Auswahl von induktiven Bauelementen für Entstör-Applikationen
Induktivitäten in der EMV
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Induktivitäten in der EMV
In den Datenbüchern der meisten Drosselhersteller sind die zur Berechnung der Drossel für den korrekten Einsatz in getakteten Netzteilen notwendigen Kenndaten der Speicherdrosseln gelistet. Viele Hersteller von Schaltreglerbausteinen geben die notwendigen Kenndaten der Speicherdrosseln an. Tabelle 2 zeigt die wichtigsten Kenndaten.
Die Speicherdrossel lässt sich unter Beachtung der Kenndaten (Vormagnetisierung) auch als Induktivität eines Tiefpasses (Funkentstörung) dort verwenden, wo normalerweise wegen des hohen Stroms stromkompensierte Drosseln (wesentlich teurer!) eingesetzt werden. Weiterhin ist auch ein Einsatz als PFC-Drossel (Power Factor Correction) im AC-Bereich unter Berücksichtigung der VDE-Schutzvorschriften möglich.
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Die stromkompensierte Drossel
Ist der Betriebs- oder Signalstrom hoch oder ist in einem Signal ein hoher Gleichstromanteil enthalten, kann durch sog. Stromkompensation die Sättigung des Drosselkerns verhindert werden. Dazu muss der „Nutzrückstrom“ mit über die Drossel geführt werden (Bild 5). Diese Methode funktioniert nur, wenn Nutz- und Störfrequenz weit auseinanderliegen und die Störfrequenz auf beiden Signaladern gleich beaufschlagt ist (common mode, Gleichtakt).
Aufwand und Preis steigen bei Common-Mode-Drosseln mit Zunahme der Wicklungen rasch an, da die einzelnen Drosseln zueinander symmetrisch aufgebaut sein müssen. Bei Unsymmetrie heben sich in der Drossel die einzelnen Feldstärken der Nutzsignale nicht auf, es erfolgt eine Nutzsignaldämpfung. Eine Übersicht verschiedener stromkompensierter Drosseln ist in Tabelle 3 und in Bild 6 gegeben.
Eine stromkompensierte Drossel wird durch die sog. Gegeninduktivität Ln charakterisiert. Sie ist ein Maß für die gegenseitige induktive Kopplung der beiden Spulen bzw. Wicklungen. Wichtige Parameter einer stromkompensierten Drossel sind eine hohe Symmetrie der einzelnen Wicklungen (L1 = L2), eine geringe kapazitive Kopplung zwischen den Wicklungen L1 und L2 und eine möglichst hohe Gegeninduktivität Ln, d.h. hohe magnetische Kopplung zwischen L1 und L2 (hohe Permeabilität des Kerns).
SMD-Multilayer-Ferrite sind in Schichttechnik aufgebaute Induktivitäten, die bezüglich ihrer elektrischen Parameter zwischen der Luftspule oder Keramikinduktivität und dem SMDFerrit zu sehen sind (Bild 1). Die bevorzugte Anwendung sind Filter im „EMV-Bereich“, wo es auf definierte Signalqualität ankommt. Typische elektrische Parameter von Multilayer-SMD-Induktivitäten sind:
- Induktivitätsbereich: 0,1 μH bis 50 μH,
- Güte: 10 bis 50,
- Eigen-Resonanzfrequenz: 30 bis 300 MHz,
- Strombelastbarkeit: 25 bis 500 mA.
In einem SMD-Ferrit sind als Ferritmaterial Nickel-Zink-Mischungen zu finden. Wie bei anderen induktiven Bauelemente setzt sich auch hier die Impedanz Z aus Real- und Imaginärteil zusammen. Besonders zu beachten ist beim SMD-Ferrit jedoch, dass ab 50 bis 100 MHz der Realteil (Verluste) dominiert und der Imaginärteil abnimmt. So lassen sich gezielt – je nach Auswahl der Kenndaten – Störströme in Wärme umwandeln bzw. absorbieren. Bild 2 zeigt den typischen Impedanzverlauf eines SMD-Ferrits.
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