Das ideale EMV-Filter in nur 6 Schritten

Jeder Entwickler von elektrischen und elektronischen Geräten muss sicherstellen, dass die internationalen EMV-Richtlinien eingehalten werden – eine wachsende Herausforderung, da mechanische Systeme zunehmend durch elektronische ersetzt werden.

Das Hauptproblem
EMV-Probleme, die oft unvorhersehbar sind, treten typischerweise im Leistungsteil von Geräten auf, wo kompakte Leiterplattendesigns zu thermischen und Interferenzproblemen führen können. Ein Filter mit diskreten Komponenten, wie eine stromkompensierte Drossel in Verbindung mit Kondensatoren, ist meist die effektivste Lösung.

Messungen sind der Schlüssel
EMV-Messungen sind unerlässlich, und die Evaluation Boards bieten die ideale Lösung für 1-phasige und 3-phasige Systeme bis zu 50 A.

Filter Design
Ein EMV-Filter sorgt dafür, dass Emissionen und Immissionen innerhalb der anwendungsspezifischen Grenzwerte bleiben, die in der Regel 150 kHz bis 30 MHz für leitungsgebundene und 30 MHz bis 1000 MHz für gestrahlte Messungen umfassen. Ein übliches 1-Phasen-Filterdesign verwendet eine stromkompensierte Drossel mit entgegengesetzten Wicklungen, um Magnetfelder zu neutralisieren, zusammen mit zwei X-Kondensatoren (zwischen L und N) und zwei Y-Kondensatoren (gegen Erde). Diese Konfiguration dämpft das Rauschen effizient über einen breiten Frequenzbereich und minimiert gleichzeitig den Leistungsverlust.

Das universelle LC-Filterdesign ermöglicht flexible Aufbauten und bietet Platz für zwei X-Kondensatoren (vor und nach der Drossel) und bis zu vier Y-Kondensatoren mit integrierten Ableitwiderständen zum Schutz vor Stromschlägen. Die Anschlüsse können über 6,3 x 0,8 mm grosse Laschen, ein 4 mm messende Montageloch oder durch direktes Löten auf Pads hergestellt werden.
Für eine optimale Leistung benötigen Y-Kondensatoren einen flachen Erdanschluss mit Kupferband oder breiten Kupferlitzen, da ihre Wirksamkeit von der Qualität der Verbindung abhängt. Führen Sie vor der Installation von Filterkomponenten Messungen durch, um festzustellen, ob die Störung asymmetrisch (L/N zu PE) oder symmetrisch (L zu N) ist, und ermitteln Sie den maximalen Störpegel, um die EMV-Konformität sicherzustellen.

Bevor Sie eine ausgewählte Schaltung von der Evaluierungsplatine auf die Geräteplatine übertragen, sollten Sie diese kritischen Faktoren berücksichtigen:

• Erdung des Kondensators: Stellen Sie eine zuverlässige Masseverbindung sicher.

• Ableitstrom: Beurteilen Sie die Ableitströme der Y-Kondensatoren, da sie für die Einhaltung der Anwendungs- und Normanforderungen entscheidend sind.

• Drosselerwärmung: Messen Sie die Temperatur der Drossel bei kritischen Lastströmen, um eine Überhitzung zu vermeiden.

• Platzbedarf der Komponenten: Vergewissern Sie sich, dass der Platzbedarf für alle Komponenten dem Layout der Geräteplatine entspricht.

• Temperaturbereich: Stellen Sie sicher, dass die Komponenten den Betriebstemperaturbereich einhalten können.

• Spannungsfestigkeit: Stellen Sie sicher, dass die Kondensatoren für die Spannungsanforderungen der Anwendung ausgelegt sind.

• Sicherheitsstandards: Verwenden Sie sicherheitsbewertete Kondensatoren (mindestens Klasse X2 und Y2) für 250 VAC, gemäss IEC-Normen.

• Hochspannungstoleranz: Stellen Sie sicher, dass die Kondensatoren die Hochspannungsanforderungen erfüllen.

Ableitströme sind besonders wichtig und sollten im gesamten System mit installiertem Filterkreis gemessen werden, um Konformität und Funktionalität sicherzustellen.

Die normalen Ableitströme der verwendeten Kondensatoren können leicht berechnet werden: IL = 2π - fn - Un - Cy