Eingangsfilter schützt vor Stromschäden
Chipferrite dämpfen hochfrequente Störimpulse
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Stromspitze erreicht 33 A
Das auf Seite 1 dargestellte Messdiagramm zeigt einen Impuls mit einem Spitzenwert von ca. 33 A, der nach ca. 100 µs auf den Stromgrenzwert (5 A) des im Labor als Eingangsquelle verwendeten Netzteils abgefallen ist. Danach dauert es weitere 200 µs, um die Eingangskondensatoren auf den Zielwert von 12 V aufzuladen. Man kann nun diesen Signalverlauf mit dem stabilen Strom der Eingangsquelle vergleichen, der sich mit folgender Formel ermitteln lässt:
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η wurde hierbei als gemessene Leistungseffizienz mit 95 % = 0,95 eingefügt.
Der Kompromiss, den der Schaltungsdesigner also finden muss, liegt auf der Hand: Alle für das Eingangsfilter verwendeten Bauteile müssen in der Lage sein, die bei jedem Einschalten des Wandlers auftretenden Starkstromimpulse zu bewältigen.
Stromableitung beim Einschalten
Um diese Problematik weiter zu durchleuchten, wird im folgenden Beispiel ein Chipferrit am Ausgang des Spannungswandlers platziert. Der Wandler verfügt über zwei Polymer-Aluminium-Ausgangskondensatoren (je 330 µF) mit einem ESR von jeweils 20 mΩ und zwei mehrlagige Keramikkondensatoren (je 100 µF) mit einem ESR von jeweils ca. 3 mΩ. Diese Kondensatorbatterie kann innerhalb kürzester Zeit Starkstromimpulse liefern. Mithilfe des bereits bekannten 30-cm-Kabels wurde der 5-V-Ausgang mit einer Last verbunden, die einen Ausgangsstrom von max. 8 A entnimmt. Wenn die 8-A-Last mit kurzer Anstiegszeit angeschlossen wird, erreicht der Spitzenstrom einen Wert von beinahe 25 A.
Lösungsansatz: Suppression Beads der Serie WE-MPSB verwenden
Die Firma Würth Elektronik hat für derartige Einsatzfälle die WE-MPSB-Produktfamilie mit dem Ziel entwickelt, dass diese einen ähnlichen Impedanzbereich bieten wie die Chipferrite der WE-CBF-Produktreihe. Für letztere sind zwar Effektivnennströme spezifiziert, nicht aber – wie auch bei Chipferriten anderer Hersteller – die zulässigen Spitzenströme und Impulsnennströme. Als Folge müsste man im vorliegenden Beispiel zur Bewältigung eines 33-A-Impulses mehrere Bauteile der WE-CBF-Baureihe mit Nennstromspezifikation vorsehen, da man von diesen nur den höchsten Effektivnennstrom – 6 A – genau kennt. Konkret handelt es sich um Bauteile der Baugrößen 1806 und 1812.
- Chipferrite dämpfen hochfrequente Störimpulse
- Stromspitze erreicht 33 A
- Ein richtig gewähltes Bauteil reicht vollkommen
- Stromspitzensichere Ferrite für den Eingang
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