Überblick
Hersteller, die elektronische Produkte in der EU in Verkehr bringen, müssen gemäß der Europäischen EMV-Richtlinie (2014/30/EU) nachweisen, dass ihre Geräte:
- elektromagnetische Störungen nur in zulässigem Umfang aussenden und
- gegenüber typischen elektromagnetischen Einflüssen ausreichend störfest sind.
Die Konformität wird im Rahmen der CE-Kennzeichnung durch Prüfungen, technische Dokumentation und eine EU-Konformitätserklärung (DoC) belegt.
Dieser Beitrag erläutert:
- den Unterschied zwischen EMV-Emissionsprüfung und EMV-Störfestigkeitsprüfung,
- die Planung eines reproduzierbaren Prüfaufbaus für leitungsgebundene Störaussendungen,
- die Rolle von EMV-Störfestigkeits-Prüfgeräten und -Prüfsystemen sowie
- den Weg von der Pre-Compliance bis zur EMV-Produktzertifizierung.
Kernaussagen
- Die Europäische EMV-Richtlinie bildet die rechtliche Grundlage für EMV-Anforderungen im Rahmen der CE-Kennzeichnung.
- Ein strukturierter Ansatz umfasst Planung, Pre-Compliance-Prüfungen, formale Laborprüfungen und vollständige technische Dokumentation.
- Ein definierter Prüfaufbau für leitungsgebundene Störaussendungen (LISN/Netznachbildung, Erdung, Kabelführung) ist entscheidend für reproduzierbare Ergebnisse.
- EMV-Störfestigkeitsprüfungen bewerten das Verhalten eines Produkts unter definierten elektromagnetischen Belastungen.
- Die Auswahl eines geeigneten EMV-Labors kann Zeit- und Projektrisiken im Zertifizierungsprozess reduzieren.
EMV-Emissionsprüfung: Störaussendungen kontrollieren
Die EMV-Emissionsprüfung bewertet, ob ein Gerät die zulässigen Grenzwerte für unbeabsichtigte elektromagnetische Aussendungen einhält.
Unterschieden wird zwischen:
Abgestrahlten Störaussendungen
- Durchführung in (halb-)anechoischen Kammern
- Einsatz kalibrierter Antennen und EMV-Messreceiver
- Messung über definierte Frequenzbereiche
Leitungsgebundenen Störaussendungen
- Messung mittels Netznachbildung (LISN – Line Impedance Stabilization Network)
- Bewertung von Störungen auf Energie- und Signalleitungen
- Verwendung standardisierter Detektoren (z. B. QP, AVG)
Reproduzierbarer Prüfaufbau für leitungsgebundene Störaussendungen
Ein konsistenter Prüfaufbau minimiert Messunsicherheiten und vermeidet unnötige Iterationen. Typische Parameter sind:
- definierte Kabellängen und -führungen
- normgerechte Erdungsfläche
- korrekte LISN-Positionierung
- dokumentierte Empfängereinstellungen
Bereits kleine Abweichungen im Aufbau können die Messergebnisse beeinflussen. Eine saubere Dokumentation ist daher essenziell.
EMV-Störfestigkeitsprüfung: Funktion unter Störeinfluss bewerten
Während die Emissionsprüfung die Störaussendung betrachtet, untersucht die EMV-Störfestigkeitsprüfung das Verhalten des Geräts unter externen elektromagnetischen Einwirkungen.
Typische Prüfarten sind:
- gestrahlte HF-Felder
- leitungsgeführte HF-Störungen
- elektrostatische Entladungen (ESD)
- Surge
- EFT/Burst
- Spannungsdips und -unterbrechungen
- magnetische Felder
Ein EMV-Labor integriert hierfür Signalgeneratoren, Verstärker, Koppelnetzwerke, Antennen und ESD-Prüfgeräte in ein kalibriertes EMV-Störfestigkeits-Prüfsystem. Das Gerät unter Test (EUT) wird definierten Belastungspegeln ausgesetzt, und sein Funktionsverhalten wird gemäß den jeweiligen Normanforderungen bewertet.
EMV-Störfestigkeitsprüfungen liefern somit eine strukturierte Bewertung der Funktionsfähigkeit unter typischen elektromagnetischen Umgebungsbedingungen.
Von der Pre-Compliance zur EMV-Produktzertifizierung
Ein systematisches Vorgehen unterstützt die Risikominimierung im Entwicklungsprozess.
1. Planung
- Relevante harmonisierte Normen identifizieren (EU und ggf. weitere Märkte)
- Betriebsmodi, Zubehör und Worst-Case-Konfigurationen definieren
- Hardware- und Softwarestände vor formalen Prüfungen festlegen
2. Pre-Compliance-Prüfungen
Vorabmessungen ermöglichen die frühzeitige Identifikation potenzieller Schwachstellen. Typische Hilfsmittel sind:
- Nahfeldsonden
- tragbare EMV-Messreceiver
- GTEM-Zellen oder Absorberräume
Pre-Compliance ersetzt keine formale Prüfung, kann jedoch Entwicklungszyklen verkürzen.
3. Formale Laborprüfungen
In einem akkreditierten EMV-Labor werden:
- Emissions- und Störfestigkeitsprüfungen gemäß Norm durchgeführt,
- das Verhalten des EUT dokumentiert,
- relevante Parameter und Softwarestände erfasst.
4. Technische Dokumentation
Gemäß EMV-Richtlinie umfasst die technische Dokumentation unter anderem:
- Schaltpläne und Layouts
- Stückliste
- Risikobeurteilung
- Prüfberichte
- EU-Konformitätserklärung (DoC)
Diese Unterlagen müssen für Marktüberwachungsbehörden verfügbar sein.
Designmaßnahmen zur Unterstützung der EMV-Konformität
Bestimmte konstruktive Maßnahmen können zur Verbesserung der EMV-Eigenschaften beitragen:
- Minimierung von Schleifenflächen durch kontrollierte Leiterführung und definierte Rückstrompfade
- Kontrolle von Flankensteilheiten und Taktfrequenzen
- Platzierung von Filtern und Gleichtaktdrosseln nahe an I/O-Schnittstellen
- 360°-Schirmanbindung an Gehäuseeintrittspunkten; Vermeidung induktiver „Pigtails“
- Implementierung robuster Firmware-Strategien (z. B. Timeouts, Wiederholversuche, Brownout-Handling)
Eine frühzeitige Integration von EMV-Aspekten in die Entwicklung kann spätere Anpassungen reduzieren.
Auswahl eines geeigneten EMV-Labors
Bei der Wahl eines EMV-Labors sollten folgende Kriterien berücksichtigt werden:
- Akkreditierung nach ISO/IEC 17025
- Kammergröße und Frequenzbereich passend zum Produkt
- Verfügbare Emissions- und Störfestigkeits-Prüfgeräte
- Realistische Vorlauf- und Durchlaufzeiten
- Technische Unterstützung bei der Interpretation von Prüfergebnissen
Erfahrene Prüfingenieurinnen und -ingenieure können bei der normkonformen Bewertung und der Ableitung möglicher Maßnahmen unterstützen.
FAQ
F1. Was ist eine EMV-Störfestigkeitsprüfung?
Dabei wird ein Produkt definierten elektromagnetischen Störungen ausgesetzt, um sein Funktionsverhalten unter diesen Bedingungen zu bewerten.
F2. Was ist der Unterschied zwischen Emission und Störfestigkeit?
- EMV-Emissionsprüfung: Messung der vom Gerät verursachten Störaussendungen.
- EMV-Störfestigkeitsprüfung: Bewertung der Funktionsfähigkeit unter externen Störungen.
Beide Aspekte sind im Rahmen der EMV-Richtlinie relevant.
F3. Welche Prüfungen führen häufig zu Beanstandungen?
Typische Schwachstellen sind:
- ESD an berührbaren Oberflächen
- leitungsgeführte HF auf langen Kabeln
- unzureichend geschirmte Gehäusenähte
Eine frühzeitige Berücksichtigung von Schirmung, Filterung und Erdung kann hier unterstützend wirken.
F4. Ist spezielle Ausrüstung für Pre-Compliance erforderlich?
Für Voruntersuchungen genügen häufig tragbare Messgeräte, Nahfeldsonden und geeignete Testumgebungen. Formale Prüfungen erfordern akkreditierte Einrichtungen und kalibrierte Prüfgeräte.
F5. Wie wird ein Prüfaufbau für leitungsgebundene Störaussendungen dokumentiert?
Erfasst werden unter anderem:
- Kabellängen und -führung
- verwendete LISN-Typen
- Detektoreinstellungen (z. B. QP, AVG)
- Umgebungsbedingungen
Dies gewährleistet Nachvollziehbarkeit und Vergleichbarkeit von Messergebnissen.
