EMC en ESD in automotive op praktijkdag

Ieder nieuw autoplatform kent steeds meer elektronische systemen. Maar hoe komt het dat de bekende "GSM stoorpiepjes" wel te horen zijn op een gewone radio maar nooit op een autoradio? Sensata benadrukt dat de integratie van nieuwe systemen in een omgeving waar kosten, ruimtegebrek en veiligheid een grote rol spelen, een enorme uitdaging zijn voor de EMC veiligheid.

Tijdens EMC-ESD in de Praktijk gaat spreker Bart Huitsing van NXP in op de trends in ESD-bescherming van IC’s in de automotive. Voor de automotive IC-markt is namelijk het halen van specifieke ESD-eisen een must. Al in het eerste stadium van het ontwikkelproces wordt uitgebreid rekening gehouden met de impact van de benodigde ESD robuustheid. In de afgelopen jaren zijn er diverse ontwikkelingen geweest op het gebied van ESD voor automotive IC’s die zo elk hun effect hebben op design en strategie.

Actueel en praktisch

Op het evenement ‘EMC-ESD in de Praktijk’, dat dit jaar voor de negende keer plaatsvindt, behandelen specialisten op het gebied van EMC en ESD actuele thema’s op hun vakgebied. Zoals de titel aangeeft ligt de nadruk op praktische toepassing van EMC- en ESD-kennis – met volop gelegenheid tot het stellen van vragen. EMC-ESD in de Praktijk vindt plaats in de Hogeschool van Amsterdam op 4 november 2014, van 9.30 tot 16.00 uur..

Naast een lezingeprogramma biedt de dag een kennismarkt waar exposanten laten zien hoe ze bezoekers op weg kunne helpen met het oplossen van storingsproblematiek.  Bekijk hier het overzicht van de exposanten.

Meer informatie en gratis inschrijven kan via de website van de EMC-ESD Vereniging

EMC & ESD challenges in automotive products

Bij EMC- en ESD-eisen in de auto-industrie  gaat het om de hoogste immuniteitsniveaus in de hele elektronica-industrie. Waarom liggen deze eisen zo hoog en hoe zijn ze te halen? Istwaan Kruijff geeft een overzicht van ontwerpuitdagingen en een aantal ‘do’s and don’ts" vanaf de werkvloer.

Sensata – Istwaan Knijff

Spoorwegen, een legacy systeem: Is bij toevoeging van een component EMC & safety nog gegarandeerd?

Erwin Smulders behandelt in zijn presentatie de spoorwegen behandeld: een legacy systeem, waarvan gegevens vaak slecht bekend zijn. Ook zijn het veiligheidkritische systemen. Als je nu een nieuwe component toevoegt is de veiligheid van het systeem niet langer gegarandeerd. Smulders licht toe hoe je deze veiligheid (en EMC) toch kan garanderen.

Movares – Erwin Smulders

Een toestel mag niet storen en mag niet gestoord worden. EMC-ESD vragen? Dan komen onze leden in beweging!

De Nederlandse EMC-ESD vereniging gebruikt de LinkedIn groep ‘Dutch EMC-ESD Society’ als discussieplatform voor EMC-ESD vragen. Met een recent actueel voorbeeld wordt dit dynamische platform gepresenteerd. Centraal staat het onderwerp ‘een toestel mag niet storen en mag niet gestoord worden’. Meer dan twintig commentaren illustreren dat er veel (soms als tegenstrijdig ervaren) invalshoeken zijn om deze materie te belichten. De transitie van de dwingende regelgeving uit het verleden, naar de doelstellende regelgeving in het CE-tijdperk van nu, vraagt blijkbaar om een andere benadering om het optimale compromis te kunnen vinden.

MIW Consultants, Rob Kersten

ESD-induced failure mechanisms in semiconductor devices

Peter Jacobs geeft een overzicht van bekende en minder bekende faalmechanismen in halfgeleidercomponenten als vermogenshalfgeleiders en led’s. Hij biedt diagnostische hulp voor het onderscheiden van specifieke ESD-gerelateerde fouten ten opzichte van schijnbaar identieke fouten, maar met andere oorzaken. Daarbij behoren ook tips voor het onderscheiden van ESD en  EOS.

Peter Jacob

Envelope sampling of pulsed signals (Radar)

Microrad ontwikkelt een innovatief systeem om elektromagnetische pulsvelden te meten met een breedbandprobe in combinatie met een envelope sampler. Dit meetsysteem kan een pulssignaal demoduleren en adequaat bemonsteren om tot een correcte representatie in het tijddomein te komen.De meetopstelling is gebaseerd op probes die bestaan uit een resistieve dipool, die responstijden kan halen van minder dan een microseconde. Het gedemoduleerde signaal wordt dan verzonden naar de envelope sampler  die via rn glasvezelkabel is verbonden met een PC of tablet.

Microrad, Andrea Taddei on behalf of AR Benelux

Schermstromen en hun oorzaken

De oorzaken voor een gebrekkige buscommunicatie zijn niet altijd in het netwerk zelf te vinden. Bij kabels waar hoogfrequente stromen doorheen lopen zoals bij motorkabels tussen de frequentieregelaar en de motor leidt dat tot inductieve en/of capacitieve inkoppeling van stromen die de potentiaalvereffening maar ook de afscherming van de buskabels als terugstroompad gebruiken. Van oudsher heeft men in automatiseringssystemen te maken met schermstromen. Dat deze optreden, is niets nieuws. Onder het motto ‘wat niet weet, dat niet deert’ wordt echter nauwelijks aandacht besteed aan schermstromen. Metingen in de praktijk wijzen uit, dat tegenwoordig schermstromen niet zelden 500 mA of zelfs enkele ampère bedragen en in het kHz-domein liggen. Hoe komt dat?

Prokorment – Hans Korpel

Trends in ESD protection of automotive IC’s: design, standards and beyond

Voor de automotive IC-markt is het halen van specifieke ESD-eisen een must. Al in het eerste stadium van het ontwikkelproces wordt uitgebreid rekening gehouden met de impact van de benodigde ESD-robuustheid.

In de afgelopen jaren zijn er diverse ontwikkelingen geweest op het gebied van ESD voor automotive IC’s die zo elk hun effect hebben op design en strategie. Zo zijn standaarden herzien, whitepapers gepubliceerd die pleiten voor lagere ESD-niveaus, maar worden er ook meer en meer ESD-eisen op systeemniveau (zoals IEC 61000-4-2, maar ook ISO 7637) aan deze halfgeleidercomponenten gesteld.

NXP Semiconductors, Bart Huitsing

Near-field meettechnieken voor het debuggen van EMC emissie problemen

Normen schrijven voor, dat EMC-emissie wordt bepaald door het elektrisch veld op te meten op een afstand van 3 of 10 meter (‘far-field metingen’). Juist door deze grote afstand reduceren deze testen zich tot pure pass/fail testen die heel weinig inzicht verschaffen over de echte oorzaak van een emissieprobleem. Debugging ontaardt veelal in trial-and-error met als gevolg dat bedrijven noodgedwongen kiezen voor dure noodoplossingen (extra metalen behuizing, extra filters). Opmeten van (common-mode) stromen op bekabeling, elektromagnetische velden dicht bij openingen/spleten en de diverse printborden (‘near-field metingen’), kan meer gedetailleerde informatie opleveren en helpen om de echte root-cause aan te duiden. Davy Pissoort beschrijft hoe de combinatie van diverse near-field meettechnieken op efficiënte manier aangewend wordt om de root-cause van een EMC-emissieprobleem te vinden en op kostenefficiënte wijze op te lossen. De workflow omvat stroomprobes, hand-held near-field probes, near-field scanners, goedkope antennes enz. Voor elke near-field meettechniek wordt de correcte meetwijze en interpretatie beschreven.

KU Leuven –  Davy Pissoort 

In-Situ measurement of high frequency emission caused by photo voltaic inverters

Moderne fotovoltaische (PV) installaties worden momenteel in grote aantallen geïnstalleerd. Fabrikanten gebruiken verschillende geharmoniseerde standaarden om compiantie aan te tonen met de wettelijke eisen, zoals de Europesche EMC Richtlijn. Hun keuze van geharmoniseerde standarden is echter niet gebaseerd op naleving  van de (essentiële eisen van de) EMC Richtlijn, maar op wat het gemakkelijkst is, of het goedkoopst. Sommige fabrikanten installeren een Ethernet-interface en claimen dan dat de PV-inverter een computer is;  dan gebruiken ze standaarden die van toepassing zijn voor IT-apparatuur. Bovendien zijn er geen limieten gepubliceerd voor de DC-bus, die door zijn grote lengte werkt als antenne. Experimenteel verkregen data, die door Cees Keyer worden gepresenteerd, laten zien dan PV-inverters ernstige storingen veroorzaken en daarom niet voldoen aan de essentiële eisen van de EMC Richtlijn.

Hogeschool van Amsterdam – Cees Keyer

Tips & tricks voor het meten aan combinaties van ESD veilige vloeren en schoenen

Veel EPA ruimtes maken gebruik van een combinatie tussen schoen en vloer voor de aarding van personen die op de deze vloer bewegen. Het kwalificeren en kwantificeren van de ESD-eigenschappen (weerstand en wrijvingspotentiaal opbouw) kan op verschillende manieren. Tim Maas geeft inzicht (met enkele praktische demonstraties) in een aantal belangrijke aspecten die invloed hebben op het eindresultaat dat wordt behaald met de surface resistance tester en de walking tester. Denk hierbij aan vervuiling, materiaalselectie, aardereferentie en dergelijke.

ASML, Tim Maas

Supersnelle en accurate EMI metingen dankzij FFT en Time Domain Scan. Ideaal voor zowel precompliance als conformance testing

Met moderne EMI-ontvangers worden meettijden drastisch verkort ten opzichte van traditionele typen. Dit door het gebruik twee technieken:  FFT en Time Domain Scan. Dit levert voor EMC-laboratoria een sterk verhoogde efficiëntie op en daardoor een verlaging van de kosten voor EMC approval. De FFT-techniek wordt eveneens gebruikt in high-speed oscilloscopen zodat bij productontwikkeling mogelijke EMI-problemen snel worden gedetecteerd. Jos Westhof-Jacobs geeft een overzicht van de theorie en techniek achter het real-time EMI-testen.

Rohde & Schwarz –  Jos Westhof-Jacobs

The new medical standard

De nieuwe medischel standaard IEC 60601-1-2 edition 4 heeft aangepast frequenties, niveaus en modulatietypen voor het RF-testen van medische apparatuur. John Dearing laat zien hoe de nieuwe eisen de keuze van versterkers voor testsystemen beïnvloeden.

Teseq namens Accelonix – John Dearing

De EPA is feilloos ingericht maar nu de systemen nog

Bas Grootemaat beantwoordt de volgende vragen:

• Hoe (ESD)veilig zijn grote systemen eigenlijk?
• Zijn er internationale eisen?
• Wat zijn de zwakke punten?

Kingsize Consultancy, Bas Grootemaat

Waarom de huidige ESD eisen een Systeem-Efficiënt ESD Design (SEED) niet kunnen garanderen

De huidige ESD-kwalificatiemethoden op apparaatniveau en op componentniveau zijn gebaseerd op verschillende normen: het menselijk lichaam model (HBM), de opgeladen apparaat methode (CDM), de (zeer snel) transmissielijn pulstestmethode (vf) TLP en de IEC 61000-4-2 en ISO 10605 productniveau ESD-testmethoden.

De eerste vraag die moet worden beantwoord is of deze testen, met hun toepassing, lijken op de echte ESD-bedreigingen die zich voordoen. Een diepgaande analyse van hoe deze tests worden uitgevoerd is nodig.

De tweede vraag betreft de ‘echte’ bedreigingen die de apparaten en modules kapot maken, hetzij als onderdeel tijdens bewerking, hetzij tijdens het gebruik. Deze vraag omvat ook de verdere miniaturisatie-effecten bij nanometerprocessen op steeds hoge data- en kloksnelheden.

De laatste vraag gaat over wat er noodzakelijk wordt geacht ten aanzien van de huidige ESD-eisen die ertoe kunnen leiden dat op een hoger niveau van vertrouwen de som van de afzonderlijke maatregelen de SEED-eisen kan afdekken.

EMCMCC – Mart Coenen

Motor bearing currents- what really helps

Motorlagerstromen ten gevolge van de PWM-uitgangsspanning van de inverter hebben een verkorte levensduur van de lagers tot gevolg. De oorzaak is de ommon mode spanning van de inverters. Bernd Eilers laat zien hoe lagerstromen kunnen worden geëlimineerd met behulp van uitgangsfilters in de inverster. Metingen laten zien dat enkel het gebruik van een common mode smoorspoel niet voldoende is, maar dat een LC-filtercircuit moet worden gebruikt. Andere voordelen van het gebruik common mode filters zijn vermindering van lekstromen en vermindering van EMI-straling. RCD-tripping en afscherming van motorkabels kan met zulke filters in veel gevallen worden voorkomen.

 Block Transformatoren-Elektronik GmbH namens Elincom electronics – Bernd Eilers

ESD beïnvloedt houding en gedrag

Het contact dat een bril maakt met de huid, kan tot elektrostatische ontlading leiden. Wat zijn de gevolgen en hoe lossen we dat voor brildragers op?

Centrum voor houding en beweging – Simon Thijs

Paradigm shift in EMC Immuniteitstesten

Een belangrijk onderdeel van het uitvoeren van EMC-metingen zijn de immuniteitstesten. De kosten voor de benodigde apparatuur en ruimten zijn echter aanzienlijk. Internationale normen schrijven voor hoe de testen moeten worden uitgevoerd en stellen de eisen waaraan ruimte en apparatuur moet voldoen. Een mogelijke alternatieve oplossing is de zogenoemde mode stir of reverberation kamer. Het benodigde vermogen voor deze opstelling is aanzienlijk lager evenals de bijbehorende kosten. Wellicht zijn er alternatieven. Patrick Dijkstra laat in zijn presentatie de diverse alternatieve mogelijkheden van EMC-immuniteitstesten de revue passeren – met een verrassend slot.

Dare!! Instruments – Patrick Dijkstra

Verstoord – ontstoord: de "never ending" EMC cirkel

Johan Catrysse schetst een aantal evoluties in de technologie, met een directe impact op het EMC-gebeuren:

• Hogere klokfrequenties en kortere stijgtijden, met een spectrum tot ver in het GHz gebied;
• Board Level Shielding, hoe monteren en wat met de input/output sporen op de PCB;
• Laagfrequente EMI, ten gevolge van smart grids en laadinstallaties van elektrische auto’s;
• Automotive EMC, zowel omtrent de elektrische auto, als voor antibotsing-radar en communicatie met de weginfrastructuur;
• Verdere impact van simulatie technieken;
• Evolutie in de IC’s naar 3D opbouw;
• Risk assessment en functional safety naar veiligheid van systemen.

KHBO, Johan Catrysse