So beheben Sie EMI-Rauschen in Schaltnetzteilen

Am Eingang eines Schaltnetzteils gibt es zwei Arten von EMI-Rauschen: Gleichtaktrauschen und Differenztaktrauschen. Zwischen den AC-Eingangsleitungen (100–240 V) und der Erde vorhandenes EMI-Rauschen wird als Gleichtaktrauschen bezeichnet. Es kann als Störsignal betrachtet werden, das über die AC-Eingangsleitungen mit gleichem Potential und gleicher Phase übertragen wird. Andererseits wird EMI-Rauschen zwischen den AC-Eingangsleitungen als Differenzmodusrauschen bezeichnet und kann als Interferenzsignal angesehen werden, das mit einer Phasendifferenz von 180 {11}Grad zwischen den AC-Eingangsleitungen übertragen wird. Gleichtaktrauschen ist der Interferenzstrom, der von den Wechselstrom-Eingangsleitungen zur Erde fließt, während Gegentaktrauschen der Interferenzstrom ist, der zwischen den Wechselstrom-Eingangsleitungen fließt. Das leitungsgebundene EMI-Rauschen auf jeder Eingangsleitung eines Schaltnetzteils kann als Gleichtakt- und Gegentaktrauschen dargestellt werden, und diese beiden Arten von EMI-Rauschen können als unabhängige EMI-Quellen behandelt werden, die separat unterdrückt werden müssen.

Sowohl in 220-V-/50-Hz-Wechselstromnetzen als auch in 115-V-/400-Hz-Wechselstromgeneratoren gibt es verschiedene Arten von Stromrauschen. Stromleitungen sind der Hauptweg für elektromagnetische Störungen, die in elektronische Geräte eindringen und diese verlassen. Über die Stromleitungen können Störungen aus dem Netz in das Schaltnetzteil gelangen und dessen normalen Betrieb stören. Ebenso können vom Schaltnetzteil erzeugte Störungen über die Stromleitungen zurück ins Netz übertragen werden und so zu Störungen bei anderen an das Netz angeschlossenen Elektrogeräten führen. Um beide Szenarien zu verhindern, muss am Eingang des Schaltnetzteils ein Tiefpassfilter installiert werden. Dieser Filter lässt nur die Betriebsfrequenzen des Geräts (50 Hz, 60 Hz oder 400 Hz) durch und sorgt gleichzeitig für eine deutliche Dämpfung von höherfrequenten Störungen. Dieser Filtertyp, der speziell für Schaltnetzteilprodukte entwickelt wurde, wird als EMI-Eingangsfilter bezeichnet.

Der EMI-Filter in einem Schaltnetzteil unterdrückt sowohl Gegentakt- als auch Gleichtaktstörungen. Aufgrund von Unterschieden in der Schaltungsstruktur variiert jedoch der Grad der Unterdrückung von Differenz---Modus- und Gleich---Modus-Störungen. Daher umfassen die technischen Spezifikationen des Filters die Einfügungsdämpfung im Differenzmodus und die Einfügungsdämpfung im Gleichtaktmodus. Sofern nicht ausdrücklich angegeben, dass eine ungeerdete Verwendung zulässig ist, müssen alle Leistungsfilter geerdet sein, da die Gleichtakt-Bypass-Kondensatoren im EMI-Filter nur dann effektiv funktionieren, wenn sie geerdet sind.

Auch das Schaltnetzteil selbst ist eine Quelle von EMI-Störungen. Während der Leistungsumwandlung arbeitet das Schaltnetzteil in einem Schaltzustand, was es zu einer starken Quelle von EMI-Rauschen macht. Das erzeugte EMI-Rauschen deckt einen weiten Frequenzbereich ab und weist eine hohe Intensität auf. Dieses EMI-Rauschen belastet auch die elektromagnetische Umgebung durch Strahlung und Leitung und beeinträchtigt dadurch den normalen Betrieb anderer elektronischer Geräte.

Neben der Stromumwandlungsschaltung umfasst die interne Struktur eines Schaltnetzteils Treiberschaltungen, Steuerschaltungen, Schutzschaltungen und Eingangs-/Ausgangspegelerkennungsschaltungen. Diese Schaltkreise bestehen hauptsächlich aus universellen oder spezialisierten integrierten Schaltkreisen. Wenn EMI-Rauschen auf analoge Schaltkreise einwirken, verschlechtert sich dadurch das Signal-zu-Rauschverhältnis der Signalübertragung. In schweren Fällen kann das übertragene Signal durch EMI-Rauschen überlagert werden, was einen normalen Betrieb unmöglich macht. Wenn EMI-Störungen digitale Schaltkreise beeinflussen, kann dies dazu führen, dass der Schaltkreis einfriert oder nicht mehr funktioniert, was zu einer Fehlfunktion des elektronischen Geräts führt. Durch die Verwendung eines Netzrauschfilters kann eine Fehlfunktion des Netzteils aufgrund externer elektromagnetischer Störungen effektiv verhindert werden.

Ein Teil des vom Eingang des Schaltnetzteils verursachten EMI-Rauschens kann am Ausgang auftreten. Dieses Rauschen kann Spannungen im Lastkreis des Netzteils induzieren, die zu Störungen im Schaltkreis führen oder die Signalübertragung stören. Diese Probleme können auch durch den Einsatz von Rauschfiltern verhindert werden. Zu den Funktionen eines Netzfilters gehören:

1. Verhindert, dass externe elektromagnetische Störungen den Steuerkreis des Netzteils selbst stören.

Die Schneidflächen eines vertikalen Schaftfräsers (sind zum Fräsen) befinden sich an den Seiten und sind für horizontales Schneiden ausgelegt. Die Schneidfläche eines Bohrers (sind zum Bohren) befindet sich an der Spitze und ist für vertikales Schneiden nach unten ausgelegt. Sie werden feststellen, dass ein Schaftfräser normalerweise eine Abflachung am Ende des Bohrers hat.

2. Verhindert, dass externe elektromagnetische Störungen den Betrieb der an das Netzteil angeschlossenen Lastgeräte beeinträchtigen.

3.Unterdrückung der vom Netzteil selbst erzeugten elektromagnetischen Störungen.

4.Unterdrückung von elektromagnetischen Störungen, die von anderen Geräten erzeugt und über das Netzteil übertragen werden.