EMV-Entstörmaßnahmen

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1 Teil III EMV-Entstörmaßnahmen Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.1

2 Überblick Teil III 1. Filterung - zur Unterdrückung der Störspektren auf Leitungen - Störspektrum Nutzsignal muss unterschiedlich vom Störspektrum des Störsignals sein! 2. Schirmung - von Gehäuse und Leitungen 3. Leitungsführung, EMV-gerechtes Layout 4. Überspannungsschutz Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.2

3 Elementare Filter: Abblockkondensator Filter sind Spannungsteilerschaltungen mit frequenzabhängigem Übersetzungsverhältnis DC- bzw. NF-Nutzsignal HF-Störsignal wenn die Filterdämpfung im Bereich des Nutzsignals klein ist, dann gilt für die Filterdämpfung a F Quelle: Schwab, Elektromagnetische Verträglichkeit Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.3

4 Elementare Filter: Längsdrossel Bei kleinem HF-Innenwiderstand der Störquelle wird eine Drossel in Reihe geschaltet Quelle: Schwab, Elektromagnetische Verträglichkeit Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.4

5 Elementare Filter: LC-Kombination LC-Filter als Kombination von Querkapazität (nach Betriebsspannung auslegen!) und Längsdrossel (nach Betriebsstrom auslegen!) Quelle: Schwab, Elektromagnetische Verträglichkeit Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.5

6 Filterdämpfung / Einfügedämpfung Die Filterdämpfung ist frequenz- und impedanzabhängig Sie wird meist als Einfügedämpfung mit identischen und typischen Werten für Z Q und Z E (z.b. 50 Ohm) angegeben Quelle: Schurter Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.6

7 Einfache Filterstrukturen in Abhängigkeit der Impedanz Quelle: Williams, EMC for Product Designers Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.7

8 Reale Induktivitäten Quelle: Durcansky, EMV-gerechtes Gerätedesign Die Impedanz von realen Induktivitäten erhöht sich mit ansteigender Frequenz bis zur Resonanzfrequenz. Oberhalb der Resonanzfrequenz werden die Windungen der Spule durch parasitäre Windungskapazitäten kurzgeschlossen. Um hohe Resonanzfrequenzen zu realisieren, senkt man die Anzahl der Windungen und fügt einen hochpermeablen Kern ein. - Ferritkerne - Eisenpulverkerne Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.8

9 Ferritringe, Klappferrite Ferritringe dämpfen Gleichtaktstörungen Zur Filterung bis 20 MHz eignen sich Ferritkerne aus MaZn; ab 20 MHz bis 400 MHz verwendet man NiZn Quelle: Gustrau/Kellerbauer, EMV Quelle: wikipedia Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.9

10 Stromkompensierte Drossel Mit stromkompensierten Drosseln lassen sich ebenfalls Gleichtaktstörströme unterdrücken. Der durch den Nutzstrom erzeugte magnetische Fluss kompensiert sich im Ringkern, so dass der Nutzstrom nicht zur Sättigung des Materials beiträgt. Quelle: Gustrau/Kellerbauer, EMV Quelle: Sedlbauer AG Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.10

11 Reale Kapazitäten Entstörkondensatoren haben die Aufgabe, die Störsignale kurzzuschließen bzw. sie zur Masse abzuleiten. Die Impedanz von Kapazitäten sinkt mit ansteigender Frequenz bis zur Resonanzfrequenz; oberhalb der Resonanzfrequenz wirken sich die Eigen- und Zuleitungsinduktivitäten L c negativ aus. Quelle: Durcansky, EMV-gerechtes Gerätedesign Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.11

12 Durchführungskondensator Die Eigeninduktivität eines Kondensators hängt ab von - Leitungslänge der Abschlussleitungen - Einbauart - Innerer Aufbau Eine Sonderbauform ist z.b. der Durchführungskondensator Quelle: Gustrau/Kellerbauer, EMV Quelle: elektroniknet.de Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.12

13 Netzfilter L1 N C x Stromkompensierte Drossel PE C Y C Y Quelle: Schwab, Elektromagnetische Verträglichkeit X-Kondensator Unterdrückt symmetrische Störungen beliebig hohe Kapazitäten Unterteilung X1 und X2 (> bzw. <1,2 kv) Y-Kondensator Unterdrückt unsymmetrische Störungen Ableitstrom nach PE im normalen Betrieb zwischen 0,75 ma und max. 3,5 ma zulässig, dadurch C Y auf einige 1000 pf begrenzt Besondere elektrische Festigkeit (2,5-8 kv) Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.13

14 Beispiele für Einbaunetzfilter Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.14

15 Korrekte Filtermontage Großflächiger niederimpedanter Kontakt des Filtergehäuses mit dem Gerätegehäuse Filter möglichst dicht an der Gehäuseeintrittsseite montieren Netzkabel schirmen, Schirm an beiden Seiten großflächig auflegen Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.15

16 Beispiel für Microstrip-Leitungsfilter Serieninduktivitäten Parallelkapazitäten Quelle: Gustrau/Kellerbauer, EMV Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.16

17 Beispiel zur Wirksamkeit Filtereinsatz ohne Filter mit geeignetem Netzfilter Dr. Chr. Bornkessel WS2015/16 Folie III.17