SMD-Ferrite dämpfen Störsignale in Schaltreglerschaltungen

Überschwinger einfangen

13. Mai 2015, 13:39 Uhr | Von Christopher Richardson und Ranjith Bramanpalli
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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Auswählen der passenden Ferritkernspule

Bild 3. Vereinfachtes Demo-Board DC501A mit Bootstrap und Änderungsgeschwindigkeitselement R2.
Bild 3. Vereinfachtes Demo-Board DC501A mit Bootstrap und Änderungsgeschwindigkeitselement R2.
© Würth Elektronik

Die für die folgenden Messungen verwendete Beispielschaltung besteht aus dem Demo-Board DC501A in Verbindung mit dem synchronen Abwärtswandler LTC3703 von Linear Technology. Bild 3 zeigt ein vereinfachtes Schaltungsdiagramm, während das vollständige Schaltbild in Bild 4 enthalten ist.

Bild 4. Vollständiges Schaltbild des für die Applikationsbeschreibung verwendeten Buck-Wandlers.
Bild 4. Vollständiges Schaltbild des für die Applikationsbeschreibung verwendeten Buck-Wandlers.
© Würth Elektronik

Schritt 1: Überschwingungsfrequenz messen

Zuerst richtet man – zunächst noch ohne Elemente zur Begrenzung der Änderungsgeschwindigkeit – den Wandler auf die typische Eingangsspannung und den maximalen Ausgangsstrom ein. Entsprechend den in Bild 3 angegebenen Werten sind dies 48 V für die Eingangsspannung, 12 V für die Ausgangsspannung und ein Ausgangsstrom von 6 A. Damit erfasst man die steigende Flanke des Schaltknotens. Dabei ist darauf zu achten, dass das Oszilloskop auf maximale Bandbreite eingestellt ist. Optimale Ergebnisse werden überdies mit einer als Zubehör erhältlichen Federspitze erzielt, die den meisten Spannungsfühlern für Oszilloskope beiliegt.

Bild 5. Ordnungsgemäße störungsarme Spannungsmessung. Die Eingangsspannung ist gelb, die Ausgangsspannung pinkfarben und der Schaltknoten blau gekennzeichnet.
Bild 5. Ordnungsgemäße störungsarme Spannungsmessung. Die Eingangsspannung ist gelb, die Ausgangsspannung pinkfarben und der Schaltknoten blau gekennzeichnet.
© Würth Elektronik

Eine exzellente Prüfvorrichtung entsteht, wenn man hierbei eine trennbare Stiftleiste (siehe Bild 5) mit drei Stiften verwendet, die jeweils einen Abstand von 2,54 mm voneinander haben, und der mittlere Stift zusätzlich abgetrennt ist. Sollte die Federspitze nicht zur Hand sein, dann empfiehlt sich alternativ ein 0,5 bis 0,75 mm starker Blankdraht, der um den freiliegenden Außenleiter des Spannungsfühlers gewickelt wird. Nun wird noch die Oszilloskop-Darstellung eingestellt, bis die Überschwingperiode gemessen werden kann (Bild 6). In diesem Beispiel beträgt die Überschwingfrequenz fast exakt 150 MHz.

Bild 6. Die sorgfältige Messung der Schaltung ohne Regelung der Änderungsgeschwindigkeit zeigt eine Überschwingperiode von 6,64 ns, was einer Überschwingfrequenz von 150 MHz entspricht.
Bild 6. Die sorgfältige Messung der Schaltung ohne Regelung der Änderungsgeschwindigkeit zeigt eine Überschwingperiode von 6,64 ns, was einer Überschwingfrequenz von 150 MHz entspricht.
© Würth Elektronik

  1. Überschwinger einfangen
  2. Ferrite anstelle von Widerständen
  3. Auswählen der passenden Ferritkernspule
  4. Schritt 2: Bootstrap-Durchschnittsstrom berechnen oder messen
  5. Hohe Impedanzwerte = geringere Überschwinger
  6. EMV-Emissionsdiagramm deckt Unterschiede auf

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