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Lehre

BA – Aktiver Common-Mode Signalfilter

Aktiver Common-Mode Signalfilter

Leistungselektronik für höhere Spannungen erfordert oftmals Datenübertragung über isolierende Schnittstellen, dazu werden vor allem Optokoppler, Faseroptik und induktive Übertrager eingesetzt. Weniger verbreitet sind kapazitiv gekoppelte Schnittstellen, die aber den Vorteil einer besonders kostengünstigen Realisierbarkeit auch für hohe Isolationsspannungen bieten.

Ändert sich jedoch das Potential des Empfängers gegenüber dem Sender so fließt ein Ausgleichsstrom über den Koppelkondensator. Bei schnell schaltender Leistungselektronik (hohe Spannungsgradienten) stört dieser Ausgleichsstrom die Datenübertragung empfindlich. Zur Erhöhung der Störsicherheit kann/muss die Datenübertragung differentiell ausgeführt werden. Da die Ausgleichsströme in diesem Fall gleichermaßen auf beide differentielle Signalpfade einkoppeln, ergeben sich keine Auswirkung auf das Differenzsignal. Kommt es jedoch zu einem Leiten der Schutzdioden des Empfängers, wird das differentielle Signal eliminiert. Zur selektiven Ableitung von Gleichtaktströmen können stromkompensierte Drosseln eingesetzt werden, welche für Gleichtaktsignale eine hohe und für differentielle Signale eine niedrige Induktivität aufweisen. Allerdings sind passive Bauelemente sind im Allgemeinen groß und teuer. In [1] ist eine aktive Filterschaltung mit niederohmigem Ableitpfad für Gleichtaktstörungen beschrieben, die auf differentielle Signale mit passender Frequenz verstärkend wirkt. Derartige aktive Gleichtaktfilter sind ein vielversprechender Schritt zur kapazitiv gekoppelten Datenübertragung in der Leistungselektronik, das Gebiet ist jedoch noch weitgehend unerforscht. Die vorliegende Aufgabenstellung umfasst:

  • Literaturrecherche zu aktiven Filterschaltungen für Gleichtaktströme
  • Analyse und ggf. experimentelle Evaluation der in [1] gezeigten Schaltung
  • Entwicklung neuartiger aktiver Schutzbeschaltungen
[1] R. Shrestha, „Apparatus for common mode suppression“. USA Patent 8896377 B1, 29. Mai 2013.

Bearbeiter: Raffael Schwanninger

Betreuer: Martin Angerer

Für Studienfächer: EEI, Energietechnik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März