HighSpeed-Datenübertragung und EMV
Wir verstehen uns
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
EMV als zentrale Herausforderung
Elektromagnetische Verträglichkeit bedeutet die Fähigkeit eines technischen Gerätes, durch gewollte und ungewollte elektrische oder elektromagnetische Effekte nicht gestört zu werden oder andere zu stören. EMV ist wie das Übersprechen zu betrachten, jedoch nicht innerhalb der einzelnen Signalpfade im Stecker, sondern als externe Störquelle (Bild 3). Hochfrequente Signale sind sehr empfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen. Bereits ein kleiner Impuls kann das Nutzsignal verfälschen (Bild 4). Elektromagnetische Störungen lassen sich bei Steckverbindern durch ein Schirmkonzept reduzieren.
Jobangebote+ passend zum Thema
EMV als zentrale Herausforderung, Bilder 3 bis 8
Ein Steckverbinder kann eine Störsenke, aber auch eine Störquelle darstellen und andere Komponenten elektromagnetisch beeinflussen. Aus diesem Grund eignet sich das Übersprechen als elektrischer Kennwert für Steckverbinder nur bedingt. Besser eignet sich hier die Koppelinduktivität LK, um den Steckverbinder sowohl als Störquelle oder als Störsenke zu simulieren.
Bei der Simulation wurden sowohl bei der ungeschirmten als auch der geschirmten Ausführung die Boardlocks und die äußeren Signalkontakte auf Massepotenzial gelegt (Bild 5). Anhand der farblichen Verläufe und den Werten der Koppelinduktivität lässt sich die Wirkung des Schirmkonzepts deutlich erkennen (Bilder 6 und 7). Durch den Einsatz von geschirmten Steckverbindern können Störquellen und Störsenken auf der Leiterplatte näher zueinander positioniert werden (Bild 8). Auch lassen sich dadurch höhere Leistungsklassen bei der EMV-Prüfung des elektrischen Gerätes bei den vorgeschriebenen Burst- und Surge-Prüfungen erreichen.
| Anschlusstechnologie ScaleX |
|---|
| Die doppelseitige Anschlusstechnologie ScaleX kann den rauen Bedingungen von industriellen Anwendungen trotzen und eine sichere Kontaktierung bei mechanischer Belastung wie Schock und Vibration gewährleisten. Außerdem kompensiert sie geräteseitige Toleranzen im gesteckten Zustand in alle Richtungen. Durch die EMV-Schirmung werden die Signale im industriellen Umfeld vor äußeren Einflüssen geschützt und die materielle Beschaffenheit garantiert eine Datenübertragungsrate von bis zu 16 Gbit/s. Zudem hat ept einen Schritt weitergedacht, denn durch die Steckergeometrie werden die Kontakte auch bei fehlerhafter Bedienung nicht zerstört |
Einfluss auf die Steckverbinder-Entwicklung
Den größten Einfluss auf die Übertragungsrate hat das Kontaktdesign. Dabei gilt es, Veränderungen im Querschnitt des Kontaktmaterials zu vermeiden und ein Material mit hoher Leitfähigkeit zu verwenden. Auch die Dielektrizitätskonstante des Kunststoffmaterials beeinflusst die Signalübertragung.
Voraussetzung für eine gute EMV ist es, hoch leitfähiges Material zu verwenden. Auch die Anzahl der Kontaktpunkte ist für die elektromagnetische Verträglichkeit eines Steckverbinders entscheidend. Der induzierte Störstrom im Schirm des Steckverbinders, der sicher abgeleitet werden soll, erzeugt wiederum ein Magnetfeld, welches in die Signalkontakte einkoppeln kann. Je höher der Strom, desto stärker das Magnetfeld. Durch eine multiple Kontaktierung des Schirmblechs teilt sich der Stromfluss auf, was das Magnetfeld reduziert. Die Signalkontakte des Steckverbinders Zero8 weisen ein Raster von 0,8 mm auf, während die Schirmkontakte in einem Raster von 1,6 mm zueinander angeordnet sind (Bild 9).
| Produktfamilie Zero8 von ept für anspruchsvolle Industrieanwendungen |
|---|
|
Die Produktfamilie Zero8 von ept ist speziell für anspruchsvolle Industrieanwendungen entwickelt worden und bietet dabei hohe Skalierbarkeit: Die Entwickler können Bauformen, Stapelhöhe und Polzahlen individuell auf ihre Anforderungen anpassen. Sockel und Steckverbinder gibt es aktuell in der Bauform Mid-Profile sowie Low-Profile und wird es zukünftig auch als High-Profile und gewinkelte Version geben. Durch die verschiedenen Bauhöhen lassen sich mit Zero8-Steckverbindern Leiterplattenabstände von 6,00 mm bis 21,00 mm realisiert werden, wobei die Polzahlen zwischen zwölf bis 80 variabel angefordert werden können. Doch das ist noch nicht alles. Auch bei der Schirmung haben Hardwareentwickler die Wahl. Beide Seiten des Steckerpaares mit oder ohne Schirmung? Oder sogar nur eine Seite mit Schirmung? Die Entscheidung liegt beim Entwickler. Alle Zero8-Stecker sind auf jeden Fall untereinander steckkompatibel und frei kombinierbar, egal ob mit oder ohne Schirmung. |
Simulation sichert top Verbindungen
Für eine sichere Datenübertragung müssen die Parameter der HF-Übertragung und EMV gemeinsam betrachtet werden. Das Unternehmen ept bietet für Simulationszwecke die S-Parameter für die HF-Simulation sowie die Koppelinduktivität innerhalb des Steckverbinders für die EMV-Simulation.
Der Autor
Martin Adamczyk ist Produktmanager bei ept.
- Wir verstehen uns
- EMV als zentrale Herausforderung
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
Filterdesign
Auswirkungen von Layout, Vias und Bauform auf das EMV-Verhalten
Dünne Luft
Beeinträchtigt die Höhe einen Gerätestecker?
Single Pair Ethernet
Große Erwartungen bei den Marktteilnehmern
Innovator des Jahres 2019
Die Preisverleihung in Bild und Video
electronica 2018
Innovatives Kontaktsystem von Phoenix Contact und ept
