BA – Simulative Untersuchung aktiver Common-Mode Filter

Simulative Untersuchung von aktiven Common-Mode Filtern

Getaktete Wandler sind heute in Form von Schaltnetzteilen und Umrichtern in kommerziellen, gewerblichen und industriellen Geräten, Maschinen und Anlagen in großer Vielzahl vertreten. Im Sinne hoher Leistungs-dichten und Wirkungsgrade geht der Trend zu immer schnellerem Schalten. Daher wird es immer wichtiger, die Anforderungen an die elektromagnetischen Störemissionen bereits frühzeitig im Entwicklungsprozess zu berücksichtigen. Um die Pegel dieser Störemissionen unterhalb der Normgrenzen zu halten, sind zwangsläufig Filtermaßnamen notwendig. Konventionell werden hierfür mehrstufige passive EMV-Filter eingesetzt, welche nicht selten bis zu 30 % des Bauvolumens des gesamten Wandlers einnehmen. Deutliche Verbesserungen versprechen demgegenüber aktive EMV-Filter.

Im Rahmen der Arbeit sollen die Auslegungskriterien von aktiven Gleichtaktfiltern (Common-Mode Filtern) eingehend mithilfe von schaltungstechnischen Simulationen untersucht werden. Hierbei ist zum einen hinsichtlich der verschiedenen Regelungsarten Feedback und Feedforward als auch bezüglich der unter-schiedlichen Mess- und Einspeiseoptionen zu unterscheiden.

Anschließend sind verschiedene Optionen bezüglich des aktiven Filterelements – zumeist ein Operations-verstärker in Form eines strom- oder spannungsrückgekoppelten OpAmps – und dessen Beschaltung im Hinblick auf beispielsweise das notwendige Verstärkungs-Bandbreiten-Produkt, die geltenden Stabilitätskriterien oder die Toleranzanforderungen simulativ zu untersuchen. Auch hierbei ist eine Unterscheidung zwischen Feedback- und Feedforward-Topologien erforderlich. Ziel sollte eine kritische Bewertung der verschiedenen aktiven Filtervarianten und daraus abgeleitet eine Realisierungsempfehlung sein.

Bearbeiterin: Svenja Bayer

Betreuerin: M.Sc. Madlen Hoffmann

Für Studienfächer: EEI, Energietechnik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März