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Elektromagnetische Interferenzen (EMI) sind als jene ungewollte elektrische oder elektromagnetische Energie definiert, die unerwünschte Reaktionen, verminderte Leistung oder Versagen in elektrischen Geräten verursacht. EMI wird im Allgemeinen als Schmalband EMI (z.B. GSM Telefon Störungen) oder Breitband EMI (z.B. Hochspannungsleitungen) kategorisiert. Um moderne elektronische System vor diesen weitverbreiteten Störungen zu schützen sind verschiedene Schutzmaßnahmen möglich: Abschirmung, Filterung oder Verminderung an der EMI-Quelle (nicht immer möglich).

Um elektronische Geräte vor EMI zu schützen, werden diese meistens in ein Gehäuse aus elektrisch leitendem Material verbaut (Faraday`scher Käfig). Dies ermöglicht den Schutz vor externen Störungen sowie vor internen Störungen, die durch Wechselwirkungen verschiedener elektronischer Geräte entstehen. Da jedoch die meisten elektronischen Geräte auf Signal- und Leistungsübertragung angewiesen sind, kann dieser Ansatz zu Problemen führen. Hier kann es passieren, dass elektromagnetische Interferenzen nicht komplett abgeschirmt werden. Deshalb werden Steckverbinder benötigt, die auf beiden Seiten des Faraday`schen Käfigs mit EMI-Filtern ausgestattet sind.

Grounded Conductive Enclosure

EMV Filter: Begriffe und Definition

  • Dämpfung(dB): Reduzierung der Leistungsdichte eines Signal entlang der ganzen Leitungslänge
  • Dämpfung der Amplituden(dB/Amp.): Messung der Dämpfung in Abhängigkeit mit der Frequenz
  • Einspeisungsverluste(dB): Verlust von Leistung als Ergebnis des Filters
  • Grenzfrequenz(Hz): Der Grenzwert, bei dem der Frequenzgang innerhalb eines Systems über einen bestimmten Punkt hinweg gedämpft wird. Bei einem Einspeisungsverlust von 3 dB wird dieser Punkt typischerweise definiert.
  • Bode Diagramm(dB/Hz): Übertragungsfunktion für ein lineares und zeitinvariantes System um einen Frequenzgang über einen Frequenzbereich zu zeigen.
Ideal Low Pass Filter
  • 3 dB point: 1 rad/sec -> .159 Hz
  • Attenuation slope: -20 dB/decade
  • Einfügedämpfung bei 100 rad/sec:-40 dB
Angular Frequency


EMV Filter Kondensatortechnologien


Rohrkondensatoren:
  • Rohrkondensatoren haben noch immer einen hohen Marktanteil, werden aber Schritt für Schritt durch andere Technologien ersetzt
  • Kein Hochspannungsschutz wegen geringer WandstärkeTubular Capacitors
  • schneller Ausfall in Umgebungen mit hohen Vibrationen und Erschütterungen
  • für höhere Kapazitäten nicht geeignet
  • Rohrkondensatoren waren die ersten die in EMI-Filtern verwendet wurden
  • Kondensatoren mit zylindrischer Form und axialen Anschlüssen
Chip-Kondensatoren:
  • Chipkondensatoren sitzen auf Leiterplatten
  • Viel größerer Kapazitätsbereich als bei RohrkondensatorenChip Capacitors
  • Kann kostengünstig von der Leiterplatte entfernt bzw. ersetzt werden um den Kapazitätswert zu verändern
  • Weniger anfällig für Vibrationen und Erschütterungen als Rohrkondensatoren
  • Durch eine Resonanzfrequenz von 120 MHz kann es für manche Anwendungen problematisch werden
  • Niedrige Kosten und einfache Beschaffung

Vielschichtkondensatoren:
  • Keramikscheibe dient als Ausgangsmaterial
  • Anordnungen können verschiedene Kondensatorwerte für die verschiedenen Stifte, ungefilterten Stifte und Erdungsstifte enthalten
  • Sehr gut geeignet für Umgebungen mit hohen Vibrationen und Erschütterungen
  • Niedrigste Ausfallquote
  • Keine Resonanzfrequenz
  • Bis zu 1000V Gleichspannung
  • Kapazitätsspanne von 10:1 möglich
    • Beispiel: 1000pF – 10000pF
Planar Array


EMV Filter Konfiguration

Filter Configurations

  • Hoher Quell- oder Lastwiderstand  >100 Ohm
  • Niedriger Quell- oder Lastwiderstand <10 Ohm
Pi FilterLC Filter