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Forum: HF, Funk und Felder Filter in Pspice simulieren


Autor: gast (Gast)
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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?

Autor: Chrissi1811 (Gast)
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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?

Autor: Nicht_neuer_Hase (Gast)
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Je nach Anwendung sind SMD-Bauteile nicht ideal.

Gruss

Autor: Chrissi1811 (Gast)
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... 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.

Autor: gast (Gast)
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@ 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.

Autor: gast (Gast)
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@Chrissi1811 ja genau für Netzversorgung (+13V und GND)

Es soll zuerst die Conducted Emission in den Begriff bekommen werden

Autor: Chrissi1811 (Gast)
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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.

Autor: gast (Gast)
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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.

Autor: Chrissi1811 (Gast)
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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.

Autor: gast (Gast)
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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?

Autor: Chrissi1811 (Gast)
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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.

Autor: gast (Gast)
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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.

Autor: Chrissi1811 (Gast)
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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.

Autor: gast (Gast)
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@ 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

Autor: Chrissi1811 (Gast)
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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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