EMV. Störungssicherer Aufbau elektronischer Schaltungen 3., erweiterte und überarbeitete Auflage Mit 225 Abbildungen und 16 Fallbeispielen STUDIUM

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1 Joachim Franz 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. EMV Störungssicherer Aufbau elektronischer Schaltungen 3., erweiterte und überarbeitete Auflage Mit 225 Abbildungen und 16 Fallbeispielen STUDIUM VIEWEG+ TEUBNER

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung, 1 2 Grundbegriffe und Grundlagen, Modell der Störbeeinflussung Spannungs-und Stromübertragung Der Störabstand als Gütekriterium Sender und Empfänger für die Stromübertragung Stromquelle mit einem Operationsverstärker Stromquelle mit Transistor " Stromquelle mit Operationsverstärker und Transistor Auswahl einer geeigneten Stromquelle 14 t Stromempfänger Unsymmetrische und symmetrische Übertragung Teilkapazität und Betriebskapazität Selbstinduktivität und Gegeninduktivität EMV-Ersatzschaltbilder von Bauelementen Das Ersatzschaltbild von Leitungen Das Ersatzschaltbild von Widerständen Das Ersatzschaltbild von Kondensatoren,...: Das Ersatzschaltbild von Spulen Das EMV-Ersatzschaltbild von Transistoren Transformatoren und EMV 35

3 X Inhaltsverzeichnis 3 Kopplungsmechanismen Kapazitive Kopplung Kapazitive Kopplung in unsymmetrische Signalkreise Amplitudengang der eingekoppelten Störung Kapazitive Kopplung in symmetrische Signalkreise Induktive Kopplung Induktive Kopplung in Signalkreise Induktive Kopplung von Gleichtaktstörungen in symmetrische Signalkreise Dämpfung magnetischer Felder durch Kurzschlussringe Impedanzkopplung , Impedanzkopplung in unsymmetrische Signalkreise Impedanzkopplung in symmetrische Signalkreise Kopplung durch elektromagnetische Wellen Zusammenfassung ' 54 4 Verfahren Die Stromanalyse Das Verfahren der Verschiebung der Knotenpunkte Beispiele zur Stromanalyse und Verschiebung der Knotenpunkte Die Stromumschaltanalyse 61 5 Abblockung elektronischer Schaltungen Das Wechselstrom-Ersatzschaltbild für die Abblockung Ströme aiif dem Masse-und Versorgungssystem Gruppenabblockung und Einzelabblockung Auswahl geeigneter Abblockkondensatoren Parallelschaltung von Abblockkondensatoren Anschluss von Kondensatoren Logik-Fehler und Strahlung bei digitalen ICs durch Ground Bounce 84

4 Inhaltsverzeichnis XI 5.8 Beispiele für das Layout des Versorgungsspannungssystems Abblockung auf Zweilagenleiterplatten - Zusammenfassung Abblockung auf Multilayern Die Impedanz des Abblocksystems Stehende Wellen auf den Versorgungslagen Berechnung des Abschlusswiderstandes einer rechteckigen Leiterplatte Ein einfaches Modell des Leiterplattenkondensators Abblockmaßnahmen Abblockung auf Multilayern - Zusammenfassung Messung der charakteristischen Größen von Kondensatoren Messung der Leiterplattenimpedanz.' Masse- und Signalstrukturen Reihenmassestruktur Masseschleifen Entkopplungsmethoden..., Vermaschung Sternstruktur Galvanische Trennung Differenzbildung Stromkompensierte Drossel (Gleichtaktdrossel) Schutzleiterdrossel Getrenntes Potentialbezugssystem Symmetrische Struktur Stromübertragung Filter Weitere Entkopplungsmethoden durch Änderung der Signalgröße 141 ; 140

5 XII Inhaltsverzeichnis 7 Planung der EMV von Baugruppen, Geräten und Anlagen EMV-Zonen Ein leitfähiges Gerätegehäuse als EMV-Zonengrenze Konstruktive Voraussetzungen für EMV-Filter Einrichtung von EMV-Zonen in Geräten Massestruktur von Baugruppen Verkopplung einer Baugruppe mit der Umgebung Entkopplung durch Sternstruktur Verkopplung durch kapazitiven Rückschluss Entkopplung zwischen Baugruppe und Umgebung durch eine weitere Masseschleife Maßnahmen bei ungünstiger Platzierung der Anschlüsse ^ Strahlungskopplung bei ungünstiger Massestruktur Teilmassen als Antennenstrukturen Strahlung von ICs durch Ground-Bounce 158 t Strahlung von Schlitzantennen Entwicklungbegleitendes Testverfahren zur Prüfung des Massesystems Massestrukturen von Geräten Masseschleifen und Kopplungen in einer Anlage Verbindung von Baugruppen Beidseitiges Auflegen des Schirms Transferadmittanz und Transferimpedanz Anschluss von Kabeln Zonen mit definiertem Massebezugspotential Strukturierung der Masse digitaler Schaltungen Zusammenfassung : Fallbeispiele Das klassische Spannungsteiler-Problem Stereoverstärker Beispiele für Stromübertragung Ein strahlendes Kabel 194

6 Inhaltsverzeichnis XIII 8.5 Messfehler bei elektronischen Messgeräten durch Masseströme Signalstruktur höchstempfindlicher analoger Messschaltungen Störungen an einem Personal Computer Ungünstige Massestruktur einer zugekauften Baugruppe Brummstörungen an einer Telefonanlage Verbindung von Analog-und Digitalmasse Strukturierung einer Digitalschaltung mit einem schnellen Schaltungskern Planung an einem Baugruppenträger EMV-gerechte konstruktive Gerätegestaltung Strahlung einer Baugruppe mit LCD-Display Analyse von Schaltnetzteilen Analyse eines Aufwärtswandlers Analyse eines Abwärtswandlers Analyse eines Flyback Reglers Entstörung von IGBT-Umrichtern 217, * Problemstellung Analyse der Störungen Lösungsansätze Die Kommutierung und die kritische Masche Messungen Abschließende Betrachtungen 229 Literaturverzeichnis 233 Sachwortverzeichnis 237