Ako funguje EMC filter?

Zdroje rušenia

Typickým zdrojom rušenia sú v súčasnosti napríklad IGBT invertory pre riadenie motorov a spínané napájacie zdroje. Obe zariadenia pri svojej činnosti generujú napätia a prúdy so strmými hranami. Spektrum rušenia pokrýva celú oblasť 0,15 až 30MHz, kde sa meria rušenie šíriace sa po vedení a 30 až 1000MHz, kde sa meria rušenie šíriace sa vyžarovaním.

Rozdielový (symetrický) mód rušenia
Pre nízke frekvencie, rádovo do stoviek kHz sa rušenie šíri rovnakým spôsobom ako napájanie. Prúd tečie v slučke tvorenej vodičmi L a N.

Súhlasný (asymetrický) mód rušenia
Pre vyššie frekvencie, nad 1MHz, parazitné kapacity v zdroji rušenia a rušenom zariadení vytvárajú rušivý prúd cez zemný obvod. Tento súhlasný prúd tečie smerom k rušenému zariadeniu po oboch napájacích vodičoch a vracia sa do zdroja rušenia cez zem.

Typický EMC filter

Prúdovo kompenzovaná tlmivka
Tlmivka obsahuje dve vinutia na spoločnom jadre. Koeficient väzby medzi L1 a L2 je k=M/(L1*L2)^0,5, kde M je vzájomná indukčnosť medzi L1 a L2. V ideálnom prípade je L1=L2 a k=L/M

Pri normálnej prevádzke a pre rozdielový mód rušenia je magnetický tok v jadre vyvolaný prúdom cez L1 kompenzovaný prúdom tečúcim cez L2 v opačnom smere. V tomto prípade bude L1=L2=0.5*Ldm=L-M. Pre typickú toroidnú prúdovo kompenzovanú tlmivku sa M blíži k L a Ldm ~ 1% L.

Pri súhlasnom móde rušenia tečú prúdy cez L1 a L2 v tom istom smere, L1=L2=LCM=L+M

Meranie útlmu filtra

Útlm vyjadruje mieru účinnosti filtra. Skúšobný postup používaný na meranie útlmu bol aktualizovaný v publikácii IEC CISPR 17 v roku 2011 a bol uverejnený ako norma EN 55017. Výstupná impedancia zdroja Z0 a zaťažovacia impedancia filtra Z2 je 50 Ohm.

Útlm filtra závisí na impedancii zdroja rušenia a zaťažovacej impedancii. V praxi impedancia zdroja rušenia nie je známa a zaťažovacia impedancia filtra tiež nie je 50 Ohm. Grafy útlmu publikované v datasheete sa teda dajú použiť iba na porovnávanie filtrov navzájom. Nedá sa z nich odhadnúť útlm filtra v reálnej situácii.

Pre lepšiu charakterizáciu útlmu pri rozdielovom móde rušenia navrhuje IEC CISPR 17 merať filter s impedanciou zdroja rušenia 0,1Ohm a zaťažovacou impedanciou 100Ohm a naopak. Tento spôsob merania aproximuje najhorší prípad.

Z grafu útlmu filtra série FMAB NEO 5500.2637.01 je zrejmé, že potlačenie rušenia v rozdielovom móde môže byť v najhoršom prípade o 20 až 30dB menšie. Graf súčasne ukazuje, že pre frekvencie 20 až 50kHz je útlm záporný, ak by niektorá harmonická zložka rušenia padla do tohto pásma, nebude potlačená ale zosilnená!

Záver

Pre odhad útlmu pre frekvencie do 1MHz (rozdielový mód) je vhodné uvažovať s grafom 0,1/100Ohm. Nad frekvenciou 1MHz prevláda súhlasný mód rušenia a 50Ohm meranie sa približuje skutočnému útlmu EMC filtra.

Máte záujem o viac informácií k produktom Schurter alebo o technické poradenstvo pri výbere produktu?
Prípadne máte inú otázku či požiadavku? Prosím, vyplňte nasledujúci formulár, radi vám pomôžeme.