Neuigkeiten in den EMV-Störfestigkeitsnormen IEC /-16/-19. Andreas Klink Teseq GmbH Berlin

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1 Neuigkeiten in den EMV-Störfestigkeitsnormen IEC /-16/-19 Andreas Klink Teseq GmbH Berlin

2 Gleichtaktstörungen/-prüfungen IEC , IEC

3 Gegentaktstörungen/-prüfungen IEC

4 Änderungen IEC Scope: 150 khz 80 MHz (vorher 9 khz 80/230 MHz) Einführung eines Sättigungschecks des Verstärkers, um ein Untertesten des Prüflings durch Kompression des Verstärkers zu vermeiden Geänderte Toleranzen für die Einstellung des Prüfpegels von +/-1,5 db und Modulationsgrad +5 / -20 % Impedanzanforderungen CDN +/-20 % bis 24 MHz (vorher 26 MHz) Einführung eines Kalibrierverfahrens für EM clamps und Entkoppelzange Annex H: Messung der AE Impedanz Annex I: Port zu Port Einkopplung Annex J: Kompression und Nichtlinearität des Verstärkers Editorielle Änderungen, z.b. CDN Auswahl, Systemkalibrierung, 4

5 AM entsprechend IEC/EN x Pegeleinstellung ohne Modulation Prüfung mit AM 80 % U EMF Forward power Stress level calibration V dbm Watts 1 14,4 0, ,0 0, ,4 2, ,0 25,1 U EMF Forward power with modulation Stress level 80% AM V dbm Watts 1 19,5 0,1 3 29,1 0, ,5 9, ,1 81,1 Typical power requirements with 6 db attenuator, 0.5 db cable loss, 10.5 db insertion loss of the CDNs and AM with 80% 5

6 Systemunterschiede 6 Gesteuerter Berieb durch Einstellung des Generator pegels Einfaches Design, geringere Kosten Einfluss auf die Messunsicherheit durch Verstärkersättigung und Temeraturdrift Geregelter Betrieb durch Bezug auf Vorwärtsleistung Überprüfung der Verstärkersättigung möglich, Sättigung kann vermieden werden Einfluss durch Temperaturdrift eliminiert Geringere Messunsicherheit

7 Überprüfung der Verstärkersättigung Procedure: Einstellung der Ausgangsspannung (Kalibrierung) Generatorpegel PGen und PFor am Ausgang des Verstärkers messen Sättigungscheck, Pegel PGen um +5,1 db erhöhen Erhöhten Ausgangspegel PFor inc am Verstärkerausgang messen Differenz PFor inc - PFor soll zwischen 3,1 und 7,1 db liegen Nächster Frequenzschritt (1%) 7

8 Kalibrierverfahren für EM clamp Annex A legt Parameter der EM clamp fest Kalibrierung erfolgt mit speziellem Jig L A L B HF Steckverbinder N h Höhe h über der Bezugsmasseplatte EM clamp Bezugsmasseplatte Leiter 4 mm Durchmesser HF Steckverbinder N Messung im 50 R System, mathematische Transformation Parameter Impedanz, Entkopplung, Koppelfaktor 8

9 Impedanz VNA Port 1 L A 50Ω Abschluss 50 Ω Einspeiseanschluss L B VNA Port 2 EU T EM clamp Bezugsmasseplatte AE 9

10 Entkopplung VNA Port 1 L A 50Ω Abschluss 50 Ω Einspeiseanschluss L B VNA Port 2 EU T EM clamp Bezugsmasseplatte AE 10

11 Koppelfaktor Messaufbau Messung im 150 Ω System VNA Port 1 (S21) VNA Port 2 (S21) L A 10d B Einspeiseanschluss 50Ω Abschluss 10dB 100Ω EM clamp 100Ω 50Ω EU T Bezugsmasseplatte AE L B VNA Port 1 (S21) VNA Port 2 (S21) 10dB 100Ω 100Ω 10dB 11 Bezugsmasseplatte

12 Kalibrierverfahren Entkoppelzange Verfahren wie bei EM clamp Decoupling Factor (TOSM / ABCD Transformation, Delay) a [db] ,1 1,0 10,0 100,0 Frequency [MHz] 12 Decoupling clamp CMAD

13 Gleichtaktstörungen/-prüfungen <150 khz IEC Prüfung bei DC, 16 2 / 3 Hz, 50 Hz oder 60 Hz Frequenzdurchlauf 15 Hz khz Dauertest bis zu 30 V Kurzzeittest 1 s bis zu300 V 13

14 IEC Prüfpegel Leerlauf-Ausgangsspannung (r.m.s.) Pegel für Dauerstörungen 1 V, 3 V, 10 V, 30 V und spezial Pegel für Kurzzeitstörungen 10 V, 30 V, 100 V, 300 V und spezial Profile: Pegel 15 Hz-150 Hz 150 Hz-1.5 khz 1.5 khz-15 khz 15 khz-150 khz x x x x x 14

15 IEC Generator Impedanz 50 Ohm +/- 10% Generator für Dauerstörungen Leerlauf-Ausgangsspannung (r.m.s.) 1 V -10% bis 30 V +10% Generator für Kurzzeitstörungen Leerlauf-Ausgangsspannung (r.m.s.) 10 V -10% bis 300 V +10% Anstiegs- und Abfallzeit der Ausgangsspannung : innerhalb 1 bis 5 µs Ein-/Ausschaltung der Ausgangsspannung bei AC: 0 +/-5% Harmonische <10% 15

16 IEC Generator für den Frequenzdurchlauf Leerlauf-Ausgangsspannung (r.m.s.) 0.1 V -10% bis 30 V +10% Frequenzbereich 15 Hz -10% bis 150 khz +10% Harmonische <1% Frequenzdurchlauf max. 1x10-2 Dekade/s oder max. 10 % des vorhergehenden Frequenzwertes Verifikation mit Spannungstastkopf und Oszilloskop bzw. vergleichbarer Messeinrichtung 16

17 IEC Koppelnetzwerk Gleichtakt Kondensator C = 1,0 μf und Widerstand R = 100 n Ω n entspricht der Leitungsanzahl Kondensator ist für DC-Test kurzgeschlossen Direkte Einkopplung auf geschirmte Kabel T-Netzwerk für symmetrische Paare EUT Generator port N L AE 17

18 IEC Entkoppelnetzwerk Aktive bzw. passive Isolation (z.b. optisch, Transformator) 60 db Entkopplung im Bereich 15 Hz bis 150 khz <60 db Entkopplung kann für Testpegel <4 erlaubt sein 18

19 19 IEC

20 Gegentaktstörungen/-prüfungen <150 khz IEC Spannungsprüfung Stromprüfung CW, Pulse mit Pause Pulse, rechteckig moduliert CW, Pulse mit Pause Pulse, rechteckig moduliert 20 Prüfung Elektrozähler

21 IEC Prüfpegel Leerlauf-Ausgangsspannung(r.m.s.) Kurzschlusstrom(r.m.s.) Pegel 2 khz-9 khz 9 khz-95 khz 95 khz-150 khz to to to to x Spezial Spezial Spezial Pegel 2 khz- 30 khz 30 khz-150 khz x Spezial Spezial 21

22 IEC Generator Frequenzbereich 2 khz bis 150 khz Keine synchronisation zur Netzfrequenz Harmonische <5% Generator für Spannungstest Leerlauf-Ausgangsspannung (r.m.s.) 0.1 V -10% bis 20 V +10% Ausgangsimpedanz 10 Ohm +/- 30% Generator für Stromtest Kurzschlussstrom (r.m.s.) 0.5 A -10% bis 4 A +10% Ausgangsimpedanz 1 Ohm +/- 30% 22

23 IEC Spannung Koppel-/Entkoppelnetzwerk Gegentakt Cc = Koppelkondensator Cd = Entkoppelkondensator L = Entkopplungsspule 23

24 24 IEC Spannung

25 25 IEC Strom