Dr. Bastian Arndt, AVL Trimerics GmbH, Regensburg
Aktuelle EMV-Filter für automobile Anwendungen weisen im Hochvoltbereich deutliche Einschränkungen auf. Für ausreichende Filterleistungen werden Bauteilgrößen notwendig, die technisch nicht verfügbar sind. So können für Kfz-Hochvoltsysteme Isolationsspannungen bis 3000V gefordert werden, was für übliche Bauteilwerte schwer bzw. nur kostenintensiv umsetzbar ist. Des Weiteren sind Filtertopologien mit Y-Kondensatoren aufgrund von Sicherheitsvorschriften stark in den Kapazitätswerten limitiert und damit für den MHz-Bereich (AM) kaum anwendbar.
Filtertopologien, basierend auf magnetischen Bauteilen werden aufgrund der hohen Ströme groß, schwer und teuer. In der bisherigen gängigen Praxis werden insbesondere im automobilen Bereich meist passive Bauteile zur Filterung von leitungsgebundenen Störungen verwendet. Bei aktuellen Kfz-Hochvoltsystemen stoßen diese Filterstrategien an ihre Grenzen. Abhilfe können aktive Filterschaltungen schaffen. Diese sind jedoch für höhere Frequenzen kaum mehr anwendbar.
In diesem Beitrag wurde daher eine Filterstrategie mithilfe einer Kombination aus aktiven und passiven Filter vorgestellt, die die Vorteile beider Topologien vereint bzw., deren Nachteile kompensiert. Hierbei wurde ein hybrider Filter aufgezeigt, der aus aufeinander abgestimmte Filter besteht. Die Kombination und deren Abstimmung aufeinander ist hilfreich, um kleinere und kostengünstigere EMV-Filter zu konzipieren. Der Aufbau der aktiven Filterstrukturen mit dem Augenmerk auf schnelle Laufzeiten durch bipolare Verstärker ermöglicht den Einsatz zur Unterdrückung von transienten Störungen bis in den MHz-Bereich. Dies stellt für Kfz-Hochvoltsysteme eine Neuerung dar.