EMV und Niederspannungsrichtlinie: zwei Richtlinien, ein Elektronikprodukt

Ein Netzteil besteht die Prüfung der elektrischen Sicherheit mit komfortablem Abstand. Zwei Wochen vor dem geplanten Versand des ersten Containers fällt dasselbe Gerät im abschließenden EMV-Lauf bei der gestrahlten Störaussendung durch. Eine Ingenieurin ergänzt eine Filterung am Netzeingang, die Störaussendung sinkt wieder unter den Grenzwert, und der Zeitplan scheint gerettet. Genau in diesem Moment stellt die Sicherheitsprüferin die naheliegende Frage: Was haben diese neuen Bauteile mit dem Ableitstrom gemacht. An diesem Punkt lernen die meisten Elektronikteams die eigentliche Lektion der CE-Kennzeichnung für elektrische Produkte. Elektromagnetische Verträglichkeit und elektrische Sicherheit sind keine zwei Aufgaben, die Sie nacheinander erledigen. Es sind zwei Anforderungen an dieselbe Hardware, und eine Änderung zugunsten der einen verschiebt fast immer die andere.

Zwei Richtlinien, eine Hardware

Die meisten netzbetriebenen Elektronikprodukte auf dem EU-Markt fallen gleichzeitig unter zwei Richtlinien: die EMV-Richtlinie (2014/30/EU) und die Niederspannungsrichtlinie (2014/35/EU). Was jede einzelne im Detail regelt, steht ausführlich auf ihrer eigenen Leistungsseite. Entscheidend ist hier, dass beide zur selben Zeit auf dieselbe Hardware wirken und sich keine von beiden allein behandeln lässt.

Beide sind keine Alternativen. Ein Schaltnetzteil, ein LED-Treiber, ein Haushaltsgerät oder eine Industriesteuerung muss in der Regel beide Richtlinien zugleich erfüllen und anschließend eine einzige CE-Kennzeichnung tragen, die für jede zutreffende Richtlinie steht. Beide werden meist über die Eigenerklärung des Herstellers abgewickelt und nicht über eine benannte Stelle. Das bedeutet: Nicht eine externe Stelle, sondern der Hersteller selbst übernimmt die Verantwortung dafür, dass beide Sätze grundlegender Anforderungen erfüllt sind. Diese eine Unterschrift ist der Grund, warum beide in ein Projekt gehören und nicht in zwei, und warum ein Team, das sie auf getrennte Verantwortliche aufteilt, später dafür bezahlt.

Wo die beiden Richtlinien gegeneinander ziehen

Ein gemeinsames Vorgehen ist wichtig, weil eine Korrektur im einen Bereich regelmäßig ein Problem im anderen erzeugt. Nichts davon sind Sonderfälle. Es ist der Alltag einer Elektronik-Designprüfung.

• Filterung gegen Ableitstrom. Y-Kondensatoren zwischen den aktiven Leitern und dem Gehäuse sind ein üblicher Weg, die leitungsgeführte Störaussendung unter den Grenzwert zu bringen. Dieselben Kondensatoren erhöhen den Berührungsstrom, den die Sicherheitsnorm begrenzt. Wer bei der Störaussendung zu stark nachregelt, verletzt unter Umständen eine Sicherheitsanforderung.
• Erdung und Potentialausgleich. Der Schutzleiter ist zugleich ein Sicherheitselement und der Rückweg, auf den sich das EMV-Design stützt. Ein Erdungskonzept, das im Schaltplan sauber aussieht, kann bei der Störaussendung durchfallen, und eine EMV-bedingte Änderung am Potentialausgleich kann den Schutzleiter schwächen, auf dem der Sicherheitsnachweis beruht.
• Schirmung und Wärme. Gehäuse, Schirme und Ferrite, die zur Begrenzung der Störaussendung hinzukommen, verändern, wie das Produkt Wärme abgibt. Eine thermische Reserve, die die Sicherheitsbewertung erfüllt hatte, kann unbemerkt verschwinden.
• Kriech- und Luftstrecken sowie Layout. Die für die Sicherheit festgelegten Isolationsabstände schränken das Leiterplatten-Layout ein, und genau dieses Layout bestimmt das Verhalten bei Störaussendung und Störfestigkeit. Sie können die eine Seite nicht einfrieren, ohne die andere zu bewegen.

Führen Sie elektromagnetische Verträglichkeit und Sicherheit als getrennte Arbeitsstränge, treten diese Konflikte spät zutage, wenn das Design am schwersten und teuersten zu ändern ist. Führen Sie sie als einen Strang, werden die Zielkonflikte früh, am Prüfplatz und durch dieselben Personen gelöst, die beide Seiten verstehen.

Eine gemeinsame Prüfstrategie statt zweier getrennter Projekte

Die beiden Richtlinien gemeinsam zu steuern, ist vor allem eine Frage der Reihenfolge und der Disziplin. Eine praktikable Reihenfolge sieht so aus.

Klären Sie zuerst, was tatsächlich gilt

Klären Sie den regulatorischen Geltungsbereich, bevor eine Prüfung gebucht wird. Sendet das Produkt absichtlich Funk, über Wi-Fi, Bluetooth oder ein beliebiges Funkmodul, fällt es unter die Funkanlagenrichtlinie (2014/53/EU), die sowohl die elektromagnetischen als auch die Sicherheitsanforderungen aufnimmt; EMV und Niederspannungsrichtlinie gelten dann nicht zusätzlich daneben. Gibt es keinen Funk und liegt die Betriebsspannung im Niederspannungsbereich, befinden Sie sich klar im Feld von EMV und Niederspannungsrichtlinie. Die Grenzen verdienen Aufmerksamkeit: Ein 12-V-Gerät, das über ein externes Netzteil versorgt wird, kann außerhalb der Niederspannungsrichtlinie liegen, während das Netzteil sie trägt; die gesamte Baugruppe muss dennoch die elektromagnetischen Anforderungen erfüllen. In Maschinen eingebaute elektrische Ausrüstung ist eine weitere Grenze, bei der die Sicherheit häufig über die Maschinenrichtlinie behandelt wird.

Wählen Sie die Normen für Sicherheit und EMV gemeinsam

Harmonisierte Normen als einen Satz zu wählen hält den Prüfplan stimmig: eine Sicherheitsnorm wie EN 62368-1, die Normenreihe EN 60335 oder EN 61010 je nach Produktfamilie, daneben die EMV-Normen für Störaussendung und Störfestigkeit wie EN 55032, EN 55035 und die einschlägigen Teile der Reihe EN 61000. Die Anwendung harmonisierter Normen begründet eine Konformitätsvermutung, und das ist die sauberste Ausgangslage, wenn Sie selbst die Konformität erklären. Die Normen getrennt zu wählen ist der Weg, auf dem eine Sicherheitsentscheidung ein Emissionsergebnis untergräbt, das niemand erneut geprüft hat.

Prüfen Sie früh und frieren Sie das Design einmal ein

Vorab-EMV-Messungen (Pre-Compliance) während der Entwicklung fangen Probleme bei der Störaussendung ab, solange die Leiterplatte noch günstig zu ändern ist. Verbinden Sie sie mit einer Designprüfung von Isolation, Kriechstrecken und Schutzerdung. Sehen beide solide aus, frieren Sie das Design ein und führen Sie die formale Kampagne an denselben repräsentativen Mustern in realistischen Betriebsarten durch. Hier ist die Disziplin, die Projekte rettet: Jede Änderung, die zum Bestehen der elektrischen Sicherheitsprüfung oder zur Behebung eines Störaussendungsfehlers vorgenommen wird, kann das andere Ergebnis ungültig machen. Halten Sie Änderungen deshalb streng unter Kontrolle und prüfen Sie alles erneut, was die Änderung berührt hat.

Die Unterlagen zusammenführen: eine technische Dokumentation, eine Konformitätserklärung

Der administrative Gewinn, beide gemeinsam zu führen, ist konkret. Das Produkt braucht eine technische Dokumentation, nicht zwei. Die Disziplin, die diese eine Dokumentation verlangt, ist Abstimmung: Eine Änderung für die eine Richtlinie muss mit der anderen abgeglichen werden, bevor sie eingeht, sonst kann die Dokumentation für die eine Hälfte gültig bleiben und für die andere stillschweigend ungültig werden. Aus dieser einen Dokumentation erstellen Sie eine einzige EU-Konformitätserklärung, die alle zutreffenden Richtlinien gemeinsam nennt: EMV, die Niederspannungsrichtlinie und in den meisten Fällen RoHS, bei energieverbrauchsrelevanten Produkten zusätzlich die Ökodesign-Anforderungen. Es bleibt bei einer CE-Kennzeichnung, und sie steht für alle. Die CE-Kennzeichnung als Ergebnis einer einzigen, abgestimmten Dokumentation zu verstehen und nicht als Stapel getrennter Zertifikate, hält die Aussage belastbar.

Da der Standardweg für beide die Eigenerklärung ist, unterschreibt keine benannte Stelle das Ergebnis. Die EMV bietet eine optionale Bewertung durch eine benannte Stelle, die meist dann genutzt wird, wenn harmonisierte Normen nicht vollständig angewendet werden; in den meisten Fällen liegen Verantwortung und Beweislast jedoch vollständig beim Hersteller. Das ist das stärkste Argument dafür, sowohl die Sicherheits- als auch die EMV-Aussage auf akkreditierte Prüfungen zu stützen, auch wenn niemand von außen dazu verpflichtet.

Die Fehler, die am Prüfplatz auftauchen

• Zwei Silos, zwei Zeitpläne. Sicherheit an ein Labor, EMV an ein anderes, ohne gemeinsame Designhoheit: So entstehen widersprüchliche Korrekturen überhaupt erst.
• EMV bis zuletzt aufgeschoben. Störaussendungsfehler, die nach dem Einfrieren des Designs auftauchen, sind die teuerste Sorte, weil die Lösung so oft die Sicherheitsakte wieder öffnet.
• Annehmen, konforme Teile ergäben ein konformes Produkt. Ein CE-gekennzeichnetes Leistungsmodul oder eine Baugruppe garantiert nicht, dass das fertige System besteht. Das EMV-Verhalten hängt von der gesamten Konfiguration, ihrer Verkabelung und ihrer Installation ab.
• Eigenerklärung als Verzicht auf Prüfung lesen. Die Konformität selbst zu erklären senkt die Messlatte nicht. Es erhöht Ihr Risiko, wenn die Dokumentation nicht belegen kann, dass die grundlegenden Anforderungen erfüllt sind.
• Die Dokumentation veralten lassen. Eine spätere Designänderung, die nie in die technische Dokumentation oder die Konformitätserklärung gelangt, macht die CE-Kennzeichnung, die sie stützen sollte, stillschweigend ungültig.

Planen Sie beide als ein Konformitätsprojekt

Elektromagnetische Verträglichkeit und elektrische Sicherheit belohnen die Teams, die beide von der ersten Designprüfung an gemeinsam planen: gemeinsame Normen, frühe Pre-Compliance, ein eingefrorenes Design, eine technische Dokumentation und eine Erklärung. Verlässt das Produkt auch die EU, kann derselbe Nachweis mitreisen: Ein CB-Prüfbericht kann wiederholte Sicherheitsprüfungen in vielen nationalen Systemen ersparen. Wenn Sie den Weg für ein konkretes Produkt abstecken möchten, finden Sie auf den jeweiligen Leistungsseiten im Detail, was jede Bewertung umfasst.