EMC filter forhandler

Netfiltre | Køb radiointerferensfiltre

EMC-filtre er også kendt som netfiltre og filtre til undertrykkelse af radiointerferens. Kort sagt er det elektromagnetiske kompatibilitetsfilter en elektronisk komponent eller et kredsløb. Kredsløbet bruges til at undertrykke elektromagnetisk interferens (EMI) og dermed forbedre enhedernes elektromagnetiske kompatibilitet (EMC). Disse netfiltre sikrer, at elektriske og elektroniske enheder er mindre modtagelige for interferens fra omgivelserne. EMC-filtre sikrer også, at elektriske enheder selv genererer mindre interferens, der kan påvirke andre enheder.

EMC-filterets historie

Udviklingen af EMC-filtre begyndte i elektronikkens og elektroteknikkens barndom, da man erkendte behovet for at minimere elektromagnetisk interferens (EMI). I takt med at elektriske og elektroniske apparater blev mere udbredte i det 20. århundrede, steg også mængden af uønsket elektromagnetisk udstråling fra disse apparater.

EMC-filtre i 1960'erne og 70'erne

I 1960'erne og 1970'erne blev de første systematiske tilgange til at undertrykke sådanne forstyrrelser udviklet. Det førte til integration af filterkredsløb i elektriske apparater for at forbedre den elektromagnetiske kompatibilitet (EMC).

De første EMC-filtre

De første EMC-filtre var baseret på simple kombinationer af induktanser og kapacitanser. Efterhånden som teknologien udviklede sig, og EMC-kravene steg, opstod der mere komplekse og effektive filterdesigns. Internationale standarder og regler, som f.eks. EU's EMC-direktiv, bidrog også til yderligere udvikling ved at fastsætte strenge grænser for elektromagnetisk udstråling og immunitet.

EMC-filtre i dag

I dag er EMC-filtre en vigtig del af moderne elektronik og sikrer enhedernes pålidelighed og sikkerhed i en stadig mere forbundet og elektrificeret verden.

Et EMC-filter fungerer som et interferensdæmpende filter ved at dæmpe eller blokere uønskede højfrekvente interferenssignaler, mens de ønskede lavfrekvente signaler kan passere uhindret. Dette opnås ved at kombinere passive elektroniske komponenter.

1. Induktorer (spoler):

   Disse komponenter fungerer som modstande for højfrekvente signaler. Hvis en højfrekvent interferens rammer en induktor, dæmpes interferensen og kan ikke sendes videre.

2. Kondensatorer (capacitors):

   Kondensatorer afleder højfrekvente signaler til jorden eller blokerer dem ved at fungere som en kortslutning for disse frekvenser. Det forhindrer interferensen i at trænge ind i den enhed, der skal beskyttes, eller i at blive udsendt af den.

3. Modstande:

   Modstande bruges også i nogle EMC-filtre til at dæmpe visse frekvenser og forbedre filtreringseffekten.

Typisk består EMC-filteret af en kombination af disse komponenter, der er arrangeret i forskellige konfigurationer for at undertrykke både common mode-interferens (samme fase på alle linjer) og differential mode-interferens (forskellige faser på forskellige linjer).

Der findes forskellige typer EMC-filtre, som bruges afhængigt af anvendelsen og den type interferens, der skal undertrykkes. Her er de vigtigste typer af EMC-filtre:

1. Netfilter (net-EMI-filter)

   Bruges til at undertrykke interferens, der overføres via elnettet. Findes ofte i husholdningsapparater, industrielle systemer og forbrugerelektronik.

2. Common mode-filtre (common mode-drossler)

   Undertrykker common mode-interferens, der forekommer i fase på alle linjer. Bruges i strømforsyningsenheder, datalinjer og kommunikationssystemer.

3. Differentielle filtre (differential mode chokes)

   Undertrykker differentiel interferens, der opstår mellem to linjer. Bruges ofte i lyd- og videoenheder samt i kommunikationssystemer.

4. Kapacitive filtre (kondensatorfiltre)

   Bruger kondensatorer til at blokere højfrekvent interferens og lade lavfrekvente signaler passere. Velegnet til brug i elektroniske kredsløb og strømforsyningsenheder.

5. Induktive filtre (spolefiltre)

   Bruger induktorer til at dæmpe højfrekvent interferens. Bruges ofte i kombination med kondensatorer til at danne LC-filtre.

6. LC-filtre (induktor-kondensator-filtre)

   Kombination af induktorer og kondensatorer til effektiv dæmpning af interferens. Findes ofte i strømforsyningsenheder, switching-strømforsyninger og frekvensomformere.

7. RC-filter (modstand-kondensator-filter)

   Kombination af modstande og kondensatorer til at undertrykke højfrekvent interferens. Bruges ofte i elektroniske kredsløb og lydapplikationer.

8. PI-filter

   Består af to kondensatorer og en induktor arrangeret som bogstavet "π". Effektivt til at dæmpe højfrekvent interferens i strømforsyningssystemer.

9. EMC-filter (elektromagnetisk kompatibilitetsfilter)

   Specielt udviklet til at forbedre enheders elektromagnetiske kompatibilitet. Anvendes i kommunikationssystemer, bilindustrien og industrielle kontrolsystemer.

10. Ferritfiltre (ferritkerner og ferritperler)

    Bruger ferritmaterialer til at undertrykke højfrekvent interferens på linjer. Findes ofte i datalinjer, USB-kabler og netværkskabler.

Disse typer filtre er vigtige for en lang række anvendelser, fra husholdningsapparater og industrielt udstyr til følsomme kommunikationssystemer, for at sikre elektromagnetisk kompatibilitet og interferensfri drift.

Der findes forskellige typer EMC-filtre, som kan bruges afhængigt af anvendelsen og typen af interferens. Nogle af de mest almindelige typer af EMC-filtre er:

1. Differentialmodefiltre: Disse filtre bruges typisk til at undertrykke interferens, der opstår i differentialmode, dvs. mellem faserne eller lederne i et kredsløb. De kan installeres både på netsiden og på belastningssiden.

2. common mode-filtre: Disse filtre bruges til at undertrykke interferens, der opstår i common mode, dvs. på alle ledere i et kredsløb samtidigt. De er ofte installeret på netsiden.

3. LCL-filtre: Disse filtre består af en kombination af induktorer (L), kondensatorer (C) og drosselspoler (L). De bruges til at undertrykke både differentialmode og common mode og giver en større båndbredde til støjdæmpning.

4. LC-filtre: Disse filtre består af en kombination af induktorer (L) og kondensatorer (C). De bruges hovedsageligt til at undertrykke differentialtilstanden og har en begrænset båndbredde til støjdæmpning.

Forskellene mellem disse filtre ligger hovedsageligt i deres konfiguration, den type interferens, de kan undertrykke, båndbredden for interferensundertrykkelse og prisen. Nogle filtre kan undertrykke både differentialmode og common mode, mens andre filtre er specialiseret i kun én af disse tilstande. Valget af det rigtige filter afhænger af de specifikke krav til applikationen og den interferens, der er til stede.

EMC-filtre adskiller sig hovedsageligt i deres design, deres funktionsprincipper og deres specifikke anvendelser. Her er en detaljeret oversigt over forskellene mellem de forskellige typer af EMC-filtre:

1. Netfiltre (net-EMI-filtre):

   Et netfilter består af induktorer, kondensatorer og nogle gange modstande. Det filtrerer højfrekvent interferens, der kommer fra eller udsendes til elnettet. Netfiltre bruges i husholdningsapparater, industrielle systemer og forbrugerelektronik for at sikre elektromagnetisk kompatibilitet og interferensfri drift.

2. Common mode-filtre (common mode-drossler):

   Et common mode-filter består af induktorer, der påvirker begge linjer i et par samtidigt. Det undertrykker common mode-interferens på alle linjer. Common mode-filtre bruges i strømforsyningsenheder, datalinjer og kommunikationssystemer for at sikre elektromagnetisk kompatibilitet og interferensfri drift.

3. Differentielle filtre (differential mode chokes):

   Et differentialfilter består af induktorer, der fungerer mellem to linjer. Det undertrykker differentiel interferens, der opstår mellem linjerne. Disse filtre bruges i lyd- og videoudstyr og kommunikationssystemer for at forbedre signalkvaliteten og den elektromagnetiske kompatibilitet.

4. Kapacitive filtre (kondensatorfiltre):

   Et kapacitivt filter består af kondensatorer. Det blokerer for højfrekvent interferens og lader lavfrekvente signaler passere. Kapacitive filtre bruges i elektroniske kredsløb og strømforsyningsenheder for at forbedre den elektromagnetiske kompatibilitet og sikre, at enhederne fungerer uden interferens.

5. Induktive filtre (spolefiltre):

   Et induktivt filter (spolefilter) består af induktorer, der dæmper højfrekvent interferens. Det bruges ofte i kombination med kondensatorer til at danne LC-filtre. Anvendelsesområder er elektroniske kredsløb og strømforsyningsenheder, hvor det sikrer effektiv interferensdæmpning.

6. LC-filter (induktor-kondensator-filter):

   Et LC-filter består af induktorer og kondensatorer. Det dæmper effektivt interferens forårsaget af resonans mellem disse komponenter. LC-filtre bruges i strømforsyningsenheder, switching-strømforsyninger og frekvensomformere for at sikre interferensfri drift og bedre elektromagnetisk kompatibilitet.

7. RC-filter (modstand-kondensator-filter):

   Et RC-filter består af modstande og kondensatorer. Det dæmper højfrekvent interferens gennem modstand og kapacitans. RC-filtre bruges i elektroniske kredsløb og lydapplikationer til at forbedre signalkvaliteten og undertrykke uønskede frekvenser, hvilket resulterer i en mere stabil og pålidelig ydelse.

8. PI-filter:

   Et PI-filter består af to kondensatorer og en induktor i et π-arrangement. Det dæmper højfrekvent interferens i strømforsyningssystemer. PI-filtre bruges i strømforsyningssystemer og DC-DC-konvertere for at forbedre den elektromagnetiske kompatibilitet og sikre en stabil strømforsyning.

9. Ferritfiltre (ferritkerner og ferritperler):

   Ferritfiltre består af ferritmaterialer, der er viklet rundt om kabler eller ledninger. De undertrykker højfrekvent interferens gennem ferritens magnetiske materiale. Ferritfiltre bruges i datalinjer, USB-kabler og netværkskabler for at sikre interferensfri datatransmission og bedre elektromagnetisk kompatibilitet.

Disse forskelle i design og funktion gør det muligt at bruge EMC-filtre på en målrettet måde afhængigt af krav og anvendelse for at sikre elektromagnetisk kompatibilitet og interferensfri funktion af enheder.

Et netfilter til tyristorstyringer er designet til at dæmpe de stejle strømstigninger, der forårsages af fasestyring, og de deraf følgende ledningsbårne interferensemissioner. Den ikke-lineære kobling af tyristorerne forårsager overtoner og højfrekvente transienter, som ville overskride EMC-grænseværdierne i henhold til EN 61800-3 uden filtrering. Filteret fungerer som et lavpasfilter, der lader den lavfrekvente netspænding passere, mens det giver en høj serieimpedans og en lavimpedansvej til jord for højfrekvente interferensstrømme.

I det tekniske design skal ingeniører tage højde for chokernes mætningsmodstand over for den høje RMS-værdi af belastningsstrømmen og Y-kondensatorernes lækstrømme. Da en tyristorstyring med linjefilter ofte interagerer med induktive belastninger, er det nødvendigt med en præcis indstilling af filterimpedansen for at undgå resonanstoppe i forsyningsnetværket. Valget af et flertrinsfilterdesign forbedrer indsættelsestabet i det kritiske område fra 150 kHz til 30 MHz og sikrer den funktionelle integritet af de omkringliggende sensorer og kontrolkomponenter.

EMC-netfilterfunktionen er baseret på målrettet impedansfejltilpasning. Et LC-lavpasnetværk reflekterer højfrekvent interferens tilbage til kilden eller leder den til jord, mens 50 Hz-forsyningsspændingen passerer stort set uden dæmpning.

Teknisk set minimeres push-pull-interferens af X-kondensatorer og common-mode-interferens af strømkompenserede chokes og Y-kondensatorer. Dette sikrer overholdelse af relevante standarder som IEC 60939 eller EN 55032.

EMI-filterfunktionen er uløseligt forbundet med en højfrekvent jordforbindelse med lav impedans. Uden en flad, umalet kontakt til huset kan Y-kondensatorerne ikke effektivt aflede common-mode-interferens, hvilket resulterer i et massivt fald i dæmpningsegenskaberne.

Ingeniører skal undgå parasitiske induktanser forårsaget af lange jordingsstrenge. Da den induktive modstand stiger med frekvensen(X L = 2 ⋅ π ⋅ f ⋅ L), gør selv en kort forsyningsledning filteret gennemsigtigt for HF-interferens og derfor ineffektivt.