EMV Flachbandkabel
Auf einem Kabel mit wenigen Adern kannst du dir jede Menge EMV Probleme einhandeln.
Wie viel mehr EMV Störungen können dir dann wohl bei einem Flachbandkabel dein unterbezahltes
Technikerleben schwer machen? Jede einzelne Litze vom Flachbandkabel kann eine
kritische Leitung sein auf der sich ein EMV Problem bemerkbar macht. Um dem vorzubeugen,
solltest du die Regeln für das EMV Flachbandkabel Design kennen.
Das flache Kabel bildet die Fläche
Leiterbahnen, die eine grosse Fläche umschliessen sind dafür anfällig, EMV Störungen einzufangen oder zu verursachen.
Und genau das ist der Fall, wenn bei deinem Flachbandkabel die Hinleitung und die Rückleitung weit auseinanderliegen.
Das Flachbandkabel wird selbst zu der von der Schleife umschossenen Fläche. Im Bild 1 bilden fliessen zwei Ströme über das
Flachbandkabel und bilden die rote und orange Leiterschlaufe. Das Kabel ist Teil der Schlaufenfläche, weil die Ströme und der Rückstrom über die
am weitesten voneinander entferntesten Kabeladern geführt sind.
Bild 1: Störungsanfällige Leiterschlaufen auf dem Flachbandkabel
Das Flachbandkabel wird zu einer schleifenumschlossenen Fläche,
wenn die Adern der Hin- und Rückströme weit auseinanderliegen.
Ein H-Feld, das durch die Schleife dringt, induziert in der Schleife einen Strom.
Umgekehrt erzeugt ein Strom, der in der Schleife fliesst ein Magnetfeld. So können im Flachbandkabel
EMV Probleme der Immunität oder der Emission entstehen. Der Kopplungsweg ist dabei das H-Feld oder
die Induktive Kopplung, wobei das H-Feld tendenziell mit der Aussenwelt deines Geräts reagiert,
während die Induktive Kopplung mit anderen Teilen deines Geräts Störungen zum Vorschein bringt.
Aber auch für dieses Probelm hat die EMV Forschung einige Abhilfen erschaffen. Mit diesen Massnahmen solltest du dein EMV Problem auf dem Flachbandkabel in den Griff bekommen:
Aber auch für dieses Probelm hat die EMV Forschung einige Abhilfen erschaffen. Mit diesen Massnahmen solltest du dein EMV Problem auf dem Flachbandkabel in den Griff bekommen:
Massnahme 1: Leiterbahnen so anordnen, dass keine grossen Schleifen entstehen.
Bild 2 zeigt Flachbandkabelbelegungen, die bessere und schlechtere EMV Eigenschaften mit sich bringen.
Wenn du nur eine Masseleitung hast, setze sie nicht an den Rand, sondern in die Mitte vom Flachbandkabel. So Bilden sich keine Schlaufen mehr, die über das ganze Kabel eine Fläche aufziehen und die EMV Eigenschaften vom Flachbandkabel werden wesentlich verbessert. Indem du die Masseleitung in die Mitte des Flachbandkabels verlegst, reduzierst du die Gesamtfläche der Leiterschleifen um ca. einen Drittel.
Wenn du mehrere Masseleitungen hast, dann verteile sie in regelmässigen Abständen über das Flachbandkabel. So reduzierst du die EMV Angriffsfläche noch mehr.
Überlege dir, ob du nicht extre für die EMV Optimierung deines Kabels extra Masseleitungen einbauen willst. Der Platzbedarf und der Preis für Kabel und Stecker steigt dadurch zwar, aber dein Flachbandkabel wird dafür deutlich robustere EMV Eigenschaften aufweisen.
Welche Leitung soll denn aber am nächsten bei der Masseleitung liegen?
Um Emissionsprobleme zu lösen bildest du die kleinste Schleife für die Leiterbahn mit dem grössten Strom. Um die Immunität zu verbessern, legst du empfindliche Leitungen so, dass dort die Schleife möglichst klein wird.
Manchmal hat man auf einem Flachbandkabel mehrere separate Stromkreise. Also Schleifen, die sich die Masse- oder Rückleitung nicht teilen. In diesem Fall, lege deine Kabelbelegung so aus, dass die Hin- und Rückströme möglichst kleine Schleifen bilden. Wenn dein Flachbandkabel auch positive und negative Speisespannungen auf den Leitungen führt, dann überlege dir genau, wo welche Stromschlaufen entstehen und bündle diese Leitungen auf dem Flachbandkabel, um in der EMV möglichst wenige Problemen zu begegnen.
Wenn du nur eine Masseleitung hast, setze sie nicht an den Rand, sondern in die Mitte vom Flachbandkabel. So Bilden sich keine Schlaufen mehr, die über das ganze Kabel eine Fläche aufziehen und die EMV Eigenschaften vom Flachbandkabel werden wesentlich verbessert. Indem du die Masseleitung in die Mitte des Flachbandkabels verlegst, reduzierst du die Gesamtfläche der Leiterschleifen um ca. einen Drittel.
Wenn du mehrere Masseleitungen hast, dann verteile sie in regelmässigen Abständen über das Flachbandkabel. So reduzierst du die EMV Angriffsfläche noch mehr.
Überlege dir, ob du nicht extre für die EMV Optimierung deines Kabels extra Masseleitungen einbauen willst. Der Platzbedarf und der Preis für Kabel und Stecker steigt dadurch zwar, aber dein Flachbandkabel wird dafür deutlich robustere EMV Eigenschaften aufweisen.
Welche Leitung soll denn aber am nächsten bei der Masseleitung liegen?
Um Emissionsprobleme zu lösen bildest du die kleinste Schleife für die Leiterbahn mit dem grössten Strom. Um die Immunität zu verbessern, legst du empfindliche Leitungen so, dass dort die Schleife möglichst klein wird.
Manchmal hat man auf einem Flachbandkabel mehrere separate Stromkreise. Also Schleifen, die sich die Masse- oder Rückleitung nicht teilen. In diesem Fall, lege deine Kabelbelegung so aus, dass die Hin- und Rückströme möglichst kleine Schleifen bilden. Wenn dein Flachbandkabel auch positive und negative Speisespannungen auf den Leitungen führt, dann überlege dir genau, wo welche Stromschlaufen entstehen und bündle diese Leitungen auf dem Flachbandkabel, um in der EMV möglichst wenige Problemen zu begegnen.
Bild 2: Belegung für EMV sichere Signalübertragung auf dem Flachbandkabel
Bild 3: Layout für differenzielle Signale auf dem Flachbandkabel
Wenn dein Kabel differentielle Signalleitungen führt, dann müssen die Leiterpaare jeweils auf dem Flachbandkabel benachbart sein.
Noch besser wird die EMV Qualität vom Flachbandkabel, wenn du zwischen den Differenzpaaren jeweils eine Masseleitung führst, wie in Bild 3.
Massnahme 2: Filter in die Leitungen schalten
Wenn du die Entstehung der EMV-Energie nicht verhindern kannst, dann musst du sie eben verbrennen.
Lege passende EMV Filter in deine Leitungen. Entweder beim Stecker auf einer Seite des Flachbandkabels, oder gleich auf beiden Seiten.
Einfache T-Filter für einzelne Signalleitungen und Glechtaktunterdrücker
für die Speisung. Auch Differential Pairs kannst du mit geeigneten Common Mode Filtern die Energie der EMV Störungen verpuffen lassen.
Massnahme 3: Ferrit für Flachbandkabel
Du hast immer noch Probleme mit Störungen auf dem Kabel? Dann wir es Zeit für die Massnahme,
die eigentlich niemand haben will. Umschliesse dein Flachbandkabel mit einem Ferrit. Diese
Massnahme bringt vor allem Abhilfe bei Common Mode Störungen. Also wenn die beiden Platinen
deines Flachbandkabels sich gegeneinander Aufschwingen und auf allen Leitungen des Flachbandkabels
ein Störstrom in die selbe Richtung fliesst. Der Ferrit ist deshalb weniger eine Hilfe, wenn du eine EMV
Schlaufe dämpfen willst, die wie im Bild 1 von zwei Adern deines Flachbandkabels gebildet wird.
Bild 4: Flachbandkabel Ferrit für die Dämpfung von Common Mode Störungen
Der Ferrit bündelt die Magnetfelder deiner Leitungen und führt sie zusammen. Bei Gegentaktsignalen
kompensieren sich die Magnetischen Flüsse und heben sich gegenseitig auf. Bei Gleichtaktströmen
addieren sich die magnetischen Flüsse im Ferrit und die Induktivität des Ferrits wird aktiv.
So wird der Ferrit bei Gleichtaktstörungen hochohmig, bei Gegentaktstörungen aber nicht.
Differenzielle Signale werden im Ferrit nicht gedämpft.
Wähle einen Ferrit, der bei deinen Problemfrequenzen eine hohe Impedanz erzeugt. Betrachte dazu das Datenblatt des Ferrits.
Differenzielle Signale werden im Ferrit nicht gedämpft.
Wähle einen Ferrit, der bei deinen Problemfrequenzen eine hohe Impedanz erzeugt. Betrachte dazu das Datenblatt des Ferrits.
Das könnte dich auch langweilen:
EMV Lektion 1
EMV Definition
EMV Entschlüsselt
Störquelle und Störsenke erkennen
Im Störungsdschungel
EMV Störungen lokalisieren
6 Störungswege
Lerne die EMV Kopplungsarten kennen