtaktkernwicklung für Datensignale

Schilde

Es gibt Geräte, bei denen das abgeschirmte Gehäuse so dick ist, dass auf dem Deckel die Warnung „Two Man Lift“ angebracht ist, obwohl es die Größe eines Laptops hat. Dennoch habe ich gesehen, wie diese scheiterten. Umgekehrt habe ich gesehen, dass Aluminiumfolie eine Einheit mit breiten Rändern abschirmt. Warum funktioniert das eine und das andere nicht?

Für abgestrahlte Emissionen, beispielsweise über 30 MHz, muss eine Metallabschirmung nicht dick sein. Aluminiumfolie hat eine Abschirmung von über 80 dB, und zwar sowohl für elektrische als auch für magnetische Felder. Die Leitfähigkeit des Metalls bildet eine hervorragende reflektierende Abschirmung für die elektrischen Felder, während die magnetischen Felder aufgrund von Wirbelstromverlusten stark absorbiert werden. Warum ist ein Gehäuse aus schwerem Metall kein guter Schutz?

Am Zusammenbruch des Schildes sind mehrere Dinge beteiligt. Zuerst sind die Kabel und Leitungen dran. Jeder Draht, der die Abschirmung durchdringt, muss an dieser Stelle gefiltert werden. Ist dies nicht der Fall, können Störungen im Inneren des Geräts auf diese Leitung übertragen und dann an die Außenseite des Gehäuses übertragen werden. Ebenso wird bei Immunitäts-/Suszeptibilitätstests Energie in diese Leitungen eingekoppelt und in das Gerät geleitet. Dies muss mit dem Chassis verbunden oder auf andere Weise behindert werden, andernfalls kann es zu einer Anfälligkeit kommen. In diesem Fall helfen alle Abschirmungen der Welt nicht, diese Kopplung aufzuheben.

Wenn der Filter vorhanden ist und ordnungsgemäß funktioniert, kann die Abschirmung an Nähten und Verbindungen brechen. Wie bereits erwähnt, sind Bondimpedanzen von Milliohm oder weniger erforderlich, um eine gute Verbindung herzustellen. Dies ist bei Schildverbindungen noch wichtiger. Der Schaltkreis im Inneren des Geräts erzeugt Felder, die Ströme an den Metallstrukturen erzeugen und aufgrund von Skin-Effekten auf der Innenfläche bleiben. Diese Ströme müssen mit minimaler Impedanz zur Quelle zurückfließen können. Solange das Metall keine Verbindungen aufweist, fließt der Strom mit einer Impedanz im Mikroohmbereich. Wenn eine Naht gekreuzt wird, kann eine Impedanz tausendmal höher sein als die, die an die Außenseite der Abschirmung gelangt, wo sie abstrahlen kann.

Die Lösung besteht darin, die geringstmögliche Impedanz zwischen allen Metallkontakten sicherzustellen. Am besten sind breite und kontinuierliche Kontakte. Das bedeutet, dass Beschichtungen und Farben auf Metalloberflächen an Stößen und Nähten abgeklebt werden müssen. Die Art der verwendeten Beschichtungen muss sicherstellen, dass der Kontakt von höchster Qualität ist. Und bevor Sie für einen Test ins Labor gehen, stellen Sie sicher, dass alle Befestigungsschrauben angebracht sind. Gehen Sie nicht davon aus, dass einer in jeder Ecke gut genug ist.

Abbildung 11: Schirmströme

Abschließend

Dieser Artikel soll nicht jeden Aspekt von EMI-Problemen behandeln; Es gibt viele Bücher, Aufsätze und einwöchige Vorträge, die helfen können. Denken Sie stattdessen an die folgenden Punkte:

Es gibt noch viele weitere solcher Punkte, die erwähnt werden könnten. Aber im Grunde sind viele nur „Faustregeln“.

Anmerkungen

Patrick ist seit 29 Jahren Mitglied der IEEE EMC Society und fungiert als Vorsitzender, stellvertretender Vorsitzender und Arrangements-Vorsitzender der Puget Sound Section. Er arbeitet außerdem für die Seattle Gilbert and Sullivan Society als Sounddesign-Ingenieur und Fotograf.

Patrick kann unter [email protected] oder über http://andreconsulting.com kontaktiert werden.

Abgastest durchgefallenPatrick André

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