Mobile-Menu

Elektromagnetische Verträglichkeit EMV-Konformität meistern! Filterbauelemente: Induktivitäten II – Teil 8

Von Heinz Zenkner* 2 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG
CSA Group Bayern GmbH
TRACO ELECTRONIC GMBH

EMV gehört zu den meistunterschätzten Themen im Entwicklungsprozess elektronischer Geräte. Diese Artikelserie behandelt die wichtigsten Punkte, um eine konforme elektromagnetische Integrität von Produkten zu gewährleisten. In Teil 8 unserer Serie geht es um Filter an aktiven elektronischen Bauteilen.

EMV-Basics: Der EMV von Geräten und Produkten kommt ein immer höherer Stellenwert zu. In unserer Serie analysieren wir die wichtigsten Ursachen. (Bild: Michael J. Müller / Würth Elektronik)
EMV-Basics: Der EMV von Geräten und Produkten kommt ein immer höherer Stellenwert zu. In unserer Serie analysieren wir die wichtigsten Ursachen.
(Bild: Michael J. Müller / Würth Elektronik)

Magnetische Materialien zeigen Sättigungseffekte, die über der Frequenz vor allem von der magnetischen Flussdichte, d.h. vom Strom, der durch die Ferrit-Induktivität fließt, abhängen. Man spricht hier von Kernsättigung, ein Effekt, den die „Luftinduktivität“ nicht hat. Bild 13 zeigt die Impedanz in Abhängigkeit von der Frequenz des SMD-Ferrits mit unterschiedlicher Gleichstrom-Vormagnetisierung (Bias-Strom).

Bild 13: SMD-Ferrit, Impedanz-Verlust durch den Bias-Strom über der Frequenz.(Bild: Würth)
Bild 13: SMD-Ferrit, Impedanz-Verlust durch den Bias-Strom über der Frequenz.
(Bild: Würth)

In Bild 13 ist zu erkennen, dass sich die Impedanz des SMD-Ferrits bei seinem „Rated Current 1“, der Strom, bei dem sich der Ferrit um 20°C erwärmt, bei 40 MHz halbiert; die Impedanz sinkt von 200 auf 100 Ω. Deshalb muss in der Applikation der maximal durch den Ferrit fließende Gleichstrom berücksichtigt werden. Der Rated Current 1 von Induktivitäten mit Ferrit sollte mindestens das Doppelte des „Betriebsstroms“ durch das Bauteil betragen. Der Ferrit in Bild 13 sollte also mit maximal 100 mA beansprucht werden. Dieser Impedanzwert muss dann beim Filterdesign berücksichtigt werden.

Tabelle 5: Übersicht und Vergleich der wichtigsten Parameter von SMD-Ferrit, Keramik-Induktivität und drahtbewickelter Ferrit-Induktivität. (Bild: Würth)
Tabelle 5: Übersicht und Vergleich der wichtigsten Parameter von SMD-Ferrit, Keramik-Induktivität und drahtbewickelter Ferrit-Induktivität.
(Bild: Würth)

In Tabelle 5 sind die verschiedenen Parameter von drei Induktivitätstechnologien gegenübergestellt. Verglichen werden die typischen Eigenschaften der Bauteiletechnologien, da SMD-Ferrite nicht in „Induktivitätswerten“ angegeben werden und Keramik-Induktivitäten (Luftspulen) nicht in den Wertebereichen der drahtbewickelten Induktivität verfügbar sind.

Entsprechend der notwendigen Filtereigenschaften muss die Technologiegruppe und innerhalb der Technologiegruppe dann der passende Wert gewählt werden. Ein praktisches Hilfsmittel für die Auswahl ist die Online-Simulations-Plattform RedExpert.

Filter an aktiven elektronischen Bauteilen

Bild 14: Dämpfung von Störungen auf der Versorgungsleitung eines Oszillators mit Pi-Filter.(Bild: Würth)
Bild 14: Dämpfung von Störungen auf der Versorgungsleitung eines Oszillators mit Pi-Filter.
(Bild: Würth)

Neben den Filtern an Schnittstellen (Tipp 9) werden Filter häufig direkt auf der elektronischen Leiterplatte zum Filtern von hochfrequenten „Störungen“ an den Versorgungsanschlüssen von ICs verwendet. Die Wirkung des Filters lässt sich am besten anhand des Beispiels in Bild 14 zeigen. Die Stromversorgung zum Quarzoszillator ist über die Induktivität WE-RFI 744760327A entkoppelt. Die Drossel hat eine Induktivität von 2,7 mH, aber aufgrund des Ferritkernes im Frequenzbereich über ca. 100 MHz eine hohe Impedanz von über 1,5 kΩ. Die Reduktion des Emissionsspektrums beträgt im Bereich von 100 bis 400 MHz bis zu 30 dB, über 400 MHz sinkt die Dämpfung auf 25 dB, abfallend bis bei 1 GHz auf um die 10 dB. (kr)

* Dr.-Ing. Heinz Zenkner ist öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für EMV.

(ID:50037191)

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung. Die Einwilligungserklärung bezieht sich u. a. auf die Zusendung von redaktionellen Newslettern per E-Mail und auf den Datenabgleich zu Marketingzwecken mit ausgewählten Werbepartnern (z. B. LinkedIn, Google, Meta).

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Weiterführende Inhalte