Filter-Design und empirische Bestimmung der Ersatzschaltbilder anhand der Herstellerangaben einzelner Bauelemente

Abstract

Der Einsatz von leistungselektronischen Schaltungen ist für den Betrieb von elektrischen Geräten notwendig. Diese Schaltungen verursachen elektromagnetische Störungen. Mit Hilfe von Filtern können die Störungen reduziert werden. Die resultierenden leitungsgebundenen Störungsarten lassen sich anhand von Filterschaltungen dämpfen. Um das Verhalten einer Filterschaltung ohne Messung darzustellen, kann mithilfe empirisch ermittelter Ersatzschaltbilder der einzelnen Bauteile die Impedanz der Schaltung simuliert werden. Für die Wahl der richtigen Bauelemente und Filter ist es in der EMV wichtig, die Ausbreitungsverhältnisse der geleiteten Störungen und das Frequenzverhalten der einzelnen Bestandsteile zu kennen.. In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem es möglich ist, die Ersatzparameter der einzelnen Bauteile und die daraus resultierende Impedanz einer Filterschaltung ohne aufwendige Messungen zu bestimmen. Mithilfe der Software "PSpice" ist es möglich die einzelnen Ersatzschaltbilder der Bauelemente im Programm zu implementieren und deren Frequenzverhalten zu simulieren. Für den Entwurf einer Filterschaltung sollten zunächst die Impedanzen der einzelnen Bauteile aus dem Ergebnis der Simulation mit den Angaben des Herstellers verglichen werden. Durch die Verknüpfung der Ersatzschaltbilder ist es möglich, das Verhalten einer kompletten Schaltung zu simulieren. Um die Anwendbarkeit der vorgestellten Methode für beliebige Schaltungen zu prüfen, wurden mehrstufige Filter gemessen und simuliert. Abhängig von den elektrischen Eigenschaften der Bauelemente lässt sich die Gesamtimpedanz der Schaltung variieren und auf das Störspektrum anpassen.