Filterung von DCDC Wandlern unter genauer Betrachtung von stromkompensierten Drosseln und SMD-Ferriten

Abgrenzung

Um ein EMV gerechtes Elektronik-Design zu gewährleisten, ist es notwendig

• Die gültige Gesetzgebung zu kennen
• Ein optimiertes Schaltungslayout zu entwerfen
• Entsprechende Filter aufzubauen

Die Würth Elektronik als Lieferant von Filterbauteilen blickt auf jahrzehntelange Erfahrung im Bereich EMV-Filterung zurück.

Ziel dieses Vortrages ist es theoretisch und praktisch zu veranschaulichen, welche Bauteile beim Aufbau von Filtern eine wichtige Rolle spielen und wie man diese zielführend einsetzen kann.

Theoretische Betrachtung

Zuerst erfolgt eine kurze Erklärung der Störungsarten in der Unterteilung leitungsgebunden und abgestrahlt sowie Gleichtakt und Gegentakt und anschließend werden Bauteile zur Entstörung genauer betrachtet.
Im Fokus stehen dabei die stromkompensierte Drossel und SMD Ferrite, aber auch Induktivitäten, Kondensatoren und Kabelferrite.

Der Schaltregler als Störquelle

Durch die Anforderung immer kleinerer Spannungsversorgungen fordern Schaltregler immer höheren Schaltfrequenzen. Dadurch lassen sich Speicherdrosseln minimieren, gleichzeitig steigen aber die Anforderung an die EMV. Entsprechende Ein- und Ausgangsfilter bei Schaltreglern werden immer wichtiger. Im Vortrag wird die Problemstellung erläutert und die Störquellen im gesamten Spannungswandler diskutiert.

Praktisches Beispiel zur Auswahl von SMD Ferriten

Wir betrachten anhand eines Beispiels wie man vom EMV-Messergebnis zum optimalen SMD Ferrit kommt. Dabei wird im Detail betrachtet wie man von der benötigten Einfügedämpfung auf die Ferrit-Impedanz kommt. Auch wird analysiert, welchen Einfluss die Bestromung des Ferrites auf den Impedanzverlauf hat und was bei Spitzenströmen zu beachten ist.

Simulation in LTspice zur Filterdimensionierung

LTspice bietet eine gute Möglichkeit die Filterwirkung unterschiedlicher Filtermöglichkeiten zu simulieren. Es können durch die Variation verschiedener Kondensatoren und Induktivitäten die Filter-Charakteristika geändert werden. Wir betrachten verschiedene Filter und berücksichtigen auch die parasitären Effekte der Bauteile.

Livemessung zur Veranschaulichung der Filterwirkung

Zur Veranschaulichung der theoretischen Betrachtungen, der Beispiele und Simulationen wird an einem Demo-Board die Filterwirkung unterschiedlicher Filter im Zeit- und Frequenzbereich gezeigt.