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EMC

EMI-Spielraum-Budget

Berechnet EMI-Konformitätsspielraum unter Berücksichtigung der Messunsicherheit und Sicherheitsreserve.

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Formel

M_adj = (E_limit − E_meas) − U − SM

U— Measurement uncertainty (dB)
SM— Safety margin (dB)

Wie es funktioniert

Die EMI-Margenbudgetierung bestimmt, ob ein Produkt die formellen EMV-Tests bestehen wird, indem die Messunsicherheit und die Sicherheitsmarge bei der Konstruktion berücksichtigt werden. Die Rohmarge m_RAW = E_Limit − e_Measured ist die Differenz zwischen dem behördlichen Grenzwert und der gemessenen Emission. Messungen vor der Einhaltung der Vorschriften sind jedoch mit erheblichen Unsicherheiten behaftet (Antennenkalibrierung, LISN-Genauigkeit, Unvollkommenheiten vor Ort) — typischerweise 6 dB für Tischaufbauten und 3 dB für kalibrierte Teststandorte. Um Produktionsschwankungen, Temperatur- und Alterungseffekten von Einheit zu Einheit Rechnung zu tragen, wird eine Sicherheitsmarge hinzugefügt (in der Regel 6 dB). Die angepasste Marge m_ADJ = m_RAW − U − SM muss ≥ 0 sein, um sicher zu sein, dass das Produkt die Anforderungen erfüllt. Wenn m_adj < 0 ist, muss das Produkt vor der formellen Prüfung weiter geräuschreduziert werden.

Bearbeitetes Beispiel

Problem: Ein Pre-Compliance-Scan zeigt eine Spitzenemission von 34 dBμV/m gegenüber einem CISPR 22-Grenzwert der Klasse B von 40 dBμV/m bei 3 m. Die Unsicherheit vor der Einhaltung der Vorschriften wird auf 6 dB geschätzt, und eine Sicherheitsmarge von 6 dB ist erforderlich. Wird das Produkt wahrscheinlich die Anforderungen erfüllen? Lösung: 1. Roher Spielraum: m_RAW = 40 − 34 = 6 dB 2. Angepasste Marge: m_adj = 6 − 6 − 6 = −6 dB 3. Erforderliche Reduzierung: 6 dB Ergebnis: Obwohl der Grenzwert aufgrund der Einhaltung der Vorschriften um 6 dB unter dem Grenzwert lag, liegt der angepasste Grenzwert bei −6 dB. Das Produkt wird den formellen Test wahrscheinlich NICHT BESTEHEN. Vor der formellen Prüfung ist eine weitere Reduzierung um 6 dB (Halbierung der Schleifenfläche oder Reduzierung des Schaltstroms um den Faktor √2) erforderlich.

Praktische Tipps

  • ✓Testen Sie immer unter den ungünstigsten Betriebsbedingungen: maximale Taktfrequenz, alle I/O-Ports aktiv, maximaler Laststrom.
  • ✓Verwenden Sie ein kalibriertes LISN (Line Impedance Stabilization Network) und kalibrierte Antennen, um die Messunsicherheit bei der Vorabkonformität zu minimieren.
  • ✓Planen Sie einen Gesamtspielraum von 10 dB ein (6 dB Unsicherheit + 4 dB Sicherheit), wenn das Produkt an einer Einrichtung getestet wird, die nicht den Anforderungen entspricht, wie z. B. einem Schreibtisch oder einem reflexionsarmen Schaum.

Häufige Fehler

  • ✗Erfolgserklärung, wenn die Rohmarge positiv ist, ohne die Messunsicherheit zu berücksichtigen — eine gemessene Marge von 3 dB bei einem schlechten Pre-Compliance-Setup kann in einem akkreditierten Labor zu einem 3-dB-Ausfall führen.
  • ✗Verwendung einer Entfernungsmessung von 3 m zur Vorhersage der Einhaltung von 10 m — 10 m-Messungen unterscheiden sich aufgrund von Bodenreflexionen nicht nur um den geometrischen Faktor 1/r.
  • ✗Ignorieren Sie die ungünstigsten Betriebsbedingungen — testen Sie das Produkt mit maximaler Taktrate, maximaler I/O-Aktivität und maximaler Versorgungsspannung auf Emissionen im schlimmsten Fall.

Häufig gestellte Fragen

Ein gut kalibriertes Pre-Compliance-Setup mit einer kalibrierten LISN- und Loop-Antenne kann eine Unsicherheit von ±3 dB erreichen. Ein Desktop-Scan mit unkalibrierten Sonden kann einen Wert von ±10 dB oder weniger haben. Die meisten Praktiker rechnen mit 6 dB für einen einigermaßen sorgfältigen Scan, der vor der Einhaltung der Vorschriften durchgeführt wird.
CISPR 22 wurde ab 2015 offiziell durch CISPR 32 (Multimedia Equipment EMC Requirements) ersetzt. Viele nationale Vorschriften beziehen sich jedoch immer noch auf CISPR 22-Grenzwerte, und sie sind zahlenmäßig ähnlich. Informieren Sie sich über die für Ihren Markt jeweils geltende Norm (CE: EN 55032, FCC: Teil 15 Klasse B).
Eine bereinigte Marge von Null bedeutet, dass Sie die Unsicherheit und Sicherheit exakt kompensiert haben — es gibt keinen zusätzlichen Puffer. In der Praxis führen Schwankungen der Testmuster und Temperatureinflüsse dazu, dass einige Geräte ausfallen. Nach Berücksichtigung aller Unsicherheitskomponenten ist ein bereinigter Spielraum von mindestens 3 dB anzustreben.

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