Einfügungsdämpfung und Leistung bei der EMI-Filterung

Der KnowlesCapacitors-Blog erklärt Einfügungsdämpfung und Leistung bei der EMI-Filterung im Artikel von Peter Mathews.

Um internationale Gesetze wie die EU-Richtlinie über EMV oder die FCC einzuhalten, ist die EMI-Filterung ein wesentliches Element des Gerätedesigns. Hier werden wir die EMI-Filterung durch Einfügungsdämpfung und Filterleistung weiter untersuchen.

Die Einfügedämpfungsleistung zeigt die Signaldämpfung bei jeder gegebenen Frequenz. Als Metrik ist die Einfügungsdämpfung am nützlichsten als Anhaltspunkt für den Filterauswahlprozess; Die tatsächliche Leistung im Betrieb kann je nach Schaltungseigenschaften variieren.

Die Einfügedämpfung wird durch die folgenden Faktoren bestimmt:

• Elektrische Konfiguration
• Quell-/Lastimpedanzen
• Strom laden
• Keramische dielektrische Materialien
• Erdungsimpedanz
• Abschirmungsintegrität

Elektrische Konfiguration

Die Wahl der elektrischen Konfiguration für einen Filter (die Kombination aus Kondensator und Induktivität) hängt hauptsächlich von der Quellen- und Lastimpedanz ab. Die Werte für die Einfügungsdämpfung werden normalerweise für eine 50--Quelle und einen 50--Lastkreis veröffentlicht. Die Impedanz wird in Wirklichkeit wahrscheinlich anders sein, als die Zahlen implizieren, und könnte eine Zunahme oder Abnahme der Einfügungsdämpfung verursachen. Die elektrische Konfiguration des Filters sollte so gewählt werden, dass die Filterleistung für ein bestimmtes Quell-/Lastimpedanzszenario optimiert wird.

Zu den üblichen Arten von elektrischen Konfigurationen, die in Durchführungsfiltern verfügbar sind, gehören:

Mehrelementfilter

Enthält mehr als 3 Elemente, zum Beispiel L-C-L-C-L-Filter (das Hinzufügen weiterer Elemente erhöht die Steilheit der Einfügedämpfungskurve)

Aktuell laden

Der Einfluss des Laststroms auf die Einfügungsdämpfung wird maßgeblich durch die Eigenschaften der verwendeten Filterelemente bestimmt. Bei Filterschaltungen mit induktiven Elementen kann die Einfügungsdämpfung bei Verwendung von Ferrit-Induktivitäten erheblich reduziert werden; Ferritmaterial sättigt sich mit Strom. Die Reduzierung der Einfügungsdämpfung hängt vom Strom und den Eigenschaften des jeweiligen Ferritmaterials ab. In extremen Fällen wird der Ferrit unwirksam und die Einfügedämpfung scheint die gleiche wie bei einem C-Filter zu sein.

Filter auswählen

Bei der Auswahl eines Filters sind die elektrische Konfiguration, die physikalische Implementierung und das Material (d. h. der dielektrische Typ) alle wichtige Überlegungen. Die in Abbildung 1 gezeigte Dämpfungskurve zeigt die verschiedenen physikalischen Implementierungen der oben beschriebenen elektrischen Konfigurationen. Sie werden feststellen, dass ein einfacher Chipfilter bei hohen Frequenzen die geringste Dämpfung bietet. Wenn Sie eines dieser Merkmale einzeln betrachten, kann dies bei Ihrem Auswahlprozess irreführend sein.

Betrachtet man wiederum das Bauteil selbst, weisen verschiedene Kategorien von keramischen Materialien unterschiedliche Leistungsmerkmale auf. Wenn beispielsweise die Dielektrizitätskonstante (und damit der Wert der Filterkapazität) zunimmt, verschlechtert sich die Stabilität. Spezifische Betriebs- und Umgebungsparameter – einschließlich Temperatur, Spannung, Frequenz und Zeit (Alterung) – können die Dielektrizitätskonstante beeinflussen.

Wie in Abbildung 2 zusammengefasst, werden die drei Hauptklassifizierungen keramischer Dielektrikums, die bei der Herstellung von EMI-Filtern verwendet werden, im Allgemeinen als ultrastabil (C0G/NP0), stabil (X7R) und universell (Z5U, Y5V oder X7W) bezeichnet.

C0G/NP0 – Ultrastabil Die meisten Materialparameter bleiben von Temperatur, Spannung, Frequenz oder Zeit unberührt Materialparameter sind relativ stabil in Bezug auf Temperatur, Spannung, Frequenz und ZeitTypische Dielektrizitätskonstanten liegen in der Größenordnung von 2.000 bis 4.000, was weit höhere Kapazitätswerte für eine gegebene Kondensatorgröße ermöglicht, als sie mit C0G/NP0-Materialien erzielt werden können. VC) ist entscheidend, Knowles Precision Devices kann auch Teile mit BX (2X1)- und BZ (2C1) VC-Eigenschaften unterstützenZ5U/Y5V/X7W – General Purpose Die Materialparameter sind stark eingeschränkt und die Leistung bei angelegter Spannung kann ernsthaft beeinträchtigt werden.Hinweis:Knowles Precision Devices verwendet in seinen Standardbereichen nur die leistungsstärkeren C0G/NP0 und X7R

Spreizung der Kapazitätswerte

Auch die Kapazität eines Keramikkondensators ändert sich durch variierende Temperatur, angelegte Spannung und Alter. Die endgültige Kapazität kann je nach Materialtyp und den in Abbildung 2 angegebenen Eigenschaften in einen Bereich von Werten fallen. Wenn sich die Kapazität verringert, sinkt jedoch auch die Einfügedämpfungsleistung.

vorgestellte Bildquelle:KnowlesCapacitors-Durchführung