Störungen durch Schaltfrequenz und Schaltübergänge

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Analog Devices

Linearregler, LC-Filter und Ferrite

Störungen, welche von der Schaltfrequenz verursacht werden, lassen sich relativ einfach mit Linearreglern oder LC-Filtern reduzieren. Im Bereich zwischen 500 kHz und 3 MHz haben Linearregler einen recht hohen Versorgungsspannungsdurchgriff und können gut filtern. Tiefpassfilter können mit LC-Filtern ebenfalls recht einfach für den Frequenzbereich unterhalb von 500 kHz und 3 MHz optimiert werden.

Um die hochfrequenten Störungen, verursacht von den Schaltübergängen, effektiv zu reduzieren, eignen sich Ferrite besonders gut. Bild 2 zeigt einen Step-Down-Schaltregler mit einem passenden Filter, welcher für die hohen Schaltübergangsfrequenzen von beispielsweise 100 MHz optimiert wurde.

Der Filter besteht aus einem kleinen Ferrit und einem kleinen Kondensator. Ein Ferrit hat einen bestimmten Impedanzverlauf über der Frequenz. In Bild 2 ist ein Ferrit ausgewählt worden, welcher bei 100 MHz eine Impedanz von 100 Ω aufweist. Ein Linearregler wäre nicht in der Lage, bei so hohen Frequenzen noch effektiv zu filtern und Störungen zu reduzieren.

Auf sauberen Massebezug achten

Ein weiterer sehr wichtiger Aspekt bei jeder Art von Filter, besonders beim Filtern der hohen Frequenzen der Schaltübergänge, ist die Notwendigkeit eines sauberen Massebezuges. In Bild 2 ist die Masseverbindung des Systems blau dargestellt. Hochfrequente Störungen auf dieser Leitung würden sich unabhängig vom dargestellten Filter in Bild 2 zum versorgten Schaltkreis einkoppeln. Sogenanntes ‚Groundbounce‘ ist generell durch ein optimiertes Platinenlayout und optimierte Führung der Masseströme im Besonderen sicherzustellen.

* Frederik Dostal arbeitet im technischen Management für Power Management in Industrieanwendungen bei Analog Devices in München.

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