Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)

Das EMV-Labor am Fraunhofer IISB bietet für unsere Industriepartner präzise EMV-Messungen während des gesamten Entwicklungsprozesses von Prototypen und Systemkomponenten. Von der Beratung bei EMV-Problemen, über verschiedene Messungen nach harmonisierten Normen, bis hin zu sehr detaillierten Schaltungs- und Layout-Optimierungen bieten wir ein breites Spektrum an Dienstleistungen an.Das EMV-Labor am Fraunhofer IISB bietet für unsere Industriepartner präzise EMV-Messungen während des gesamten Entwicklungsprozesses von Prototypen und Systemkomponenten. Von der Beratung bei EMV-Problemen, über verschiedene Messungen nach harmonisierten Normen, bis hin zu sehr detaillierten Schaltungs- und Layout-Optimierungen bieten wir ein breites Spektrum an Dienstleistungen an.

Unsere EMV-Spezialisten verfügen über langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) und der Schaltungsentwicklung. Unter anderem sind wir permanent in mehreren nationalen EMV-Normungsgremien der DKE tätig. So können wir unseren Partnern eine kompetente Fachberatung garantieren, die stets aktuelle Entwicklungen verschiedenster EMV-Themen berücksichtigt.

Die Störfestigkeit und Störaussendung kann in unserer EMV-Kabine (Fully Anechoic Room) nach Wohn-, Industrie- und Automobilnormen geprüft werden. Diese Prüfungen beinhalten unter anderem alle relevanten EMV-Tests im Rahmen einer Homologationsprüfung nach dem Automotive-Standard UN/ECE R10 oder der EU-Richtlinie 2014/30/EU des Europäischen Parlaments zur Harmonisierung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV).

• EMV-Kabine - Fully Anechoic Room (FAR) - 6,0 m x 3,5 m x 2,0 m
• 150 W HF-Leistungsverstärker, durchgängig von 10 kHz bis 1 GHz
• BCI-Messmittel (CDNs, EM-Clamps) nach ISO und IEC
• TDEMI-Messempfänger („full compliance“) nach CISPR 16-1-1 von 10 Hz bis 6 GHz
• E/H/EM-Messantennen von 9 kHz bis 2 GHz für Emissions- und Störfestigkeitstests
• E-Feldsonden für die Messplatzkalibrierung nach ISO und IEC von 10 kHz bis 6 GHz
• ISO-Impuls (KFZ) Testgeneratoren nach ISO 7637-2 / -3 und ISO 16750-2
• Fast Transient - Burst-Generator nach IEC 61000-4-4
• Voltage Combination - Surge-Generator nach IEC 61000-4-5
• Prüfeinrichtung für leitungsgebundene Störungen, induziert durch HF-Felder, nach IEC 61000-4-6
• ESD-Simulator/Generator (bis 30 kV) nach IEC 61000-4-2 und ISO 10605
• Spezielle Einrichtungen zur Überwachung und Steuerung des Prüflings mittels Lichtwellenleiter (LWL)
• Versorgung eines Prüflings mit Kühlmittel und elektrischer Energie über Hochstromfilter (1000 VDC / 500 A) in vollständig geschirmter Umgebung möglich
  

• IEC/CISPR 12/25 Fahrzeuge, Boote und Verbrennungsmotoren - Funkstöreigenschaften - Grenzwerte und Messmethoden für den Schutz von
  • CISPR12-Off-Board-Empfängern
  • CISPR25 On-Board-Empfängern
    
• ISO7637-2 /-3 Elektrische, leitungsgeführte und gekoppelte Störungen
  
  • Teil 2: Versorgungsleitungen
  • Teil 3: andere Leitungen
• ISO 16750-2 Umgebungsbedingungen und Prüfungen für elektr. und elektronische Ausrüstungen
  
  • Teil 2: Elektrische Beanspruchungen
• ISO 11452-x Komponentenprüfverfahren für elektrische Störungen
  
  • Teil 2: Absorberraum
  • Teil 4: Methode zur Anregung des Kabelbaumes
  • Teil 5: Streifenleitung
    
• IEC 61851-21-x Konduktive Ladesysteme für Elektrofahrzeuge
  
  • Teil 1: On-Board-Ladegeräte
  • Teil 2: Off-Board-Ladegeräte
    

IEC / CISPR Prüfungen der hochfrequenten Störeigenschaften für Wohn- und Industrieanwendungen

• CISPR 11 Industrielle, wissenschaftliche und medizinische Geräte - Funkstörungen - Grenzwerte und Messverfahren
  
• IEC 61800-3 Drehzahlveränderbare elektrische Antriebssysteme
  
  • Teil 3: EMV-Anforderungen einschließlich spezieller Prüfverfahren
    
• CISPR 14-1 Anforderungen an Haushaltgeräte, Elektrowerkzeuge und ähnliche Elektrogeräte
  
  • Teil 1: Störaussendung
    
• IEC 61000-6-x Fachgrundnormen für Wohn- und Industriebereiche
  • Teil 1: Störfestigkeit für Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereiche sowie Kleinbetriebe
  • Teil 2: Störfestigkeit für Industriebereiche
  • Teil 3: Störaussendung für Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereiche sowie Kleinbetriebe
  • Teil 4: Störaussendung für Industriebereiche

IEC-Transient-Immunity-Tests der Grundnormen für Wohn- und Industrieanwendungen

• IEC 61000-4-2 Prüfung der Störfestigkeit gegen die Entladung statischer Elektrizität (ESD)
• IEC 61000-4-3 Prüfung der Störfestigkeit gegen hochfrequente elektromagnetische Felder (gestrahlte HF)
• IEC 61000-4-4 Prüf- und Messverfahren - Prüfung der Störfestigkeit gegen schnelle transiente elektrische Störgrößen (Burst)
• IEC 61000-4-5 Prüfung der Störfestigkeit gegen Stoßspannungen (Surge)
• IEC 61000-4-6 Störfestigkeit gegen leitungsgeführte Störgrößen, induziert durch hochfrequente Felder (BCI)
  

• Abschnitt 20 - Hochfrequente Störfestigkeit (gestrahlt und leitungsgebunden)
• Abschnitt 21 - Aussendung von Hochfrequenzenergie
• Abschnitt 25 - Elektrostatische Entladung (ESD)
  

Ein intelligentes EMV-Design kann hier den Einsatz effizienter Leistungselektronik auf breiter Ebene vorantreiben und erhebliche Energiepotenziale erschließen, z. B. die Vermeidung von Wandlungsverlusten im industriellen Bereich. Beispielsweise könnte dies durch die Entwicklung neuartiger, strukturflexibler und integrierbarer passiver Bauelemente eine entscheidende Verbesserung bewirken.

Mit Hilfe neuer Materialien können passive Bauelemente (Kapazitäten und Induktivitäten) entwickelt werden. So könnten sich beispielsweise die EMV-Filterkomponenten zu einem komplexen mechatronischen System fernab von Standardgeometrien für den Antrieb eines Hybridfahrzeugs verschmelzen lassen.

Auch ist es natürlich weiterhin notwendig, die neu entwickelten Materialien hinsichtlich ihrer Herstellbarkeit und der thermischen und elektromagnetischen Eigenschaften zu untersuchen. Dazu werden neue Bauteilstrukturen ausgewählt und mit Hilfe von Feldsimulationsprogrammen hergestellt. Basierend auf neuen Techniken sollen für spezielle mechatronische Systeme, z. B. Spannungswandler oder bestimmte EMV-Filter, neue Komponenten entwickelt und aufgebaut werden, die eine optimale Ausnutzung komplizierter Bauraumgeometrien ermöglichen.

Herausforderungen

• Materialoptimierung hinsichtlich der Verbesserung von Verarbeitbarkeit, sowie der mechanischen und elektromagnetischen Eigenschaften
• Charakterisierung von Werkstoffen
• Entwicklung neuartiger Bauteilstrukturen unter Berücksichtigung von Machbarkeit, Zuverlässigkeit und elektrischer Erfordernissen
• Entwicklung von passiven Messverfahren zur frühzeitigen Beurteilung des EMV-Verhaltens
• LTSpice-Modellierung von Leistungsmodulen unter Berücksichtigung von parasitären Elementen
• Charakterisierung von DM/CM-Störanteilen mittels mathematischer Modelle (LTSpice)
• Layout-Design-Empfehlungen zur Optimierung des Störverhaltens
  

Ergebnisse

• Vertieftes Verständnis des Störmodellsund Entwicklung eines Simulationswerkzeugs zur frühzeitigen elektromagnetischen Bewertung von leistungselektronischen Systemen.
• Neuartiges passives Messverfahren, welches die Bewertung von Teilkomponenten im Prototypenstadium ermöglicht.