A Netz zur Stabilisierung der Leitungsimpedanz Die Verwendung einer leitungsgebundenen Schnittstelle ist ein grundlegender Bestandteil von EMV-Prüfungen, da sie eine bekannte und reproduzierbare elektrische Umgebung zwischen dem Prüfling und der Stromquelle schafft. Ohne eine solche kontrollierte Schnittstelle ergeben sich unterschiedliche Emissionsmesswerte, wenn die Versorgungsimpedanz, die Kabelführung und das Hintergrundrauschen nicht kontrolliert werden, was Vergleiche sinnlos macht. Die LISN passt die Impedanz des Geräts im angegebenen Frequenzbereich an und isoliert es gleichzeitig gegen externe Netzstörungen. Aufgrund dieser doppelten Funktion ist ihre Verwendung in Normen vorgeschrieben, die auch Konstruktions- und Installationsdetails festlegen.
Das Funktionsprinzip ist einfach und präzise. Das LISN legt eine aktive, definierte Impedanz (üblicherweise 50 Ohm im Testband) an und verfügt über einen Messanschluss, der Störspannungen mit einem Empfänger verbindet. Die Normen, die die Verwendung von LISN regeln, verpflichten Labore weltweit dazu, dasselbe Phänomen auf dieselbe Weise zu quantifizieren, sodass faire Grenzwerte festgelegt werden, um die Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.

Internationale Kernstandards, die die LISN-Anforderungen definieren

Diverse internationale Normen schreiben die Auslegung von Netzimpedanzstabilisierungsnetzen vor, die verifiziert und implementiert werden müssen. Grundlage für kommerzielle und industrielle Produkte sind die CISPR-Veröffentlichungen. Diese definieren die Isolation der Impedanz in Abhängigkeit von der Frequenztoleranz, die Messanschlusscharakteristik des Netzes und die Installationsgeometrie. Dabei ist zu beachten, dass die Störspannung am Anschluss auf einen etablierten Referenzzustand bezogen ist und nicht auf einen im Labor gemessenen Wert.
Die IEC-Normen ähneln den CISPR-Normen, decken aber eine größere Bandbreite an Produkttypen und Testbedingungen ab. Diese IEC-Dokumente werden in den meisten Bereichen als nationale Normen umgesetzt, die weltweite Konformität gewährleisten und somit international anwendbar sind. Die Normen spezifizieren die Impedanz des LISN sowie die vom Empfänger verwendeten Detektoren hinsichtlich Testbandbreite und Verweilzeiten, um ein koordiniertes System aus LISN und Empfänger sicherzustellen.
Es gibt regionale Anpassungen. Die EN-Normen in Europa verwenden CISPR- und IEC-Normen mit harmonisierter Terminologie für die Regelung. Die ANSI- und IEEE-Normen in Nordamerika beeinflussen ebenfalls den Aufbau von LISN-Systemen für bestimmte Stromversorgungs- und Frequenzbereiche. Automobilnormen erwähnen zwar die Eigenschaften von LISN-Systemen, stellen aber aufgrund der elektrischen Umgebung im Fahrzeug zusätzliche Anforderungen an moderne Handhabung und Störfestigkeit. Es ist wichtig zu wissen, welche Norm anzuwenden ist, da sich die Nennwerte und Konfigurationen von LISN-Systemen je nach verwendeter Norm unterscheiden.

Elektrische Eigenschaften und Verifizierungskriterien

Normen definieren die elektrischen Eigenschaften, die die Leistungsfähigkeit von LISN bestimmen. Die Frequenzgenauigkeit der Impedanz ist von entscheidender Bedeutung. Das LISN muss die vorgesehene Impedanz innerhalb der Toleranz über den gesamten Testbereich aufweisen, sodass die Emissionsmessung das Verhalten des Bauelements und nicht eine Impedanzänderung widerspiegelt. Die Verifizierung erfolgt üblicherweise mittels Netzwerkanalyse, um Betrag und Phase der Impedanz zu überprüfen.
Es ist außerdem unerlässlich, dass die Stromversorgung das Gerät isoliert. Das LISN muss externe Störungen so unterdrücken, dass der Empfänger ausschließlich die vom Prüfgerät ausgehenden Störungen empfängt. Mindeststandards sind festgelegt, um Verunreinigungen zu vermeiden. Die Eigenschaften der Messanschlüsse, wie beispielsweise die Werte der Koppelkondensatoren und der internen Filterung, sind so ausgelegt, dass ein flacher Frequenzgang gewährleistet und Übersteuerungen ausgeschlossen werden.
Die Problematik der Strom- und Spannungsnennwerte wird behandelt, da sie entscheidend für Sicherheit und Leistungsfähigkeit sind. Ein LISN, das unter Last überflutet oder überhitzt, verändert die Impedanz und führt zu Fehlern. Normen legen fest, dass das LISN bei Nennstrom, spezifizierter Temperaturerhöhung und Linearität arbeiten muss. Um sicherzustellen, dass die Leistung nicht auf Kosten der Sicherheit beeinträchtigt wird, werden Drehstrom- oder Hochstromanwendungen mit zusätzlichen Konfigurationen definiert.

Vorgaben zur Installationsgeometrie, Erdung und zum Layout

Normen beschränken sich nicht auf die Bauteilkonstruktion. Sie schreiben die Installation des Netzimpedanzstabilisierungsnetzes im Testaufbau vor. Die Ausnahmen für Erdung und Potentialausgleich gewährleisten eine stabile Bezugsebene. Die Festlegung von Kabellängen, Verlegung und Abständen ist wichtig, da diese die Kopplung und Wiederholgenauigkeit der Messungen beeinflussen.
Die LISN mit niedriger Induktivität muss mit der Referenzmasse verbunden werden. Das Prüfobjekt wird in einem festgelegten Abstand platziert, und die Kabel werden gemäß der Norm verlegt, um Schwankungen zu minimieren. Die Ausrichtung der LISN und des Empfängers zur Masse wird teilweise sogar explizit spezifiziert. Diese Informationen mögen zwar formal erscheinen, sind aber wichtig, um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zwischen verschiedenen Laboren zu gewährleisten.
Die Prüfverfahren sind ebenfalls einheitlich. Die Messung des Hintergrundrauschens gewährleistet eine ausreichende Isolation. Messungen und Referenzsignalprüfungen verifizieren die Messkette. Abweichungen führen zu Korrekturmaßnahmen, bevor ein formeller Test durchgeführt wird. Diese Strenge des Verfahrens macht die LISN-basierte EMV-Prüfung glaubwürdig.

Anwendungsspezifische Standards und sich entwickelnde Anforderungen

LISN-Standards werden in Anwendungen mit unterschiedlichen Anwendungsbereichen implementiert. Die Grenzen der Informationstechnologie und Multimedia-Geräte basieren auf CISPR mit festgelegten Frequenzbereichen und Detektoren. Standards für Industrieanlagen erlauben höhere Grenzwerte, stellen aber höhere Anforderungen an die Störfestigkeit. Automobilstandards definieren die LISN-Funktionen, die in Fahrzeugstromversorgungssystemen verwendet werden können, und erfordern unter Umständen mehrere LISNs zur Modellierung der verschiedenen Versorgungspfade.
Die sich wandelnden Technologien treiben Veränderungen voran. Schnelle digitale Schnittstellen und Breitband-Schaltnetzteile verursachen Emissionen in höheren Frequenzen, was zu einer Ausweitung der Testbänder und strengeren Verifizierungsanforderungen geführt hat. Normungsgremien reagieren darauf, indem sie die LISN-Spezifikationen aktualisieren, um relevant zu bleiben. Die in Laboren eingesetzten LISNs sollten den neuesten Versionen entsprechen, um veraltete Ergebnisse zu vermeiden.
Gerätehersteller unterstützen diese Entwicklung durch die Bereitstellung von LISNs, die mit bestehenden Standards kompatibel sind, sowie durch Testdokumentation. Integrierte Systeme vereinfachen die Einhaltung der Standards, da LISN-Empfänger und Software für die Zusammenarbeit konzipiert sind. LISUN Die Anbieter bieten LISN-Lösungen an, die mit internationalen Standards kompatibel sind und über Installations- und Prüfdokumentationen verfügen. Diese Dokumentationen erleichtern es den Laboren, die Konformität mit sich ändernden Anforderungen aufrechtzuerhalten. Die Dokumentation ist ebenfalls normenabhängig. Es sollten Prüfberichte vorliegen, die die Normenkonformität der LISN-Modellnennwerte belegen. Die Rückverfolgbarkeit erfolgt über Kalibrierungs- und Verifizierungsaufzeichnungen.
Die Rückverfolgbarkeit ist für die Instandhaltung unerlässlich. Um die langfristige Stabilität von Impedanz und Isolation zu gewährleisten, ist eine regelmäßige Überprüfung dieser Parameter notwendig. Die Leistung kann sich im Laufe der Zeit aufgrund von Umwelteinflüssen und kontinuierlichem Betrieb mit hohen Strömen verändern. Normen schreiben vor, dass Labore diesem Risiko durch regelmäßige Prüfungen und Korrekturmaßnahmen begegnen müssen.

Abbildung: Netzwerk zur Stabilisierung der Leitungsimpedanz

Fazit

A Netz zur Stabilisierung der Leitungsimpedanz Die leitungsgebundene Störaussendung bildet den Kern konsistenter EMV-Prüfungen und definiert die elektrische Schnittstelle, die weltweit durchgeführte Messungen vereinfacht. Ihre elektrischen Eigenschaften sind in internationalen Normen festgelegt, was sich auf die geometrische Prüfmethode und die Dokumentationsanforderungen bei Installationen auswirkt. Die Auslegung und Anwendung dieser Normen gewährleistet, dass die gemessenen Ergebnisse zur leitungsgebundenen Störaussendung das tatsächliche Geräteverhalten widerspiegeln und normübergreifend verwendet werden können. Die Einhaltung der Prüfstandards und die Verwendung vorgegebener Layouts für normkonforme Geräte gewährleisten die Integrität der Messungen und langfristiges Vertrauen in die EMV-Konformitätsprüfungen des Labors.