Ich muss ein EMV Filter dimensionieren. Jetzt treten aber ab ca. 40MHz parasitäre Effekte auf die meine Brechnung zu nichte machen. Dachte deshalb dran das Ganze zu simulieren. Hat jemand schon Erfahrung was alles berücksichtigt werden muss um ein aussagekräftiges Modell zu bekommen?
Auf jeden Fall solltest du die Resonanzen der Bauteile berücksichtigen. Aus der Resonanzfrequenz kannst du dir schonmal ein parasitäres Element berechnen, beim Kondensator die parasitäre Serieninduktivität und bei den Induktivitäten die parasitäre Parallelkapazität. Zusätzlich wäre es noch gut bei den Bauteilen einen Serienwiderstand zu berücksichtigen, damit der Dämpfungsverlauf deines Filters stimmt. Da mußt du aber schauen, ob du geeignete Angaben im Datenblatt findest, da der Serienwiderstand bei den Spulen z.B. vom Skin-Effekt beeinflußt wird, also mit steigender Frequenz zunimmt und im Datenblatt oft nur der Wert bei z.B. 1kHz oder gar DC angegeben ist. Der ESR der Kondensatoren ist zwar ebenfalls von der Frequenz abhängig, aber das ist nicht ganz so kritisch. Die Resonanzen der Bauteile lassen sich evtl. für deine Zweicke sogar ausnutzen, falls die Frequenz bekannt ist. Du kannst z.B. mit einem Koppelkondensator eine Bandsperre bei einer Frequenz erhalten, bei der er Parallelresonanz hat, somit kannst du ein Bauteil einsparen :-) ... Ansonsten würde ich dir empfehlen möglichst kleine SMD Bauteile zu verwenden (0603 und kleiner), deren Resonanzfrequenz sehr hoch liegt, dann brauchst du dir darüber keine Sorgen machen. Welche Anforderungen sind denn an das Filter gestellt? Tiefpass, Bandpass... in welchem Frequenzbereich soll es eingesetzt werden und wo liegt die Grenzfrequenz?
... ja hatte vergessen zu fragen wieviel Leistung über den Filter fließen soll und ob er zur Filterung von Signalen oder der Stromversorgung dient. Für Filterung von Netzspannung gelten natürlich andere Kriterien wie für HF. ...es gibt aber schon auch SMD Bauteile die viel Leistung (bzw. hohe Ströme und Spannungen) vertragen.
@ Chrissi1811 schon mal vielen Dank für deine detailierte Antwort. SMD 0603 könnte kritsch werden, dass Teil soll im automotive Bereich eingesetzt werden und gewisse Teile der Normen DC11224, DC10615 vom Daimler aushalten. Betriebsspannung = 13V Teststrom = 6A Im Prinzip wäre es egal ob HP, TP oder Bandsperre. Es müssen nur die Grenzwerte der Conducted Emission nach CISPR25 in der Daimler Version eingehalten werden. Mein Problem ist dass die Bauteile jenseits von 40MHz nicht mehr genug dämpfen, würde ich jetzt mal sagen. Der immense Strom von 6A grenzt die Möglichkeiten sehr stark ein. Zu dem habe ich sowohl Common Mode als auch Differtial Mode Störungen.
@Chrissi1811 ja genau für Netzversorgung (+13V und GND) Es soll zuerst die Conducted Emission in den Begriff bekommen werden
ok, ich verstehe. Also dann bietet sich zum Beispiel ein Pi Tiefpass mit großen Elkos und parallelgeschalteten Keramikkondensatoren an. Die Drossel sollte möglichst hohe Induktivität besitzen und vermutlich einen Ferritkern haben (aufpassen dass sie bei dem Strom noch nicht in Sättigung ist und die Verlustleistung verträgt). Ich kenne die Norm jetzt nicht genau aber ich denke das sollte ausreichen. Das wird so in der Art in manchen Bereichen im Auto verbaut. Sollen auch Überspannungen abgeleitet werden? Ich glaube da wird ab und zu eine Impulsfestigkeit von ein paar Hundert Volt gefordert? Solltest du evtl. noch berücksichtigen.
ja gewisse Pulse die in DC10615 stehen soll ich noch abkönnen, habe mich aber damit noch nicht hinreichend befasst. Habe bis jetzt immer ein T-Filter im gebrauch was ist ein Pi-Filter besser. Mir is nich ganz klar was man für welche Anwenung nimmt.
Also du meinst du benutzt zwei Spulen und einen Kondensator? Ein Pi-Filter besteht aus einer Kapazität gegen Masse dann einer Serieninduktivität und dann wieder einer Kapazität gegen Masse. Vorteil: Kondensatoren sind meist billiger und es entstehen geringere Verluste da nur eine Spule im DC-Pfad ist. Ich benutze meistens für einen Hochpass ein T-Filter und für einen Tiefpass ein Pi-Filter, um immer möglichst wenig Induktivitäten einzusetzen. Natürlich nur wenn Filter dritter Ordnung ausreichen, ansonsten muss man entsprechend mit zusätzlichen Teilen erweitern.
achso, aber im Prinzip wäre es egal ob man Pi oder T verwendet? Weil ich bei Würth mal was gelesen habe, dass die jeweilige Schaltung abhängig von der Quell- bzw. Senkenimpedanz zu wählen ist. Funktioniert deine Simulation dann auch soweit dass du oberhalb von 40MHz richtige Aussagen treffen kannst? Welche Parameter werden denn alle benötigt?
Ja das trifft dann zu wenn man bei HF Schaltungen unterschiedliche Eingangs- und Ausgangsimpedanzen erzielen möchte, bei DC also nicht. Du kannst damit auch beeinflussen wie sich die Bauteilwerte verhalten. Wenn du z.B. in T Schaltung zu kleine Induktivitäten bekommst dann sieht das in Pi Schaltung besser aus. Pi und T Schaltungen lassen sich auch ineinander umrechnen. Ich habe dazu jetzt grad keine Simulation, ich beschäftige mich normalerweise nur mit HF, bzw. Mirowellentechnik. Wenn ich aber später oder Morgen mal Zeit habe kann ich das mal simulieren, oder du machst das. Wie gesagt solltest du die parasitären Elemente berücksichtigen. Zumindest brauchst du dazu die Resonanzfrequenzen der Bauteile.
hatte das mit dem Pspice mal simuliert (siehe Anhang), von T in Pi umrechnen geht über Stern- Dreieck oder? Wie komme ich den rechnerisch auf die Werte für die Parasitäten?, hatte sie bis jetzt glücklicherweise im Datenblatt gefunden.
Ja genau das ist die Stern-Dreieck Umrechnung. Ich habe das jetzt auch noch schnell simuliert. Mir ist aufgefallen dass du die Quell und Lastimpedanzen nicht berücksichtigt hast, das solltest du noch machen, da ist auch die Überhöhung bei 20kHz nicht mehr so stark. Bei mir habe ich als Innenwiderstand der Quelle 100 mOhm und als Lastwiderstand 2 Ohm angenommen. Mußt du schauen was da realistisch ist. Also der Filter wäre so doch ganz ok oder? Die Grenzfrequenz sollte man noch verringern, also größere Kondensatoren verwenden, aber mit Elkos dürfte das kein Problem mehr sein. Die Werte für das parasitäre L bzw C bekommst du über die Resonazfrequenz, also: f_res=1/(2*Pi*sqrt(L*C)) und dann nach L oder C auflösen. Die Werte der Serienwiderstände mußt du dem Datenblatt entnehmen. Beim Kondensator hierfür den ESR Wert benutzen.
@ Chrissi1811 vielen Dank für deine Infos, sehr gut Werde dass mal mit Pspice probieren, wie is dass mit LT Spice so, komm damit nicht recht klar, alles immer total versteckt und Buch gibts auch keins oder? Habe für Pspice dass von Heinemann, was ich sehr gut finde, wenns es sowas für LTSpice gebe würde ich sofort umsteigen
Ich habe normalerweise nur mit Schaltungen im Mikrowellenbereich zu tun und daher benutze ich zur Simulation andere Software als Spice. Früher habe ich aber auch mit OrCad gearbeitet. Für so kleine Sachen wie mal einen Teil der Spannungsversorgung simulieren oder so, ist LTSpice ganz ok. Mußte mir die Handhabung aber selbst aneignen, ohne Buch oder so. Der Vorteil am LTSpice ist, dass es kostenlos ist, wenn man nur selten etwas kleines rechnet reicht es gut aus finde ich.
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