Netzfilter

EMV-Störungen von Schaltnetzteilen minimieren

3. September 2014, 10:04 Uhr | von Stefan Klein

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Auf Netzdrossel verzichten?

Bild 7: Funkstörspannung mit optimiertem Netzfilter
Bild 7: Funkstörspannung mit optimiertem Netzfilter
© Würth Elektronik eiSo

Zusätzlich gibt es die Möglichkeit, den Störsicherheitsabstand im unteren Frequenzbereich weiter zu erhöhen. Hierzu tauscht man die beiden X-Kondensatoren mit 330 nF einfach gegen zwei Bauteile mit 1,5 µF.

Bild 7 zeigt die Messung des optimierten Netzfilters. Die Änderung der Kapazität reduziert die Funkstörspannung im unteren Frequenzbereich um circa 15 dB. Es wurde ein größerer Störsicherheitsabstand geschaffen und ein guter Netzfilter entworfen.

Auf Netzdrossel verzichten?

Oft wird zu Beginn versucht, nur mit X- und Y-Kondensatoren zu entstören, um auf eine Gleichtaktdrossel zu verzichten. Dies spricht aber gegen das Prinzip des Netzfilters – dem Störstrom entgegenzuwirken, indem ein hochimpedantes Filterelement hinzugefügt wird. Versuchsweise wurde die Funkstörspannung mit demselben Filter, ohne Gleichtaktdrossel gemessen.

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Bild 8: Verzichtet man beim Netzfilter auf die Netzdrossel, steigen die Funkstörspannungen des Netzteils wieder über die erlaubten Grenzwerte
Bild 8: Verzichtet man beim Netzfilter auf die Netzdrossel, steigen die Funkstörspannungen des Netzteils wieder über die erlaubten Grenzwerte
© Würth Elektronik eiSos

Bild 8 zeigt die Messung.

Wie erwartet, steigt die Störaussendung ohne die Netzdrossel WE-CMB im unteren Frequenzbereich stark an. Bei 200 kHz weist der Quasi-Peak einen Wert von circa 78 dBµV und der Average-Peak einen Wert von 60 dBµV auf. Bis zu 600 kHz wird der zulässige Störpegel sowohl vom Quasi- als auch vom Average-Peak überschritten. Ein Netzfilter kommt also ohne Netzdrossel nicht aus.

Bild 9: Netzfilter mit Gleichtaktdrossel WE-CMB und Gegentaktfilter »WE-TI HV«
Bild 9: Netzfilter mit Gleichtaktdrossel WE-CMB und Gegentaktfilter »WE-TI HV«
© Würth Elektronik eiSos

Reicht die Gegentaktunterdrückung mit der WE-CMB und den X-Kondensatoren nicht aus, so hilft ein zusätzlicher Gegentaktfilter aus zwei weiteren in Reihe geschalteten Spulen (Bild 9). Geeignet für die Gegentaktunterdrückung sind die Spulen »WE-TI HV« beziehungsweise »WE-PD2 HV« oder die »WE-SD«-Serie von Würth Elektronik, im Fall von hochfrequenten Störungen die Serie »WE-UKW«.

An dieser Stelle könnte wieder die Thomsonsche Schwingungsgleichung verwendet werden, um die Spulen zu berechnen. Würde von jeder Spule eine Einfügedämpfung von 40 dB pro Dekade abverlangt werden, so sollte man mit einer Eckfrequenz von ein Zehntel der Taktfrequenz rechnen. Zur Berechnung der Spule kann der bereits verwendete Wert der X-Kondensatoren verwendet werden (Gleichung (11)).

(11) L subscript D M end subscript space equals space fraction numerator 1 over denominator open parentheses 2 space times space straight pi space times space straight f subscript sw close parentheses squared space times space C subscript x end fraction space equals
space space space space space space space space equals space fraction numerator 1 over denominator open parentheses 2 space times space straight pi space times space 100 space kHz close parentheses squared space times space 330 space n F end fraction space equals space 767 space mu H

Da die Spulen für den Gegentaktstrom in Reihe liegen, wird der berechnete Wert durch zwei geteilt. Der nächsthöhere Induktivitätswert einer WE-TI HV wäre 470 µH. Bei der Auswahl einer Gegentaktspule sollte darauf geachtet werden, dass der Nennstrom IR weit über dem Nennstrom des Schaltnetzteileingangs liegt.

Über den Autor:

Stefan Klein ist Applikationsingenieur im Technischen Marketing bei Würth Elektronik eiSos.

 


  1. EMV-Störungen von Schaltnetzteilen minimieren
  2. Entwurf eines Netzfilters
  3. Auf Netzdrossel verzichten?

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