Langer EMV - 17 ESA1 set

17 ESA1 set

Anwendungsbeispiel: Lösen von Störaussendungsproblemen einer Elektronik

Einleitung

Bei der zu entstörenden Baugruppe handelt es sich um eine Mikrocontroller-Platine mit zwei angesteckten Kabeln. Das erste Kabel dient der Spannungsversorgung, über das zweite Kabel besteht eine Verbindung zu einem Kommunikationspartner über eine serielle Schnittstelle.

DUT - Elektronik mit Störaussendungsproblemen — **Abbildung 1:** DUT – Elektronik mit Störaussendungsproblemen

Spektrum der Fernfeldmessung

Die Störaussendung dieser Platine inklusive Kabel wurde mit einer Antenne im Fernfeld gemessen und hat folgendes Spektrum. Mehrere Grenzwertüberschreitungen sind zu erkennen.

**Abbildung 2:** Störabstrahlung im Fernfeld – Spektrum der Antennenmessung

**Abbildung 3:** Aufbau der Fernfeldmessung – Antenne im Abstand von 3 m zur Platine

Schritt 1: Reproduktion

Für die Entstörung wird das ESA1 set von der Langer EMV-Technik GmbH benutzt, welches direkt am Entwicklerarbeitsplatz aufgebaut werden kann. Die Elektronik wird auf die Grundplatte des Schirmzelts gelegt und die Spannungsversorgung des Prüflings wird durch den HFW 21 geführt.

Beim HFW 21 handelt es sich um einen HF-Stromwandler. Er misst die hochfrequenten Erregerströme des Prüflings, welche die Antenne aus Kabel und Platine zur Abstrahlung anregen. Das gemessene Spektrum wird bei geschlossenem Zelt aufgenommen und unterscheidet sich aufbaubedingt ein wenig vom Aussendungsspektrum der Antennenmessung. Die Messergebnisse sind jedoch proportional zueinander.

ESA1 Messung - Messaufbau mit HFW 21 — **Abbildung 4:** ESA1 Messung – Messaufbau mit HFW 21

ESA1 Messung - Spektrum aufgenommen mit dem HFW 21 — **Abbildung 5:** ESA1 Messung – Spektrum aufgenommen mit dem HFW 21

Schritt 2: Ursachensuche und Modifikation

Zur Lokalisierung der HF-Quellen auf dem Prüfling werden Nahfeldsonden im geöffneten Zelt benutzt. Mit einer E-Feldsonde lässt sich im Bereich der Drossel des DC-DC-Wandlers ein starkes elektrisches HF-Feld messen. Unmittelbar über der Drossel wird das Kommunikationskabel geführt, wodurch Störungen in das Kabel einkoppeln.

Oberschwingungen des mit 500 kHz getakteten Schaltwandlers überschreiten bei der Antennenmessung im Bereich von 100 MHz den Grenzwert um 5 dB. Die Störungen sollten deshalb um mehr als 5 dB (besser 10 dB) reduziert werden.

**Abbildung 6:** Nutzung einer E-Feldsonde zur Lokalisierung von HF-Quellen

Zur Reduzierung der elektrischen Einkopplung wird ein Schirm über der Drossel des DC-DC- Wandlers hinzugefügt und mit dem GND der Elektronik verbunden.

**Abbildung 7:** Schirmung der Drossel mit Kupferklebeband

Mit einer Magnetfeldsonde wird die Clock-Leitung der seriellen Schnittstelle als Störquelle identifiziert. Die Spikes liegen im Frequenzbereich zwischen 200 MHz und 400 MHz und stimmen mit den Frequenzen der Antennenmessung überein.

**Abbildung 8:** Nutzung einer Magnetfeldsonde zur Lokalisierung von HF-Quellen

Als Gegenmaßnahme wird ein Filterkondensator mit 47 pF an der Clock-Leitung hinzugefügt.

**Abbildung 9:** Zusätzlicher Kondensator an der Clock-Leitung des Flachbandkabels

Schritt 3: Überprüfen der Wirksamkeit

Die Wirksamkeit der Maßnahmen wird mit einer HFW 21-Messung bei geschlossenem Zelt überprüft. Die Intensität der hochfrequenten Erregerströme im Versorgungskabel konnte erfolgreich reduziert werden.

Die Schirmung der Drossel verringert hauptsächlich die breitbandige Störung im unteren Frequenzbereich, während der Kondensator an der Clock-Leitung die Spikes reduziert.

Vergleich der Spektren der HFW21-Messung — **Abbildung 10:** Vergleich der Spektren der HFW 21-Messung (Rot – unmodifiziert, Blau – mit Modifikationen)

**Abbildung 11:** Vergleich der Spektren der Antennenmessung (Rot – unmodifiziert, Blau – mit Modifikationen)

Das EMV-Problem ist endgültig gelöst, wenn eine fertigungstechnisch realisierbare Umsetzung der Modifikationen gefunden wurde. Beispielsweise kann die Drossel durch Änderung des Bestückungsortes optimiert werden.