Anwendung von Gleichtaktdrosseln und elektromagnetischen Interferenzfiltern

Prinzip der Gleichtaktdrosseln

Gleichtaktdrosseln (CMCs) sind hochwirksam im Umgang mit Gleichtakt-Störsignalen. Ihr Funktionsprinzip umfasst:
• Gleichtaktstörung: Wenn Gleichtaktstörströme durch eine Gleichtaktdrossel fließen, ist die magnetische Flussrichtung in beiden Spulen gleich. Dadurch erhöht sich die Gesamtinduktivität aufgrund der Kopplung schnell, was eine große induktive Reaktanz gegenüber Gleichtaktsignalen darstellt und deren Durchgang erschwert. Aus diesem Grund wird eine Gleichtaktdrossel auch Gleichtaktdrosselspule genannt.
• Differenzialmodus-Störung: Bei Störsignalen im Gegentaktmodus (d. h. Störungen im Gegentaktmodus) heben sich die magnetischen Flüsse gegenseitig auf, was zu einer kleinen Induktivität führt und so Gegentaktsignale ohne Dämpfung durchlässt.
Die beiden Spulen einer Gleichtaktdrossel sind auf einen verlustarmen Ferritkern mit hoher Permeabilität gewickelt. Wenn Strom durch die Spulen fließt, verstärken sich ihre Magnetfelder gegenseitig. Die Induktivität einer Gleichtaktdrossel hängt mit dem Nennstrom des EMI-Filters zusammen.

X-Kondensatoren und Y-Kondensatoren
• X-Kondensatoren: Mit einer Kapazität von 0.01 μF bis 0.47 μF werden diese hauptsächlich zum Filtern von Störungen im Differenzmodus verwendet.
• Y-Kondensatoren: An das Ausgangsende angeschlossen und mit dem Mittelpunkt geerdet, unterdrücken sie effektiv Gleichtaktstörungen. Ihre Kapazität reicht von 2200pF bis 0.1μF. Um den Leckstrom zu reduzieren, sollte die Kapazität 0.1μF nicht überschreiten.

Hauptfunktionen von Gleichtaktdrosseln

• Unterdrückung von Gleichtaktstörungen: Gleichtaktdrosseln bieten Gleichtaktstörungen eine hohe Impedanz und verhindern so, dass sie sich auf andere Teile ausbreiten. Die Kopplung zwischen den Spulen erzeugt eine Schleife mit hoher Impedanz für Gleichtaktsignale und blockiert die Ausbreitung von Gleichtaktstörungen.
• Verbesserung der Signalqualität: Durch die Reduzierung elektromagnetischer Strahlung und Gleichtaktrauschen in empfindlichen Schaltkreisen verbessern Gleichtaktdrosseln die Signalqualität. In Kommunikationssystemen und Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen verringern sie Signalverzerrungen und Übersprechen und verbessern so Zuverlässigkeit und Übertragungsgeschwindigkeit.
• EMI-Unterdrückung: Als Teil eines Filters Gleichtaktdrosseln Unterdrücken Sie wirksam die von elektronischen Geräten erzeugten elektromagnetischen Störungen (EMI) und reduzieren Sie die elektromagnetische Strahlung, die durch hochfrequente Schwingungen, Schaltstörungen und Stromversorgungsrauschen verursacht wird.
• Lösen von Signalintegritätsproblemen: In Hochgeschwindigkeitsdatenleitungen beheben Gleichtaktdrosseln Probleme der Signalintegrität und des Übersprechens, indem sie eine geeignete Impedanzanpassung und Gleichtaktunterdrückung bieten, um eine genaue und stabile Signalübertragung zu gewährleisten.
• Verbesserung der Systemstabilität: In Anwendungen wie Frequenzumrichtern unterdrücken Gleichtaktdrosseln wirksam Gleichtaktstörungen, die durch Stromversorgungsrauschen und Schaltstörungen verursacht werden, und verbessern so die Systemstabilität und -zuverlässigkeit.

Rolle elektromagnetischer Interferenzfilter

Stromversorgungsrauschen ist eine Art elektromagnetischer Störung mit einem leitungsgebundenen Rauschspektrum von 10 kHz bis 30 MHz und bis zu 150 MHz. Abhängig von der Ausbreitungsrichtung wird Stromversorgungsrauschen in folgende Kategorien eingeteilt:
• Externe Störungen: Von Stromleitungen ausgehendes Rauschen.
• Internes Rauschen: Rauschen, das von elektronischen Geräten erzeugt und über Stromleitungen geleitet wird.
Bei diesen Geräuschen handelt es sich um bidirektionale Störsignale, bei denen elektronische Geräte sowohl Geräuschquellen als auch betroffene Objekte sind.

Arten von Rauschstörungen
• Differenzialmodus-Interferenz: Rauschen zwischen zwei Stromleitungen, hauptsächlich unter 200 Hz.
• Gleichtaktstörung: Rauschen zwischen zwei Stromleitungen und der Erde, hauptsächlich über 1 MHz.

Elektromagnetische Interferenzfilter müssen die Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit erfüllen und als bidirektionale HF-Filter funktionieren. Zu den spezifischen Anforderungen gehören:
• Filtern externer Störungen: Filter sollen externe elektromagnetische Störungen eliminieren, die durch Wechselstromleitungen entstehen.
• Unterdrückung interner Störungen: Filter sollen verhindern, dass das Gerät selbst Störgeräusche aussendet.
Durch die Erfüllung dieser Anforderungen unterdrücken Gleichtaktdrosseln und elektromagnetische Interferenzfilter wirksam elektromagnetische Störungen und gewährleisten so den normalen Betrieb elektronischer Geräte.

Schlussfolgerung
Gleichtaktdrosseln und elektromagnetische Interferenzfilter spielen in elektronischen Geräten eine entscheidende Rolle. Gleichtaktdrosseln verbessern die Signalzuverlässigkeit und Übertragungsgeschwindigkeit, indem sie Gleichtaktrauschen unterdrücken und die Signalqualität verbessern. Elektromagnetische Interferenzfilter stellen sicher, dass Geräte frei von externen Störungen sind und verhindern gleichzeitig, dass sie Störsignale aussenden. Die ordnungsgemäße Anwendung dieser Komponenten kann die Stabilität und Leistung elektronischer Systeme erheblich verbessern.

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