Warum brauche ich einen EMI-Filter? Ein praktischer Leitfaden für Gerätedesigner

Moderne elektrische und elektronische Geräte sind stark von Schaltnetzteilen, digitalen Steuerungen, Motorantrieben, Wechselrichtern, Kommunikationsschaltungen und Hochgeschwindigkeits-Leistungshalbleitern abhängig.

Diese Technologien verbessern die Effizienz und Leistung, erzeugen aber auch unerwünschtes hochfrequentes elektrisches Rauschen.

Das wirft eine wichtige Frage auf:

Warum brauche ich einen EMI-Filter?

Die kurze Antwort lautet:

Möglicherweise benötigen Sie einen EMI-Filter, wenn leitungsgebundene elektromagnetische Störungen, die von Ihren Geräten erzeugt werden oder über die Stromleitung in Ihre Geräte eindringen, die EMV-Konformität, die Systemstabilität, die Kommunikationszuverlässigkeit oder in der Nähe befindliche elektronische Geräte beeinträchtigen.

EinEMI-FilterHilft dabei, unerwünschtes hochfrequentes Rauschen zu reduzieren, das über Wechsel- oder Gleichstromleitungen übertragen wird, und ermöglicht gleichzeitig die Durchleitung der erforderlichen elektrischen Leistung.

Allerdings benötigt nicht jedes Produkt automatisch einen externen EMI-Filter. Die Entscheidung hängt von der Gerätearchitektur, den Schaltkreisen, den EMV-Anforderungen, dem Stromversorgungssystem, der Installationsumgebung und den tatsächlichen Testergebnissen ab.

In diesem Leitfaden wird erklärt, wann EMI-Filter benötigt werden, welche Probleme sie lösen, wann ein externer Filter möglicherweise nicht erforderlich ist und wie Ingenieure die richtige Filterlösung ermitteln können.

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Was sind elektromagnetische Störungen (EMI)?

EMI steht fürElektromagnetische Interferenz.

Mit anderen Worten,elektromagnetische Interferenz EMIbezieht sich auf unerwünschte elektromagnetische Störungen von elektronischen Geräten oder natürlichen Quellen, die den Betrieb elektrischer oder elektronischer Geräte beeinträchtigen können.

EMI kann aus vielen Quellen stammen, darunter:

• Schaltnetzteile

• Frequenzumrichter

• Servoantriebe

• Wechselrichter

• DC/DC-Wandler

• Motorsteuerungen

• IGBTs und MOSFET-Schaltkreise

• LED-Treiber

• Mikroprozessoren

• Relais und Schütze

• Lange Strom- und Motorkabel

• Schlechte Erdung oder Abschirmung

EMI bezieht sichzu Störungen, die benachbarte Systeme beeinträchtigen könnengeleitet und abgestrahltWege.

Einige elektromagnetische Störungen breiten sich durch die Luft ausabgestrahlte EMI.

Andere Störungen breiten sich entlang elektrischer Leiter aus, zdurchgeführte EMI.

Netzleitungs-EMI-Filter dienen in erster Linie der Steuerungleitungsgebundene Störungen.

Eine typische Anordnung ist:

Wechselstromnetz → EMI-Filter → Ausrüstung

Der Filter kann die Rückübertragung von vom Gerät erzeugten Geräuschen auf das Stromnetz reduzieren und gleichzeitig einige von außen in das Gerät eindringende leitungsgebundene Geräusche reduzieren.

Wenn Sie eine ausführlichere Erklärung zum Aufbau und zur Funktionsweise von EMI-Filtern wünschen, lesen SieWas ist ein EMI-Filter?.

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Was macht ein EMI-Filter eigentlich?

Ein EMI-Filter ist normalerweise ein passives Filternetzwerk, das Kondensatoren und Induktivitäten zur Rauschunterdrückung verwendet, mit Komponenten wie:

• Gleichtaktdrosseln

• Differentialinduktivitäten

• X Kondensatoren

• Y-Kondensatoren

• Entladewiderstände

Die genaue Topologie hängt vom Filterdesign und der Anwendung ab. Ein Filter erster Ordnung verwendet eine reaktive Komponente, während ein Filter zweiter Ordnung mindestens zwei für eine größere Dämpfung verwendet.

Die meisten EMI-Filter für Stromleitungen verhalten sich im Großen und Ganzen wie Tiefpassfilter.

Die erforderliche Gleich- oder niederfrequente Wechselstromleistung durchläuft den Filter, während unerwünschte höherfrequente Energie gedämpft wird. Die Grenzfrequenz ist der Punkt, an dem die Dämpfung 3 dB erreicht.

Beispielsweise benötigt eine 50/60-Hz-Industriestromversorgung die grundlegende Netzfrequenz, um mit minimalen Auswirkungen durchzugehen.

Gleichzeitig können Schaltkreise im Inneren des Geräts Rauschen aus dem Kilohertz-Bereich bis hin zu viel höheren Frequenzen erzeugen.

Der EMI-Filter erzeugt Impedanz und kontrollierte Rauschrückführungspfade, die diese unerwünschte Hochfrequenzenergie reduzieren.

Die BedingungenEMI-FilterUndEMV-Filterwerden in Stromleitungsanwendungen häufig austauschbar verwendet. Weitere Einzelheiten zur Terminologie und zur Rolle auf Systemebene finden Sie unterWas ist ein EMV-Filter??.

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1. Möglicherweise benötigen Sie einen EMI-Filter, um die EMV-Anforderungen zu erfüllen

Einer der häufigsten Gründe für die Installation eines EMI-Filters istEMV-Konformität. EMI-Filter spielen eine Rolleentscheidende Rolledabei zu helfen, Produkte aufeinander abzustimmenRegulierungsstandardsund Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit.

Elektrische und elektronische Produkte können elektromagnetischen Verträglichkeitsanforderungen unterliegen, abhängig von:

• Produktkategorie

• Geplante Umgebung

• Markt

• Energiesystem

• Anwendung

• Regulatorischer Rahmen

Beispiele für Normen, die für verschiedene Arten von Geräten relevant sein können, sind: und dieseEMV-StandardsDefinieren Sie die maximal zulässigen elektromagnetischen Emissionen für die Produktkategorie und Umgebung:

• CISPR 11 für bestimmte industrielle, wissenschaftliche und medizinische Geräte

• CISPR 32 für Multimediageräte

• IEC 61800-3 für Leistungsantriebssysteme mit einstellbarer Drehzahl

• IEC 60601-1-2 für medizinische elektrische Geräte

Regulierungsbehörden setzen Grenzwerte für elektromagnetisches Rauschen durch, einschließlich derFederal Communications Commissionin den USA unter Titel 47 Teil 15.

Der anzuwendende Standard muss immer abhängig vom Endprodukt und Zielmarkt bestimmt werden.

Ein EMI-Filter kann dazu beitragen, die am Stromeingang des Geräts gemessenen leitungsgebundenen Emissionen zu reduzieren, und die Filterung unterstützt auch die Einhaltung von FCC undEMV-Vorschriftenggf.

Jedoch:

Das Hinzufügen eines EMI-Filters garantiert nicht automatisch, dass das Gerät die EMV-Prüfung besteht.

Die EMV-Leistung hängt außerdem ab von:

• PCB-Layout

• Erdung

• Chassisverklebung

• Abschirmung

• Kabelführung

• Kabellänge

• Schaltfrequenz

• Gehäusebau

• Filterinstallation

• Quellen- und Lastimpedanz

Daher muss das Gesamtsystem bewertet werden.

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2. Möglicherweise benötigen Sie einen EMI-Filter, da die Schaltelektronik Rauschen erzeugt

Moderne leistungselektronische Systeme funktionieren durch schnelles Schalten von Spannung und Strom.

Beispiele hierfür sind:

• SMPS-Netzteile

• VFDs

• Servoantriebe

• Solarwechselrichter

• Stromwandler zum Laden von Elektrofahrzeugen

• USV-Systeme

• Motorantriebe

• Batterieladegeräte

Durch schnelle Schaltflanken entstehen hochfrequente Stromanteile. Wenn die elektromagnetischen Störungen dieser Schaltkreise nicht kontrolliert werden, kann dies den zuverlässigen Betrieb beeinträchtigen.

Diese Rauschströme können in Stromleitungen, Chassisstrukturen, Signalleitungen, Kommunikationskabel und in der Nähe befindliche Geräte einkoppeln, sodass die Filterung auch die Signalintegrität verbessern kann, indem sie Übersprechen und Störsignale begrenzt.

Beispielsweise verwendet ein VFD, der einen Motor steuert, eine Hochgeschwindigkeits-Halbleiterschaltung, um eine Ausgangswellenform mit variabler Frequenz zu erzeugen.

Das resultierende System kann erhebliches Gleichtakt- und Gegentaktrauschen erzeugen.

Installation eines richtig ausgewähltenVFD-EMI-Filteram AC-Eingang kann dazu beitragen, leitungsgebundene Störungen zu reduzieren, die sich zurück zum Stromverteilungssystem ausbreiten. Eine geeignete Filterung kann außerdem empfindliche Mikroelektronik vor Spannungsspitzen und hochfrequentem Rauschen schützen und gleichzeitig die elektrische Belastung der angeschlossenen Elektronik reduzieren.

Bei VFD-Anwendungen sollte die Filterung zusammen mit Folgendem in Betracht gezogen werden:

• Abschirmung des Motorkabels

• Kabellänge

• Erdung

• PE-Verklebung

• Eingangsverkabelung

• Anforderungen an die ausgangsseitige Filterung

Ein Eingangs-EMI-Filter und eine Ausgangsdrossel, ein du/dt-Filter oder ein Sinuswellenfilter erfüllen unterschiedliche Funktionen und sollten nicht als austauschbare Komponenten betrachtet werden.

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3. Möglicherweise benötigen Sie einen EMI-Filter zum Schutz empfindlicher Elektronik

EMI ist nicht nur ein regulatorisches Problem.

Es kann auch zu einem Problem der Gerätezuverlässigkeit werden.

Moderne Maschinen enthalten häufig sensible elektronische Systeme wie:

• SPS

• Industriecomputer

• Encoder

• Sensoren

• Ethernet-Kommunikation

• CAN-Kommunikation

• Feldbusnetzwerke

• Messkreise

• Analoge Signaleingänge

• Mikrocontroller

Hochfrequenter Lärm, der in diese Systeme eindringt, kann zu folgenden Symptomen führen:

• Unerwartete SPS-Resets

• Kommunikationsfehler

• Sensorinstabilität

• Falsche Messungen

• Controllerfehler

• Encoderfehler

• Zeitweilige Geräteabschaltungen

• Unerklärliche Maschinenfehler in empfindlichen elektronischen Komponenten, wobei leitungsgebundene elektromagnetische Störungen manchmal vorübergehende oder dauerhafte Fehlfunktionen verursachen

Diese Symptome beweisen nicht automatisch, dass die Stromleitung der Störpfad ist.

Ingenieure sollten den Kopplungsmechanismus identifizieren, bevor sie eine Lösung auswählen.

Wenn die Störungen über den Stromeingang des Geräts geleitet werden, kann ein EMI-Filter als Teil der Korrekturmaßnahme dabei helfen, Störungen zu verhindern.

Für einphasige SPS-Schränke, Steuerungssysteme, Netzteile und ähnliche Geräte aeinphasiger EMI-Filterwird üblicherweise ausgewertet, wenn der AC-Eingang Teil des leitungsgebundenen Rauschpfads ist.

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4. Möglicherweise benötigen Sie einen EMI-Filter, um zu verhindern, dass Ihre Ausrüstung andere Geräte beeinträchtigt

EMV funktioniert in beide Richtungen.

Ihre Geräte sollten in ihrer elektromagnetischen Umgebung zuverlässig funktionieren, aber auch keine unzulässigen Störungen für andere Geräte verursachen. EMI-Filter tragen auch dazu bei, zu verhindern, dass ein Gerät Störungen aussendet, die sich auf in der Nähe befindliche Elektronik auswirken.

Stellen Sie sich einen industriellen Schaltschrank vor, der Folgendes enthält:

• VFDs

• Servoverstärker

• SPS

• 24-V-DC-Netzteile

• Industrielles Ethernet

• Sensoren

• Steuerrelais

Die Antriebe können erhebliche Schaltgeräusche erzeugen.

Ohne ordnungsgemäßes EMV-Design kann sich dieses Rauschen über gemeinsam genutzte Stromkabel ausbreiten oder in nahegelegene Signalkabel in Schränken einkoppeln, in denen sich viele Geräte die Verkabelung oder den gleichen Platz teilen.

Dies kann dazu führen, dass der Motorantrieb selbst ordnungsgemäß funktioniert, während ein anderer Teil der Maschine instabil wird.

Für leistungsstarke Industrieanlagen, die aus einem Drehstromnetz versorgt werden, entsprechend ausgewähltdreiphasige EMI-Filterkann dazu beitragen, die Ausbreitung von leitungsgebundenem Rauschen zwischen verrauschter Leistungselektronik und dem umgebenden elektrischen System zu reduzieren.

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5. Benötige ich trotzdem einen EMI-Filter, wenn mein Netzteil bereits die EMV-Anforderungen erfüllt?

Möglicherweise.

Dies ist ein wichtiges Thema für Gerätedesigner.

Ein Netzteil kann die EMV-Prüfung seines eigenen Herstellers unter einer definierten Laborkonfiguration bestehen.

Aber wenn dieses Netzteil in Ihrem Endgerät installiert wird, ändert sich die elektromagnetische Umgebung.

Ihr komplettes System kann außerdem Folgendes enthalten:

• Motoren

• Mikroprozessoren

• Lange Kabel

• Zeigt an

• Kommunikationsmodule

• Relais

• Schaltwandler

• Kühlventilatoren

• Andere Netzteile

Auch durch die räumliche Anordnung der Geräte können neue Kopplungswege entstehen.

Zum Beispiel:

Eingangskabel → Stromversorgung → Ausgangskabel

Wenn die Eingangs- und Ausgangskabel nahe beieinander verlegt werden, kann sich hochfrequentes Rauschen um das ursprüngliche Filternetzwerk herum einkoppeln.

Infolge:

Eine konforme Komponente macht nicht automatisch die gesamte Anlage EMV-konform.

Die endgültige Ausrüstung sollte daher auf Systemebene bewertet werden.

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6. Gleichtakt- und Gegentaktrauschen

Um zu verstehen, ob Sie einen EMI-Filter benötigen, ist es hilfreich, die beiden primären Modi des leitungsgebundenen Rauschens zu verstehen.

Gleichtaktrauschen

Gleichtaktstörungen treten im Allgemeinen auf mehreren Leitern relativ zum Gehäuse oder zur Erde auf, wobei unerwünschter Strom häufig über parasitäre Pfade zurückfließt.

Typische Quellen sind:

• Parasitäre Kapazität

• Schnelle Schaltflanken

• Motorkabelkupplung

• Kühlkörperkupplung

• Transformatorkapazität

Um diesem Rauschen eine Impedanz zu verleihen, wird üblicherweise eine Gleichtaktdrossel verwendet.

Y-Kondensatoren können einen Pfad mit niedriger Impedanz für hochfrequente Gleichtaktstörungen zur Schutzerde oder zum Gehäuse bereitstellen.

Die Werte von Y-Kondensatoren beeinflussen jedoch den Leckstrom und erfordern daher bei Anwendungen wie medizinischen Geräten besondere Aufmerksamkeit.

Differenzmodusrauschen

Zwischen den Leitern tritt Gegentaktrauschen auf.

Bei einem einphasigen Wechselstromsystem kann es beispielsweise zu Störungen zwischen Leitung und Neutralleiter kommen, sodass der Filter unerwünschte Ströme unterdrückt und gleichzeitig ermöglicht, dass die gewünschten Ströme weiterhin durch die Leiter fließen.

Bei der Differenzmodusfilterung handelt es sich üblicherweise um Folgendes:

• X Kondensatoren

• Differentialinduktivität

• Mehrstufige LC-Netzwerke

Viele kommerzielle EMI-Filter sind darauf ausgelegt, sowohl Gleichtakt- als auch Gegentaktstörungen zu dämpfen.

Die erforderliche Balance hängt von den gemessenen Geräuscheigenschaften des Geräts ab.

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7. Was passiert, wenn ich keinen EMI-Filter verwende?

Das Ergebnis hängt ganz von der Ausstattung ab.

Ein System ohne externen EMI-Filter funktioniert möglicherweise einwandfrei, wenn sein internes EMV-Design bereits für eine ausreichende Dämpfung sorgt.

In anderen Fällen kann eine unzureichende Filterung zu mehreren Problemen führen.

Prüfung der leitungsgebundenen Emissionen fehlgeschlagen

Das Gerät kann bei bestimmten Frequenzen die geltenden Grenzwerte überschreiten, was zu Störungen gegen EMV-Vorschriften oder andere geltende Regulierungsstandards führen kann.

Beeinträchtigung anderer Geräte

Rauschen kann sich über gemeinsam genutzte Wechsel- oder Gleichstromsysteme ausbreiten, und in Industrieumgebungen kann dieses sich ausbreitende Rauschen auch zum Datenverlust in verbundenen Systemen beitragen.

Kommunikationsinstabilität

In industriellen Kommunikationsnetzwerken kann es zu Fehlern kommen, wenn Rauschen in Kabel, Referenzen oder Netzteile eingekoppelt wird.

Controller- oder SPS-Problems

Bei empfindlicher Elektronik kann es unter bestimmten Störbedingungen zu Resets oder einem instabilen Betrieb kommen.

Zusätzliches EMV-Redesign

Werden übermäßige Emissionen spät im Zertifizierungsprozess entdeckt, können zusätzliche Filter, eine Neugestaltung der Leiterplatte, Änderungen an der Verkabelung, Abschirmung oder Gehäusemodifikationen erforderlich sein.

Aus diesem Grund sind EMV-Überlegungen in der Regel effektiver, wenn sie bereits in der Entwurfsphase berücksichtigt werden, da die Konstrukteure Filteroptionen und Testgeräte früher bewerten, um die Zertifizierungszyklen zu verkürzen, und nicht erst nach einem fehlgeschlagenen Abschlusstest.

8. Benötigt jedes elektronische Gerät einen EMI-Filter?

NEIN.

Nicht bei jedem Produkt ist automatisch ein externer EMI-Filter erforderlich.

Möglicherweise benötigen Sie keinen zusätzlichen externen Filter, wenn:

• Die vorhandene Stromversorgung verfügt über eine ausreichende Filterung

• Die interne Filterung erfüllt bereits die Systemanforderungen

• EMV-Tests bestätigen akzeptable Emissionen

• Das Gerät verfügt über rauscharme Schaltkreise

• Das Produkt hat keine nennenswerte Quelle für Schaltgeräusche

• Die Installation gewährleistet eine ausreichende EMV-Kontrolle

• Die geltenden Systemvoraussetzungen können bereits erfüllt werden

Die richtige Frage lautet daher nicht:

„Benötigt jedes elektronische Gerät einen EMI-Filter?“

Es ist:

„Benötigt dieses Gerät eine zusätzliche leitungsgebundene Geräuschdämpfung, um seine EMV- und Betriebsanforderungen zu erfüllen?“

Tests sind normalerweise die zuverlässigste Möglichkeit, diese Frage zu beantworten.

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9. Woher weiß ich, ob meine Ausrüstung einen EMI-Filter benötigt?

Nutzen Sie eine Kombination aus Entwurfsprüfung und Messung.

Ein praktischer Engineering-Prozess ist:

Schritt 1: Identifizieren Sie potenzielle Lärmquellen

Suchen:

• VFDs

• Servoantriebe

• Schaltnetzteile

• Wechselrichter

• Hochgeschwindigkeitsschaltgeräte

• Lange Motorkabel

• Hochleistungswandler

Schritt 2: Identifizieren Sie empfindliche Schaltkreise

Stellen Sie fest, ob die Ausrüstung Folgendes enthält:

• SPS

• Encoder

• Kommunikationsschnittstellen

• Präzise analoge Schaltungen

• Sensoren

• Medizinische Messkreise

Schritt 3: Bestimmen Sie die geltenden EMV-Anforderungen

Identifizieren:

• Produktkategorie

• Zielmarkt

• Installationsumgebung

• Erforderlicher EMV-Standard

• Emissionsgrenzwerte

• Immunitätsanforderungen

Tun Sie dies früh in der Produktentwicklung.

Schritt 4: Führen Sie einen EMV-Pre-Compliance-Test durch

Durch Tests kann festgestellt werden:

• Ob die leitungsgebundenen Emissionen die Grenzwerte überschreiten

• Bei welchen Frequenzen tritt das Problem auf?

• Wie viel Dämpfung kann erforderlich sein?

• Ob Gleichtakt- oder Gegentaktrauschen dominiert

Ein Testergebnis ist für die Filterauswahl weitaus nützlicher, als einfach zu sagen:

„Mein Gerät hat EMI.“

Schritt 5: Filterung bewerten

Vergleichen Sie die Problemfrequenzen mit den Einfügungsdämpfungseigenschaften des Filters.

Überprüfen Sie dann die Leistung der tatsächlichen Ausrüstung.

Denken Sie daran, dass Einfügungsdämpfungskurven im Datenblatt normalerweise unter definierten Laborimpedanzen gemessen werden.

Die tatsächliche Systemleistung kann abweichen, da die tatsächlichen Quellen- und Lastimpedanzen selten mit dem Testaufbau identisch sind.

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10. Welche Geräte verwenden üblicherweise EMI-Filter?

EMI-Filter spielen in verschiedenen Branchen und EMI-Filteranwendungen, bei denen Schaltelektronik und EMV-Anforderungen häufig vorkommen, eine entscheidende Rolle.

Industrielle Automatisierung

Zur typischen Ausrüstung gehören:

• SPS-Schaltschränke

• Servosysteme

• CNC-Maschinen

• Robotik

• Verpackungsmaschinen

• Industrielle Stromversorgungen

Die Filterung trägt dazu bei, Industrieanlagen in Schaltschränken und automatisierten Systemen vor elektromagnetischen Störungen zu schützen.

Abhängig vom Stromversorgungssystem und der Gerätearchitektur können einphasige oder dreiphasige EMI-Filter verwendet werden.

Für einen umfassenderen Überblick über EMV-Probleme in Fertigungsanlagen und Maschinensteuerungssystemen siehe DOREXSIndustrielle EMI-Filterlösungen.

Frequenzumrichter

VFD-Systeme in Hochleistungsanwendungen sind aufgrund der Hochgeschwindigkeits-Halbleiterschaltung erhebliche Rauschquellen.

Eine dreiphasige oder dedizierteVFD-EMI-Filterkann am AC-Eingang installiert werden.

Weitere EMV-Maßnahmen können sein:

• Richtige Erdung

• Geschirmte Motorkabel

• Kurze Klebeverbindungen

• Korrekte Kabeltrennung

• Geeignete Ausgabefilterung

Servoantriebssysteme

Servoverstärker können Schaltgeräusche erzeugen, während sie gleichzeitig in der Nähe empfindlicher Encoder- und Kommunikationsschaltkreise betrieben werden.

Eine gute Schrankaufteilung und Netzfilterung können daher wichtige Bestandteile des EMV-Designs sein.

Medizinische Ausrüstung

Medizinische Geräte im medizinischen Bereich können empfindliche Messelektronik mit strengen Ableitstrom- und EMV-Anforderungen kombinieren.

Die Filterauswahl muss daher beides berücksichtigen:

EMI-Dämpfung

Und

Leckstrom

Die Verwendung eines Filters mit übermäßiger Erdkapazität kann ungeeignet sein, selbst wenn seine Einfügungsdämpfungsleistung attraktiv erscheint. Eine geeignete Filterung trägt dazu bei, den zuverlässigen Betrieb empfindlicher medizinischer Geräte und die Patientensicherheit zu gewährleisten, und EMI-Filter werden in medizinischen Geräten verwendet, um die Sicherheit zu gewährleisten.

Schwere elektromagnetische Störungen können zum Ausfall wesentlicher medizinischer Geräte führen. Aus diesem Grund sind elektromagnetische Störfilter und die Einhaltung medizinischer Anforderungen von entscheidender Bedeutung. Entdecken Sie für diese Systeme DOREXSmedizinische EMI-Filterlösungen, einschließlich leckagearmer Konfigurationen für geeignete Anwendungen.

Laden von Elektrofahrzeugen, Stromversorgung und Stromumwandlung

Ladegeräte für Elektrofahrzeuge enthalten Hochleistungsumwandlungsstufen, Schaltgeräte, Kommunikationselektronik und AC/DC-Schnittstellen, die als leistungselektronische Systeme fungieren.

Abhängig von der Wandlerarchitektur und dem Rauschpfad kann eine EMI-Kontrolle an verschiedenen Stellen erforderlich sein. Durch die Filterung werden Störungen in der Leistungselektronik gemindert, um einen zuverlässigen Betrieb des Wandlersystems zu unterstützen.

Dies kann Folgendes umfassen:

• AC-Eingangsfilterung

• DC-seitige Filterung

• Kabelmanagement

• Abschirmung

• Erdung

Wo Störungen auf Gleichstromleitungen vorhanden sind, dediziertDC-EMI-Filterkann nach Spannung, Strom, Wandlerarchitektur und erforderlicher Dämpfung bewertet werden.

Kommunikationsausrüstung

Hochfrequenzrauschen in der Stromleitung kann empfindliche Kommunikations- und Datengeräte beeinträchtigen.

Je nach System können IEC-Eingangsfilter, Leiterplattenfilter, Gleichstromfilter oder am Gehäuse montierte Netzfilter ausgewählt werden.

Kompakte, mit Wechselstrom betriebene Geräte können auch a verwendenStromeingangsmoduldas den IEC-Eingang mit EMI-Filterung und je nach Konfiguration Funktionen wie Sicherung oder Schalten integriert, wobei einige kompakte Layouts je nach Verpackungsbeschränkungen diskrete Komponenten oder integrierte Module verwenden.

11. Wo sollte ein EMI-Filter installiert werden?

Für die Filterung des Stromeingangs sollte der Filter im Allgemeinen in der Nähe der Stelle installiert werden, an der Strom in das Gerätegehäuse eintritt.

Ein vereinfachtes Layout ist:

AC-Eingang → EMI-Filter → Ausrüstung/Stromrichter

statt:

AC-Eingang → Langes internes Kabel → EMI-Filter → Ausrüstung

Ziel ist es, zu verhindern, dass ungefilterte Leitungen zu einem internen Störkopplungspfad werden.

Wichtige Installationsprinzipien sind:

• Halten Sie die Eingangsverkabelung kurz

• Halten Sie die Ausgangsverdrahtung möglichst kurz

• Trennen Sie gefilterte und ungefilterte Kabel

• Vermeiden Sie es, Eingangs- und Ausgangsleiter gemeinsam zu verlegen

• Sorgen Sie für eine effektive Chassisverklebung

• Verwenden Sie bei hoher Frequenz einen Pfad mit niedriger Impedanz zum Gehäuse oder zur Erde

• Vermeiden Sie lange Erdungskabel

• Befolgen Sie die Montageempfehlungen des Filterherstellers

Ein falsch installierter guter Filter kann weit unter seinen Datenblattkapazitäten liegen, insbesondere bei Übertragungsleitungen, die aus längeren internen Verkabelungen und Kabelstrecken bestehen.

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12. Wie wähle ich den richtigen EMI-Filter aus?

Wählen Sie einen Filter nicht nur basierend auf der aktuellen Bewertung aus.

Bedenken Sie mindestens Folgendes:

Auswahlfaktor	Warum es wichtig ist
Betriebsspannung	Muss zum elektrischen System passen
Nennstrom	Muss einen kontinuierlichen Betriebsstrom unterstützen
Phasenkonfiguration	Einphasig, dreiphasig, dreiadrig, dreiphasig, vieradrig oder Gleichstrom
Rauschfrequenz	Bestimmt, wo eine Dämpfung erforderlich ist
Gleichtaktrauschen	Beeinflusst CM-Filteranforderungen
Differenzmodusrauschen	Beeinflusst die DM-Filteranforderungen
Einfügedämpfung	Zeigt die Dämpfung unter bestimmten Testbedingungen an
Leckstrom	Besonders wichtig bei medizinischen und sensiblen Anwendungen
Installationsraum	Bestimmt das mechanische Format, einschließlich Filter für die Schalttafelmontage, wenn Schrankintegration und -verklebung wichtig sind
Terminaltyp	Beeinflusst die Schrank- und Produktionsintegration
EMV-Standard	Definiert das Ziel auf Systemebene
Umfeld	Industrie, Medizin, Handel, Elektrofahrzeuge, Kommunikation usw.; Spezielle Anwendungen können die Auswahl aufgrund von Leckage-, Montage- und Compliance-Einschränkungen ebenfalls einschränken

Bei Geräten, die bereits einen EMV-Test nicht bestanden haben, sind die nützlichsten Informationen oft:

Spannung + Strom + Gerätetyp + Prüfergebnis + Fehlerhäufigkeit + Einbauraum

Dies liefert viel mehr technische Informationen als nur die aktuelle Bewertung.

Wenn Sie immer noch nicht wissen, welche Topologie geeignet ist, vergleichen Sie die verfügbarenEMI-/EMV-Filterkategorienbevor Sie ein bestimmtes Modell auswählen.

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13. Kann ich einfach einen größeren EMI-Filter installieren?

Nicht unbedingt.

Ein größerer oder stromstärkerer Filter sorgt nicht automatisch für eine bessere Rauschunterdrückung.

Die Wirksamkeit des Filters hängt ab von:

• Schaltungstopologie

• Induktivität

• Kapazität

• Anzahl der Stufen

• Gleichtakteigenschaften

• Eigenschaften des Differenzmodus

• Quellenimpedanz

• Lastimpedanz

• Installation

• Geräuschfrequenz

Wenn Sie beispielsweise einen 20-A-Filter durch einen physisch größeren 50-A-Filter ersetzen, ist keine bessere Dämpfung bei den Frequenzen gewährleistet, bei denen Ihre Ausrüstung ausfällt.

Der Filter sollte nach dem elektrischen und EMV-Problem und nicht nur nach der physikalischen Größe ausgewählt werden.

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14. Ist ein EMI-Filter dasselbe wie ein Überspannungsschutz?

NEIN.

Sie erfüllen unterschiedliche Funktionen.

Ein EMI-Filter dient in erster Linie dazu, unerwünschte hochfrequente leitungsgebundene Störungen zu dämpfen.

Ein Überspannungsschutzgerät soll energiereiche transiente Überspannungsereignisse bewältigen. Zum Beispiel Störungen durchBlitzeinschlägesind vom normalen hochfrequenten Rauschen getrennt, das ein EMI-Filter dämpfen soll.

Abhängig von der Ausstattung kann ein elektrisches Eingabesystem beides erfordern.

Ebenso sollte ein EMI-Filter nicht verwechselt werden mit:

• Leistungsschalter

• Sicherungen

• Harmonische Filter

• Leitungsdrosseln

• Trenntransformatoren

• dv/dt-Filter

• Sinusfilter

Jedes löst ein anderes elektrisches Problem.

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15. EMI-Filter vs. Netzdrossel: Was brauche ich?

Diese Frage stellt sich besonders häufig bei Motorantriebsanwendungen.

Eine Netzdrossel fügt in erster Linie dem Stromnetz Induktivität hinzu und kann dazu beitragen, bestimmte netzseitige Strom- und Netzqualitätsbedingungen zu bewältigen.

Ein EMI-Filter wurde speziell zur Dämpfung höherfrequenter elektromagnetischer Störungen entwickelt.

Ein System kann Folgendes verwenden:

Leitungsreaktor + EMI-Filter + VFD

je nach Designvorgaben.

Das eine sollte nicht automatisch das andere ersetzen.

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Wann sollten Sie den Einbau eines EMI-Filters in Betracht ziehen?

Sie sollten die EMI-Filterung untersuchen, wenn:

• Ihr Gerät besteht die leitungsgebundene Emissionsprüfung nicht

• Ein Frequenzumrichter oder Wechselrichter erzeugt übermäßiges Rauschen in der Stromleitung

• Beim Betrieb von Energieanlagen treten SPS- oder Steuerungsprobleme auf

• Die Kommunikation wird instabil, wenn Motoren oder Umrichter schalten

• Mehrere Geräte teilen sich das gleiche laute Stromversorgungssystem

• Ihre Ausrüstung enthält Hochgeschwindigkeits-Schaltleistungsstufen

• Die EMV-Leistung ändert sich nach der Integration eines konformen Netzteils

• Sie bereiten ein neues Produkt für die EMV-Prüfung vor

Der Filter sollte vorzugsweise beim Systementwurf berücksichtigt werden und nicht nur als Notfalllösung nach einem Zertifizierungsfehler behandelt werden.

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Warum EMI-Filter für OEM-Gerätehersteller wichtig sind

Für OEMs,hochwertige EMI-Filterkann EMV-Risiken, Wartungsaufwand und Zertifizierungsverzögerungen für OEM-Programme reduzieren.

EMV-Ausfälle im Spätstadium können zu Folgendem führen:

• Zusätzliche Ingenieurarbeiten

• Wiederholen Sie die Labortests

• Mechanische Neugestaltung

• PCB-Modifikationen

• Änderungen an der Verkabelung

• Verzögerte Produktzertifizierung

• Verzögerte Produktion

• Probleme im Außendienst

Die frühzeitige Berücksichtigung der Netzfilterung gibt Ingenieuren mehr Freiheit bei der Reservierung von Installationsraum, Erdungspunkten, geeigneten Anschlüssen, Kabeltrennung und geeigneter Filtertopologie und hilftKonstrukteurePlanen Sie die Verbindung und testen Sie den Zugang vor der Zertifizierung.

Dies kann eine spätere EMV-Optimierung erheblich erleichtern.

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DOREXS EMI-Filterlösungen

DOREXS bietetEMI- und EMC-Filterlösungenfür Gerätehersteller, Systemintegratoren und Anwendungen in den Bereichen Industrie, Medizin, Kommunikation und Unterhaltungselektronik.

Zu den verfügbaren Produktkategorien gehören:

• Einphasige EMI-Filter

• Dreiphasige EMI-Filter

• IEC-Eingangs-EMI-Filter

• DC-EMI-Filter

• PCB-EMI-Filter

• Durchführungs-EMI-Filter

• VFD-EMI-Filter

• Medizinische EMI-Filter

• Stromeingangsmodule

• Kundenspezifische EMI-Filter

Unterschiedliche Anwendungen erfordern unterschiedliche Filterstrategien.

Zum Beispiel:

Einphasige Industrieausrüstung→ Einphasiger EMI-Filter

Drehstrommotorantrieb oder Industriemaschine→ Dreiphasen- oder VFD-EMI-Filter

Kompaktes Gerät mit IEC-Stromanschluss→ IEC-Eingangs-EMI-Filter oder Stromeingangsmodul

Gleichstromwandler, Telekommunikations- oder Batteriesystem→ DC-EMI-Filter; Für geeignete AC- und DC-Netzfilteranforderungen sind auch passive EMI-Filter erhältlich.

Medizinische elektrische Geräte→ EMI-Filter mit geringer Leckage

DOREXS kann eine Filteranforderung basierend auf Folgendem bewerten:

Betriebsspannung + Maximalstrom + Stromversorgungssystem + Gerätetyp + EMV-Problem + Problemhäufigkeit + Leckstrombedarf + Installationsraum + Ziel-EMV-Anforderung

Wenn bereits eine EMV-Prüfung durchgeführt wurde, kann die Bereitstellung des Prüfberichts die Filterbewertung deutlich effektiver gestalten.

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Häufig gestellte Fragen

Warum brauche ich einen EMI-Filter?

Möglicherweise benötigen Sie einen EMI-Filter, um leitungsgebundenes elektromagnetisches Rauschen zu reduzieren, das von elektrischen Geräten erzeugt wird oder in dieses eindringt, und um zu verhindern, dass Geräte die Elektronik in der Nähe beeinträchtigen. Es kann auch die EMV-Leistung verbessern und die Geräuschausbreitung über Stromleitungen begrenzen.

Eine tiefere Einführung in die Technologie finden Sie unterWas ist ein EMI-Filter??.

Benötigt jedes Gerät einen EMI-Filter?

Nein. Einige Geräte verfügen bereits über eine ausreichende interne Filterung. Ob ein zusätzlicher EMI-Filter erforderlich ist, hängt vom Gerätedesign, den Geräuschquellen, den EMV-Anforderungen, der Installation und den Testergebnissen ab.

Benötige ich einen EMI-Filter, wenn mein Netzteil bereits über einen verfügt?

Möglicherweise. Ein Netzteil kann in der Testkonfiguration seines Herstellers die EMV-Anforderungen erfüllen, während die gesamte Ausrüstung zusätzliche Geräusche erzeugen kann, nachdem Motoren, Prozessoren, Kabel, Wandler und andere Komponenten hinzugefügt wurden.

Woher weiß ich, ob meine Ausrüstung einen EMI-Filter benötigt?

Überprüfen Sie Ihre Lärmquellen und EMV-Anforderungen und führen Sie Vorabprüfungen durch. Wenn leitungsgebundene Emissionen die geltenden Grenzwerte überschreiten oder Netzstörungen den Systembetrieb beeinträchtigen, ist möglicherweise eine zusätzliche Filterung erforderlich.

Benötigen VFDs EMI-Filter?

Viele VFD-Installationen verwenden dedizierte Eingangs-EMI-Filter, da Hochgeschwindigkeitsschaltungen erhebliche leitungsgebundene Störungen erzeugen können. Die endgültige Anforderung hängt vom Antrieb, der Installation, der Kabelkonfiguration, der Umgebung und den geltenden EMV-Anforderungen ab.

Passende eingangsseitige Lösungen finden Sie im DOREXSDF2 EMI-Filter für VFD.

Wo sollte ein EMI-Filter installiert werden?

Für die Filterung des Stromeingangs von Geräten installieren Sie den Filter in der Nähe des Stromeingangspunkts, halten Sie die Verbindungen kurz, sorgen Sie für eine effektive Gehäuseverbindung und trennen Sie gefilterte und ungefilterte Verkabelung physisch.

Kann ein EMI-Filter alle elektrischen Störungen stoppen?

Nein. EMI-Filter bekämpfen hauptsächlich leitungsgebundene Störungen auf den Leitungen, für die sie konzipiert sindStrahlungsemissionenwerden typischerweise mit Abschirmungen und Layoutänderungen gehandhabt. Abgestrahlte Störungen, schlechte Erdung, PCB-Layoutprobleme, Kabelkopplung und Abschirmungsprobleme erfordern möglicherweise zusätzliche EMV-Maßnahmen.

Wie wähle ich den richtigen EMI-Filter aus?

Beginnen Sie mit Betriebsspannung, maximalem Strom, Phasenkonfiguration, Rauschfrequenz, Anforderungen an die Einfügungsdämpfung, Leckstrombegrenzung, mechanischer Installation und geltenden EMV-Anforderungen.

Für die Filterauswahl sind insbesondere aktuelle EMV-Testdaten wertvoll.

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Fazit: Brauchen Sie wirklich einen EMI-Filter?

Also,Warum brauchen Sie einen EMI-Filter?

Der wichtigste Grund liegt nicht einfach darin, dass ein elektrisches Produkt „einen Filter haben sollte“.

Sie benötigen einen, wenn Ihr System eine zusätzliche Dämpfung leitungsgebundener elektromagnetischer Störungen erfordert.

Diese Anforderung kann kommen von:

• Grenzwerte für EMV-Emissionen

• Durch die Schaltelektronik erzeugtes Rauschen

• Empfindliche Steuerkreise

• Kommunikationsprobleme

• Interaktion zwischen mehreren Geräten

• EMV-Prüfung auf Systemebene

Und in manchen Systemen ist ein zusätzlicher Außenfilter möglicherweise überhaupt nicht erforderlich.

Der beste Ansatz ist daher:

Identifizieren Sie das Geräusch → Messen Sie das Problem → Bestimmen Sie die erforderliche Dämpfung → Wählen Sie den Filter aus → Installieren Sie ihn richtig → Testen Sie das gesamte System erneut.

Dieser Entwicklungsprozess ist wesentlich zuverlässiger als die Auswahl eines EMI-Filters, der nur auf Spannung und Strom basiert.

Wenn Sie bereit sind, eine geeignete Konfiguration zu evaluieren, beginnen Sie mit dem DOREXSProduktkategorien für EMI-/EMV-Filterund wählen Sie den Filtertyp entsprechend Ihrem Stromversorgungssystem, Strom, Gerätearchitektur und EMV-Problem aus.

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Benötigen Sie Hilfe bei der Feststellung, ob Ihre Ausrüstung einen EMI-Filter benötigt?

Wenn Sie Industrieanlagen, ein Motorantriebssystem, medizinische Elektronik, Ladegeräte für Elektrofahrzeuge, Kommunikationshardware oder ein anderes leistungselektronisches Produkt entwickeln, kann DOREXS Ihnen bei der Bewertung Ihrer Anforderungen an die EMI-Filterung in Stromleitungen helfen.

Bieten:

Betriebsspannung
Maximaler Strom
Energiesystem
Gerätetyp
EMV-Problem oder Testergebnis
Problemhäufigkeit
Installationsraum
Gezielte EMV-Anforderung

Die Ingenieure von DOREXS können eine standardmäßige oder kundenspezifische EMI-Filterlösung für weitere Evaluierungen und Tests auf Systemebene empfehlen.

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