W jaki sposób działa filtr EMC?

Źródła zaburzeń

Typowe źródła zaburzeń EMC to na przykład inwertery IGBT do sterowania silnikami i zasilacze impulsowe. Podczas pracy obydwa urządzenia mogą generować napięcia i prądy z ostrymi zboczami. Spektrum zaburzeń obejmuje cały zakres nominalny 0,15 do 30MHz, w którym mierzona jest emisja przewodzona oraz 30 do 1000MHz, w którym mierzona jest emisja promieniowana.

Zaburzenia trybu różnicowego (symetryczne)
W przypadku niskich częstotliwości, rzędu kilkuset kHz, zaburzenia rozprzestrzeniają się w taki sam sposób, jak napięcie zasilania. Prąd płynie w pętli utworzonej przez przewodniki L i N.

Zaburzenia trybu wspólnego (asymetryczne)
Dla wyższych częstotliwości, przekraczających 1MHz, pojemności pasożytnicze źródła zasilania i zakłócane urządzenie również generują prąd zaburzeniowy w obwodzie masy. Ten prąd zaburzeniowy trybu wspólnego płynie w kierunku zakłócanego urządzenia wzdłuż podłączonych przewodów i powraca do źródła zaburzeń poprzez przewód masy.

Typowy filtr EMC

Dławik sygnału współbieżnego
Dławik sygnału współbieżnego posiada dwa uzwojenia na tym samym rdzeniu. Współczynnik sprzężenia pomiędzy L1 i L2 wynosi k=M/(L1*L2)^0,5, gdzie M oznacza indukcyjność wzajemną pomiędzy L1 i L2. W idealnym przypadku L1=L2 i k=L/M

W normalnym trybie pracy oraz w trybie interferencji różnicowych strumień magnetyczny wytwarzany przez prąd przez L1 jest kompensowany przez prąd przepływający przez L2 w kierunku przeciwnym. W takim przypadku L1=L2=0,5*L DM =L-M

W przypadku typowego toroidalnego dławika trybu wspólnego M zbliża się do L i L DM ~1%L. W przypadku zaburzeń trybu wspólnego prądy płyną przez L1 i L2 w tym samym kierunku, L1=L2=L CM =L+M

Pomiar tłumienności wtrąceniowej filtra

Tłumienność wtrąceniowa stanowi miarę wydajności filtra. Procedura testowa służąca do pomiaru tłumienności wtrąceniowej została zaktualizowana w publikacji CISPR 17 w 2011 roku i opublikowana jako norma EN 55017. Impedancja wyjściowa generatora Z 0 i obciążenie filtra Z 2 wynosi 50 omów.

Tłumienność wtrąceniowa filtra zależy od impedancji źródła zaburzeń i impedancji obciążenia. W praktyce, impedancja wyjściowa źródła zaburzeń nie jest znana, a obciążenie filtra nie wynosi 50 omów. Dlatego wykresy tłumienności wtrąceniowej publikowane w danych technicznych mogą być wykorzystywane wyłącznie do porównywania filtrów względem siebie. Na podstawie tych wykresów nie jest możliwe oszacowanie tłumienia filtra w rzeczywistej sytuacji.

Aby lepiej scharakteryzować tłumienie w trybie zaburzeń różnicowych, norma IEC CISPR 17 proponuje mierzyć filtr za pomocą źródła zaburzeń o impedancji 0,1 oma i impedancji obciążenia 100 omów i vice versa. Ta metoda pomiaru zbliżona jest do najgorszego przypadku.

Z wykresu tłumienności wtrąceniowej FMAB NEO 5500.2637.01 wynika, że tłumienie zaburzeń trybu różnicowego może być w najgorszym przypadku niższe o 20-30 dB. Wykres pokazuje również, że w przypadku zakresu częstotliwości od 20 do 50 kHz tłumienie ma wartość ujemną. Jeżeli jakakolwiek składowa harmoniczna zaburzenia będzie mieścić się w powyższym zakresie, zaburzenie nie zostanie wytłumione, ale wzmocnione!

Podsumowanie

W celu oszacowania tłumienia dla częstotliwości do 1MHz (tryb różnicowy), wskazane jest rozważenie wykresu 0,1/100 omów. Powyżej częstotliwości 1MHz przeważają zaburzenia trybu wspólnego, a wykres 50 omów jest zbliżony do rzeczywistej tłumienności filtra.

W celu uzyskania dodatkowych informacji na temat produktów firmy Schurter prosimy o kontakt pod adresem schurter@soselectronic.com