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Hallo zusammen.
Leider findet man zu diesem Thema recht wenig Informationen im Internet. Fehler dieser Art sind zwar eher selten, durch die immer stärkere Zunahme von Schaltnetzteilen nehmen aber auch Probleme dieser Art zu. Wurde das Problem auf einen EMV-Störer eingegrenzt, werden leider sehr oft falsche Tipps gegeben. Was ein EMV-Störer genau ist und welchen Tipps man trauen kann, möchte ich in diesem kleinen Leitfaden aufzeigen.
Was ist ein EMV-Störer?
Als EMV-Störer bezeichnet man Elektrogeräte, die eine unerwünschte Störausstrahlung auf das Stromnetz haben und dadurch andere Dienste stören können. Davon betroffen können sämtliche Dienste sein, die per Modulation ein Nutzsignal übertragen bzw. empfangen. Beispiele sind Radio/UKW, Hifi-Verstärker, Ethernet, analoge Telefone, etc. Am öftesten dürften aber ADSL/ADSL2+ und VDSL von dem Problem betroffen sein.
Ich beschreibe nun das Problem am einfachsten Fall, einem defekten Schaltnetzteil. In den meisten Fällen sind defekte Schaltnetzteile Verursacher solcher Probleme. Aber auch beispielsweise Kontaktfehler im Stromnetz oder gar Richtfunk haben bereits solche Probleme verursacht. Zunächst einmal sehen wir uns (grob vereinfacht) den Prinzipiellen Aufbau eines Schaltnetzteiles an.
Auf der Eingangsseite passiert die Netzspannung von 230V~ 50Hz ein Filternetzwerk und wird daraufhin gleichgerichtet und noch einmal gesiebt. Dann kommt die "Magie", eine Transistor-Schaltstufe zerhackt die gleichgerichtete Netzspannung zu einer Wechselspannung von beispielsweise 230V mit 1000kHz. Je höher die Frequenz, desto effektiver wird der Transformator und kann so deutlich kleiner ausfallen. Gängige Frequenzen von Schaltnetzteilen befinden sich im Bereich von 500-2000kHz. Im Transformator wird dann von 230V 1000KHz auf 12V 1000KHz heruntertransformiert. Nach dem Transformator wird die Wechselspannung erneut gleichgerichtet und gesiebt und kann dann als 12V Gleichspannung verwendet werden.
Allgemeines Problem bei Schaltnetzteilen ist, dass durch das "Zerhacken" der zuvor gleichgerichteten 230V Netzspannung starke Oberwellen entstehen. Man kann sich die Transistor-Schaltstufe so ungefähr vorstellen wie mit einer Schleuse, die in der Sekunde tausendmal geöffnet und geschlossen wird.
Links kommen die 230V Gleichspannung an, rechts kommen 230V mit 1000kHz heraus.
Daher muss jedes Schaltnetzteil mit einem ausgeklügelten Filternetzwerk ausgestattet sein, da es sonst auf das Stromnetz stört. Probleme verursachen Schaltnetzteile, welche ab Werk unzureichend entstört wurden oder defekt sind (z. B. Kondensator des Filternetzwerks defekt). Dann passiert folgendes:
Dieses Netzteil liefert aber weiterhin problemlos Strom. Es fällt meist dem Betreiber gar nicht auf, dass dieses Netzteil nun defekt ist und stört.
Auswirkungen auf Breitbanddienste/DSL
Zunächst stört ein solches defektes Netzteil nur auf das Stromnetz. In der Regel liegen Strom- und Telefonkabel im Boden aber nebeneinander. Dort überträgt sich nun das Störsignal vom Strom- auf das Telefonkabel und stört den DSL-Anschluss. Eine Beeinflussung passiert in den wenigsten Fällen im Haus, da die Wege, in denen Strom- und Telefonkabel nebeneinander laufen, zumeist zu kurz sind um ein ausreichendes Nebensprechen zu ermöglichen.
Die Auswirkungen auf DSL können ganz unterschiedlich sein. Viele Störungen, die vom Stromnetz kommen, können vom DSL problemlos kompensiert werden. Ist die Störung aber zu stark und im passenden Frequenzbereich, so bekommt DSL aber ein Problem. Von leicht erhöhten Werten bei den FEC-Fehlern, gelegentlichen Abbrüchen bis gar zum Totalausfall kann alles passieren. Zum Teil wurden mit defekten Netzteilen auch bereits ganze Straßenzüge und Ortschaften lahmgelegt. Das ist aber eher die Seltenheit.
Beispielanschluss ADSL2+ mit EMV-Störer
Um den Einfluss auf einen DSL-Anschluss noch zu verdeutlichen, habe ich einmal bei mir im Haus einen EMV-Störer in Betrieb genommen. Disclaimer: Ich habe dieses Netzteil mit Bedacht ausgesucht. Es handelt sich dabei um einen relativ leichten EMV-Störer. Die Anschlüsse in der Nachbarschaft waren zu keinem Zeitpunkt gestört.
Das hier ist der Bastard (festhalten!):
Entspricht der hochsicheren "China Export"-Norm, nur chinesische Schriftzeichen. Transformiert 230V~ 50Hz auf 48V- (Kaltgerätestecker) herunter und wird beispielsweise mit günstigeren Elektrorollern ausgeliefert. Empfindliche Gemüter sollten dieses Netzteil nicht aufschrauben, geschweige denn, betreiben. Messungen mit dem Spektrumanalysator (Frequenzbereich von ADSL2+, 0-2,2MHz) an der Steckdose bestätigen, dass dieses Netzteil stört (freie Steckdose in der Nähe, PE-Leiter):
Es wurden jeweils das konkrete Spektrum und das Geräusch asymmetrisch und symmetrisch gemessen. Mit letzterem meine ich folgendes:
Messungen am APL auf einer freien Ader:
Die freie Ader liegt dabei in der Muffe vor dem Haus Reserve, ist daher ca. 20m lang.
Bei der symmetrischen Messung erkennt man hier recht schön das Nebensprechen durch den Upload der aufgeschaltenen DSL-Anschlüsse. Bei der asymmetrischen Messung ist aber der Einfluss durch den EMV-Störer deutlicher erkennbar.
Beispielanschluss ist ein gewöhnlicher ADSL2+-Anschluss (Profil 6J) der Telekom auf Basis von Annex J. Router ist eine Fritzbox 3270 mit aktueller Firmware.
Anschluss in ungestörtem Zustand:
Der DSL hat hervorragende Werte und genügend Reserve. Bei der asymmetrischen Messung fällt aber auf, dass bereits ein leichtes Geräusch auf dem Kabel ist, welches aber keinerlei Probleme bereitet. Bei der symmetrischen Messung kann man noch gut den Upstream- und Downstream-Bereich erkennen, während der Downstream-Bereich bei der asymmetrischen Messung schon fast nicht mehr feststellbar ist (durch die weite Entfernung zur Vermittlungsstelle schon relativ schwach).
Störer aktiv:
Das in der Fritzbox angezeigte Spektrum wird etwas rauher im Bereich um 1,2MHz. Die Leitungskapazität nimmt um ca. 500KBit/s ab, der SNR um 1dB. Bitswap ist nun plötzlich eingeschaltet, d. h. Bits wurden vom DSL von den gestörten auf weniger gestörte Trägerfrequenzen umverteilt. Bei der asymmetrischen Messung hat das Geräusch deutlich zugenommen, während die Auswirkungen bei der symmetrischen Messung kaum erkennbar sind. Bei einer einwandfreien symmetrischen Verdrahtung haben viele EMV-Störer kaum eine Auswirkung. Interessant daran ist auch: Obwohl das Netzteil im kompletten Frequenzbereich von 0-2,2MHz stört, wirkt es sich nur bei 1,2MHz besonders stark aus.
Leider findet man zu diesem Thema recht wenig Informationen im Internet. Fehler dieser Art sind zwar eher selten, durch die immer stärkere Zunahme von Schaltnetzteilen nehmen aber auch Probleme dieser Art zu. Wurde das Problem auf einen EMV-Störer eingegrenzt, werden leider sehr oft falsche Tipps gegeben. Was ein EMV-Störer genau ist und welchen Tipps man trauen kann, möchte ich in diesem kleinen Leitfaden aufzeigen.
Was ist ein EMV-Störer?
Als EMV-Störer bezeichnet man Elektrogeräte, die eine unerwünschte Störausstrahlung auf das Stromnetz haben und dadurch andere Dienste stören können. Davon betroffen können sämtliche Dienste sein, die per Modulation ein Nutzsignal übertragen bzw. empfangen. Beispiele sind Radio/UKW, Hifi-Verstärker, Ethernet, analoge Telefone, etc. Am öftesten dürften aber ADSL/ADSL2+ und VDSL von dem Problem betroffen sein.
Ich beschreibe nun das Problem am einfachsten Fall, einem defekten Schaltnetzteil. In den meisten Fällen sind defekte Schaltnetzteile Verursacher solcher Probleme. Aber auch beispielsweise Kontaktfehler im Stromnetz oder gar Richtfunk haben bereits solche Probleme verursacht. Zunächst einmal sehen wir uns (grob vereinfacht) den Prinzipiellen Aufbau eines Schaltnetzteiles an.
Auf der Eingangsseite passiert die Netzspannung von 230V~ 50Hz ein Filternetzwerk und wird daraufhin gleichgerichtet und noch einmal gesiebt. Dann kommt die "Magie", eine Transistor-Schaltstufe zerhackt die gleichgerichtete Netzspannung zu einer Wechselspannung von beispielsweise 230V mit 1000kHz. Je höher die Frequenz, desto effektiver wird der Transformator und kann so deutlich kleiner ausfallen. Gängige Frequenzen von Schaltnetzteilen befinden sich im Bereich von 500-2000kHz. Im Transformator wird dann von 230V 1000KHz auf 12V 1000KHz heruntertransformiert. Nach dem Transformator wird die Wechselspannung erneut gleichgerichtet und gesiebt und kann dann als 12V Gleichspannung verwendet werden.
Allgemeines Problem bei Schaltnetzteilen ist, dass durch das "Zerhacken" der zuvor gleichgerichteten 230V Netzspannung starke Oberwellen entstehen. Man kann sich die Transistor-Schaltstufe so ungefähr vorstellen wie mit einer Schleuse, die in der Sekunde tausendmal geöffnet und geschlossen wird.
Links kommen die 230V Gleichspannung an, rechts kommen 230V mit 1000kHz heraus.
Daher muss jedes Schaltnetzteil mit einem ausgeklügelten Filternetzwerk ausgestattet sein, da es sonst auf das Stromnetz stört. Probleme verursachen Schaltnetzteile, welche ab Werk unzureichend entstört wurden oder defekt sind (z. B. Kondensator des Filternetzwerks defekt). Dann passiert folgendes:
Dieses Netzteil liefert aber weiterhin problemlos Strom. Es fällt meist dem Betreiber gar nicht auf, dass dieses Netzteil nun defekt ist und stört.
Auswirkungen auf Breitbanddienste/DSL
Zunächst stört ein solches defektes Netzteil nur auf das Stromnetz. In der Regel liegen Strom- und Telefonkabel im Boden aber nebeneinander. Dort überträgt sich nun das Störsignal vom Strom- auf das Telefonkabel und stört den DSL-Anschluss. Eine Beeinflussung passiert in den wenigsten Fällen im Haus, da die Wege, in denen Strom- und Telefonkabel nebeneinander laufen, zumeist zu kurz sind um ein ausreichendes Nebensprechen zu ermöglichen.
Die Auswirkungen auf DSL können ganz unterschiedlich sein. Viele Störungen, die vom Stromnetz kommen, können vom DSL problemlos kompensiert werden. Ist die Störung aber zu stark und im passenden Frequenzbereich, so bekommt DSL aber ein Problem. Von leicht erhöhten Werten bei den FEC-Fehlern, gelegentlichen Abbrüchen bis gar zum Totalausfall kann alles passieren. Zum Teil wurden mit defekten Netzteilen auch bereits ganze Straßenzüge und Ortschaften lahmgelegt. Das ist aber eher die Seltenheit.
Beispielanschluss ADSL2+ mit EMV-Störer
Um den Einfluss auf einen DSL-Anschluss noch zu verdeutlichen, habe ich einmal bei mir im Haus einen EMV-Störer in Betrieb genommen. Disclaimer: Ich habe dieses Netzteil mit Bedacht ausgesucht. Es handelt sich dabei um einen relativ leichten EMV-Störer. Die Anschlüsse in der Nachbarschaft waren zu keinem Zeitpunkt gestört.
Das hier ist der Bastard (festhalten!):
Entspricht der hochsicheren "China Export"-Norm, nur chinesische Schriftzeichen. Transformiert 230V~ 50Hz auf 48V- (Kaltgerätestecker) herunter und wird beispielsweise mit günstigeren Elektrorollern ausgeliefert. Empfindliche Gemüter sollten dieses Netzteil nicht aufschrauben, geschweige denn, betreiben. Messungen mit dem Spektrumanalysator (Frequenzbereich von ADSL2+, 0-2,2MHz) an der Steckdose bestätigen, dass dieses Netzteil stört (freie Steckdose in der Nähe, PE-Leiter):
Störer aus | Störer ein |
Es wurden jeweils das konkrete Spektrum und das Geräusch asymmetrisch und symmetrisch gemessen. Mit letzterem meine ich folgendes:
Messungen am APL auf einer freien Ader:
Die freie Ader liegt dabei in der Muffe vor dem Haus Reserve, ist daher ca. 20m lang.
Störer aus | Störer ein | |
asymmetisch | ||
symmetrisch |
Beispielanschluss ist ein gewöhnlicher ADSL2+-Anschluss (Profil 6J) der Telekom auf Basis von Annex J. Router ist eine Fritzbox 3270 mit aktueller Firmware.
Anschluss in ungestörtem Zustand:
Der DSL hat hervorragende Werte und genügend Reserve. Bei der asymmetrischen Messung fällt aber auf, dass bereits ein leichtes Geräusch auf dem Kabel ist, welches aber keinerlei Probleme bereitet. Bei der symmetrischen Messung kann man noch gut den Upstream- und Downstream-Bereich erkennen, während der Downstream-Bereich bei der asymmetrischen Messung schon fast nicht mehr feststellbar ist (durch die weite Entfernung zur Vermittlungsstelle schon relativ schwach).
Störer aktiv:
Das in der Fritzbox angezeigte Spektrum wird etwas rauher im Bereich um 1,2MHz. Die Leitungskapazität nimmt um ca. 500KBit/s ab, der SNR um 1dB. Bitswap ist nun plötzlich eingeschaltet, d. h. Bits wurden vom DSL von den gestörten auf weniger gestörte Trägerfrequenzen umverteilt. Bei der asymmetrischen Messung hat das Geräusch deutlich zugenommen, während die Auswirkungen bei der symmetrischen Messung kaum erkennbar sind. Bei einer einwandfreien symmetrischen Verdrahtung haben viele EMV-Störer kaum eine Auswirkung. Interessant daran ist auch: Obwohl das Netzteil im kompletten Frequenzbereich von 0-2,2MHz stört, wirkt es sich nur bei 1,2MHz besonders stark aus.
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