Forschung und Anwendung eines aktiven Gleichtakt-EMI-Filters für Schaltnetzteile
Forschung und Anwendung eines aktiven Gleichtakt-EMI-Filters für Schaltnetzteile
Aufgrund der hohen Leistungsdichte, hohen Schaltfrequenz und kompakten Bauweise von Schaltnetzteilen werden höhere Anforderungen an deren elektromagnetische Verträglichkeit gestellt.
Die meisten herkömmlichen Schaltnetzteile verwenden einstufige oder mehrstufige passive Filter, die aus diskreten Gleichtaktinduktivitäten, Gegentaktinduktivitäten, X-, Y-Kondensatoren usw. bestehen. Diese Filter verwenden viele passive Komponenten. Wie Filterinduktivitäten und Kondensatoren.
Viele einstufige Filter können die Anforderungen an die Batteriekompatibilität nicht erfüllen und es müssen zwei oder mehr Stufen verwendet werden, was die Größe des passiven Filters und damit die Verluste erhöht.
Da außerdem Verteilungsparameter wie verteilte Kapazität und Leitungsinduktivität passiver Komponenten einen großen Einfluss auf die Filterwirkung haben, insbesondere im Hochfrequenzbereich, werden die Auswirkungen dieser Verteilungsparameter schwerwiegender und schwieriger zu kontrollieren sein. In diesem Fall werden die Hochfrequenzfiltereigenschaften gedämpft.
Als Hauptbestandteil von Gleichtakt- und Gegentaktfilterinduktivitäten – dem Magnetkern – weisen seine elektromagnetischen Parameter frequenzverändernde Eigenschaften auf, und die Leistung des Magnetkerns selbst wird auch durch das technologische Niveau und die Produktionsmaterialien begrenzt. Diese Einschränkung führt zu Einschränkungen bei der Anwendung von Magnetkernen.
Im Allgemeinen traditionell passivEMI-Filterhabe folgende Mängel:
- Aufgrund seiner großen Größe und hohen Kosten kann es den zunehmenden Miniaturisierungs- und Hochdichteanforderungen von Schaltnetzteilen nicht gerecht werden.
- Das Dämpfungsband des passiven Filters ist schmal und im Niederfrequenzband muss der Einfügungsverlust durch Erhöhung der Induktivitäts- und Kapazitätswerte erhöht werden.
- Das heutige Schaltnetzteil muss ein umweltfreundliches Netzteil mit geringer Größe, geringem Gewicht, hohem Wirkungsgrad, hoher Zuverlässigkeit und hoher Leistungsdichte sein. Aufgrund des Filters als wichtiger Bestandteil des Schaltnetzteils ist die Volumenreduzierung jedoch begrenzt. Daher wird die Entwicklung von Schaltnetzteilen eingeschränkt.
Die Unzulänglichkeiten passiver Filter werden den Anforderungen der Filtertechnologie angesichts der immer schwerwiegenderen Elektrosmogverschmutzung von heute nicht mehr genügen. Darüber hinaus verfügt der aktive EMI-Filter über eine aktive Eliminierungstechnologie, die den EMI-Störstrom effektiv unterdrückt. Und es kann dynamisch kompensiert und angepasst werden, ohne die Stabilität des Systems zu beeinträchtigen.
Darüber hinaus verwenden aktive EMI-Filter im Vergleich zu passiven Filtern Halbleiterbauelemente und elektronische Schaltkreise, wodurch sie kleiner und leichter werden, was sich positiv auf die integrierte Verpackung auswirkt. Es wird also zu einem neuen Entwicklungstrend.
Grundprinzipien des aktiven GleichtaktmodusEMI-Filter
Aktive EMI-Filter kompensieren Rauschsignale im Wesentlichen in Echtzeit. Das Grundprinzip besteht darin, zuerst das Gleichtaktsignal abzutasten und dann die Rückmeldung weiterzuleiten. Dynamische Ausgabe eines Kompensationsstroms (Spannung), der dem abgetasteten Rauschstrom (Spannung) entspricht, jedoch in die entgegengesetzte Richtung. Es stellt tatsächlich eine interne Schleife mit sehr niedriger Impedanz für den Gleichtaktstrom bereit.
EMI-Filter sind ein wirksames Mittel zum Schutz vor den schädlichen Auswirkungen elektromagnetischer Störungen. Wenn sie an Geräte oder Schaltkreise angeschlossen werden, können EMI-Filter durch Leitung übertragenes elektromagnetisches Rauschen unterdrücken. Diese Filter entfernen unerwünschten Strom, der durch Leitungen oder Kabel geleitet wird, und ermöglichen gleichzeitig den ungehinderten Fluss gewünschter Ströme. EMI-Filter, die Störungen aus dem Netz unterdrücken, werden auch als EMI-Netzfilter bezeichnet.
Die meisten elektromagnetischen Störungen liegen in einem höheren Frequenzbereich, daher sind EMI-Filter häufig Tiefpassfilter, die hohe Frequenzen herausfiltern und niedrigere Frequenzen durchlassen. Verschiedene EMI-Netzfilter unterdrücken bestimmte Rauschfrequenzen, während andere ungehindert fließen können. Nach dem Filtervorgang werden elektromagnetische Störungen vom Gerät weg und zum Boden abgeleitet. Einige EMI-Filter können auch unerwünschte Ströme zurück zur Rauschquelle leiten oder absorbieren.
Da EMI-Filter nur vor leitungsgebundenen EMI schützen, werden sie häufig mit Abschirmungen kombiniert, die abgestrahlte EMI blockieren. Auch ein ungeschirmter EMI-Filter kann Geräusche über die Luft übertragen und das Gerät beschädigen. Von einem Kabel auf der einen Seite des EMI-Filters kann Rauschen ausgehen und dann durch erneute Kopplung mit dem Kabel auf der anderen Seite zum Gerät gelangen.
Durch das Hinzufügen einer Abschirmung am Befestigungspunkt des elektromagnetischen Interferenzfilters können alle Formen von elektromagnetischen Störungen wirksam blockiert werden. Wenn jedoch nur eine kurze Leiterlänge zwischen dem Filter und der EMI-Quelle vorhanden ist, kann die alleinige Verwendung eines Filters ausreichend sein.
DOREXS Fertigung aufEMI-Filter
DOREXS verfügt über langjährige Erfahrung in der Herstellung von EMI-Filtern und beherrscht die Anwendung von EMI-Filtern in Schaltnetzteilen.
Darüber hinaus verfügt DOREXS über mehrere Produktzertifizierungen, darunterCE, ISO9001, ULund andere Zertifizierungen, die den technischen Anforderungen europäischer und amerikanischer Länder entsprechen.
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