EMC © Farkas György

ZAVARCSILLAPÍTÁSI ELVEK ©Farkas Gy. : EMC ZAVARCSILLAPÍTÁSI ELVEK Frekvencia szelektív ……... a  f(I-S) aluláteresztő és sáváteresztő szűrők Amplitúdó szelektív …...…. a  f(U / US) túlfesz. levezetők, szupresszorok Idő szelektív ……..……...... a  f(TK/TP) kapuzás (TK=kapuidő, TP=periódusidő) SW megoldások hihetőség-, paritás-vizsgálat stb..

ZAVARCSILLAPÍTÁSI MEGOLDÁSOK © Farkas Gy. : EMC ZAVARCSILLAPÍTÁSI MEGOLDÁSOK Az áramköri megoldások kezelése elvileg kizárólag négypólusként lehetséges. Még akkor is, ha csak egy párhuzamos hidegítő kondenzátor hatását vizsgáljuk, a beiktatási csillapítást kell számolni. A konstrukciós megvalósításkor egységes elveket kell alkalmazni (akár szűrő, akár túlfeszültség csillapító beépítéséről van szó)

ZAVARCSILLAPÍTÁSI MEGOLDÁSOK © Farkas Gy. : EMC ZAVARCSILLAPÍTÁSI MEGOLDÁSOK Műszerház, doboz konstrukció A jó megoldás A hibás megoldás vezetékek csillapító csillapító kapcsoló

ZAVARCSILLAPÍTÁSI MEGOLDÁSOK © Farkas Gy. : EMC ZAVARCSILLAPÍTÁSI MEGOLDÁSOK Áramköri kártya csatlakozó sáv funkcionális alkatrészek EMC barikád barikád = sánc = moat

© Farkas Gy. : EMC ZAVARSZŰRŐK REAKTÍV SZŰRŐK (LC elemekből) aluláteresztő: tápvezetékeknél sávszűrő: jelvezetékeknél Hátrány: reflektál (nem elnyel) máshol lesz zavarás. DISSZIPATÍV SZŰRŐK (R és veszteséges L) Előny: az interferenciás teljesítményt hővé alakítja és ezzel a zavart megszünteti.

© Farkas Gy. : EMC ZAVARSZŰRŐK REAKTÍV SZŰRŐ (LC elemek) nem tárgyalható a klasszikus („Linhál”) módszerekkel, mert az áramkör elemei nem lineárisak dominálnak a járulékos (szórt) elemek a lezárás nem illesztett (sőt nem is állandó). DISSZIPATÍV SZŰRŐ (veszteséges elemek) és TÚLFESZÜLTSÉG LEVEZETŐK esetében fokozottan érvényesek a fentiek.

a ALULÁTERSZTŐ SZŰRŐK Zg UI ZV Táp (lehet AC is) Fogyasztó (victim) © Farkas Gy. : EMC ALULÁTERSZTŐ SZŰRŐK Zg UI a ZV Táp (lehet AC is) Fogyasztó (victim)

REAKTÍV SZŰRŐK A csillapítás mértéke: a  f (I, ZV, Zg ) © Farkas Gy. : EMC REAKTÍV SZŰRŐK A csillapítás mértéke: a  f (I, ZV, Zg ) Az optimális kapcsolás: ha ZV és Zg nagy: párhuzamos kondenzátor ha ZV és Zg kicsi: soros tekercs ha ZV kicsi és Zg nagy: CL tag ha ZV nagy és Zg kicsi : LC tag

© Farkas Gy. : EMC REAKTÍV SZŰRŐK    ZG    ZV

SZŰRŐELEMEK MODELLEZÉSE © Farkas Gy. : EMC SZŰRŐELEMEK MODELLEZÉSE Ideális modell (veszteség és szórt elemek nélkül) A valóságot jobban megközelítő helyettesítő kép (feleslegesen bonyolult ...) Reális modell (kompromisszum) Mérési feltételek (a valós bizonytalan, változó, reaktív stb. lezárásokkal nem lehet egyértelmű mérési adatokat képezni.)

Az ideális helyettesítő kép © Farkas Gy. : EMC SZŰRŐKONDENZÁTOR Az ideális helyettesítő kép Rg C A kondenzátor veszteségmentes és a vezetékek induktivitását is elhanyagoltuk. Az Rg-Rv által modellezett áramkörbe a C kapacitást beiktatjuk. Rv

IDEÁLIS SZŰRŐKONDENZÁTOR © Farkas Gy. : EMC IDEÁLIS SZŰRŐKONDENZÁTOR DC-n: a( =0) = a0 = RV /( RV +Rg ) vagy logaritmikus egységgel A0 = 20 lg a0  frekvencián: |a()| = a0 / [ 1 + ( /1 )2 ]1/2 ahol 1 = 1 / C (RV x Rg ) A beiktatási csillapítás ab = a/a0 és így Ab= – 10 lg [ 1 +( /1 )2] a zavarcsillapítás: A= –10 lg {[1 +(I /1 )]2 / [1 +(S /1 )]2 }

A tényleges helyettesítő kép túlzottan bonyolult © Farkas Gy. : EMC SZŰRŐKONDENZÁTOR A tényleges helyettesítő kép túlzottan bonyolult Vezeték Veszteségek

A kezelhető, reális helyettesítő kép © Farkas Gy. : EMC SZŰRŐKONDENZÁTOR A kezelhető, reális helyettesítő kép A veszteség R soros ellenállással, a vezeték L soros induktivitással van modellezve Rg L Ug C Rv R

SZŰRŐKONDENZÁTOR „REÁLIS” MODELLEL © Farkas Gy. : EMC SZŰRŐKONDENZÁTOR „REÁLIS” MODELLEL A beiktatási csillapítás ha  << 0 , akkor Ab= – 10 lg [ 1 +( /1 )2] ha  >> 0 , akkor Ab= – 10 lg [ 1 +(2 / )2] ha Rg= Rv= R, (csak mérési feltétel!) akkor 0 = (LC)–1/2, 1 = 2 / RC, 2= R/2L a zavarcsillapítás: A= AbI – AbS

SZŰRŐKONDENZÁTOR |Z| [] Kerámia 0  5-50 MHz Chip 0  20 MHz © Farkas Gy. : EMC SZŰRŐKONDENZÁTOR 3nH |Z| [] 10 1 0,1 1 10 100 f [MHz] Kerámia 0  5-50 MHz Chip 0  20 MHz 100 pF 0  150 MHz 10 nF 0  15 MHz

© Farkas Gy. : EMC SZŰRŐKONDENZÁTOROK

© Farkas Gy. : EMC SZŰRŐKONDENZÁTOR

© Farkas Gy. : EMC SZŰRŐKONDENZÁTOR

SMD CHIP KONDENZÁTOROK példák: © Farkas Gy. : EMC SZŰRŐKONDENZÁTOR SMD CHIP KONDENZÁTOROK példák: 0402 1nF 0805 22 nF 1812 470 nF 2824 2,2F a b A négykarakteres méret-kód: aabb, jelentése: a méretek= a  b, ahol a=aa  0,25 mm, b=bb  0,25 mm. Tehát pl. aa=04 azt jelenti, hogy a = 1 mm

PÁRHUZAMOSAN TÖBB SZŰRŐKONDENZÁTOR © Farkas Gy. : EMC PÁRHUZAMOSAN TÖBB SZŰRŐKONDENZÁTOR rossz jó

PÁRHUZAMOSAN TÖBB SZŰRŐKONDENZÁTOR © Farkas Gy. : EMC PÁRHUZAMOSAN TÖBB SZŰRŐKONDENZÁTOR Beiktatási csillapítás f [MHz] 1 1000

Az ideális helyettesítő kép © Farkas Gy. : EMC SZŰRŐFOJTÓ Az ideális helyettesítő kép Rg L Ug Rv A tekercs veszteségmentes és a szórt kapacitást is elhanyagoltuk. Az Rg-Rv által modellezett áramkörbe az L induktivitást beiktatjuk.

© Farkas Gy. : EMC IDEÁLIS SZŰRŐFOJTÓ A beiktatási csillapítás itt is Ab= – 10 lg [ 1 +( /1 )2] ahol 1 = (RV +Rg ) / L a zavarcsillapítás: A= –10 lg {[1 +(I /1 )]2 / [1 +(S /1 )]2 }

SZŰRŐFOJTÓ JOBB MODELLEL © Farkas Gy. : EMC (?) SZŰRŐFOJTÓ JOBB MODELLEL Például, ha a tekercset menetenként modellezzük: A koncentrált elemekkel felépített helyettesítő kép túlzottan bonyolult.

SZŰRŐFOJTÓ „REÁLIS” MODELLEL © Farkas Gy. : EMC SZŰRŐFOJTÓ „REÁLIS” MODELLEL C L R … ez már kezelhető...

SZŰRŐFOJTÓ „REÁLIS” MODELLEL © Farkas Gy. : EMC SZŰRŐFOJTÓ „REÁLIS” MODELLEL A beiktatási csillapítás ha  << 0 , akkor Ab= – 10 lg [ 1 +( /1 )2] ha  >> 0 , akkor Ab= – 10 lg [ 1 +(2 / )2] ha Rg= Rv= R, (csak mérési feltétel!) akkor 0 = (LC)–1/2, 1 = 2R / L, 2= 1 / 2RC a zavarcsillapítás: A= AbI – AbS

SZŰRŐFOJTÓ KERÁMIA TESTEN © Farkas Gy. : EMC SZŰRŐFOJTÓ KERÁMIA TESTEN r = 1 L= 20 …100 nH Q= 30 …100 f0= 0,5 …1,2 GHz RDC= 0,2…4 

Régen porvasak (vaspor + kötőanyag) © Farkas Gy. : EMC LÁGYVAS ANYAGOK Régen porvasak (vaspor + kötőanyag) max fmax Bmax max curie 103 MHz T 0C 0C Amorf Co >90 < 10 0,6 90 210 NiFe (permalloy) <20  10 0,8 120 400 MnZn ferrit 15  100 0,5 <100 220 FeSi >10  1000 1, 2 >120 >600 nano kristályos (10-20 nm) FeSi (+Cu, Nb stb.) ötvözetek. (Vitoperm)

LÁGYVAS ANYAGOK rel NiFe nanokristály f [MHz] © Farkas Gy. : EMC 105 MnZn ferrit 104 103 f [MHz] 0,1 10 100 1000 1 10000

FERRITEK FERRITEK: X+Fe2O3 © Farkas Gy. : EMC FERRITEK FERRITEK: X+Fe2O3 X= MnO+ZnO kisfrekv., nagy , kis veszt., kis CP X= NiO +ZnO URH, közepes , kis veszt., nagy CP X= MgO+MnO mikrohullámhoz X= BaO +CoO szűrőfojtókhoz, rel  20 Örlés, szinterelés(1000 0C), örlés (20 m), préselés, 2. Szinterelés (1400 0C), temperálás CP alatt mágneses térben.

FERRIT FOJTÓK f disszipatívvá válik! f f © Farkas Gy. : EMC L [MHz] L /Z f [MHz] 100 10 1 0,1 f R L Z disszipatívvá válik! f L

FERRIT FOJTÓK f f © Farkas Gy. : EMC L zárt osztott osztott Z 2menet

FERRIT FOJTÓ ALAKOK csövek gyöngy (bead) NYITOTT A MÁGNESKÖR © Farkas Gy. : EMC FERRIT FOJTÓ ALAKOK NYITOTT A MÁGNESKÖR csövek gyöngy (bead)

© Farkas Gy. : EMC FERRIT FOJTÓ ALAKOK Több menetes

INTERFACE KÁBEL SZŰRŐK © Farkas Gy. : EMC FERRIT FOJTÓ ALAKOK INTERFACE KÁBEL SZŰRŐK kétdarabos

© Farkas Gy. : EMC FERRIT FOJTÓ ALAKOK PCB-hez

FERRIT FOJTÓ ALAKOK SMD FOJTÓK © Farkas Gy. : EMC 2…3 mm 0,8…1,5 mm 0,8…1,5 mm 1,6…4,5 mm 4…8 mm 3…5 mm Z= 10…1000 RDC = 0,2 …2  f0= 0,1 …1 GHz L= 0,05 … 10 H

© Farkas Gy. : EMC FERRIT FOJTÓK

SOKLYUKÚ FERRITEK: 10…40 fúrat © Farkas Gy. : EMC FERRIT FOJTÓ ALAKOK SOKLYUKÚ FERRITEK: 10…40 fúrat L= AL n2 AL= 1-2 H ALKALMAZÁSOK 4AL transzformátor 42AL

AZ ELŐMÁGNESEZÉS HATÁSA: TELÍTŐDÉS   CSÖKKENÉS © Farkas Gy. : EMC AZ ELŐMÁGNESEZÉS HATÁSA: TELÍTŐDÉS   CSÖKKENÉS keresztmetszet szűkületes, (telítéses) L állandó kereszt- metszetű légréses A TELÍTŐDÉS HELYE IDC

ÁRAMKOMPENZÁLT FOJTÓK © Farkas Gy. : EMC ÁRAMKOMPENZÁLT FOJTÓK Lágyvas anyagú gyűrű Alkalmazás: zavarszűrés közös módusú vezetett zavarnál, főleg tápvezetékekben Kívánatos tulajdonságok: nagy , nagy f max kis veszteség, nagy telítési indukció

ÁRAMKOMPENZÁLT FOJTÓK © Farkas Gy. : EMC ÁRAMKOMPENZÁLT FOJTÓK Itáp -Itáp IC -IC ID -ID I1  I2  tápáram közös módusú differenciál módusú A tápáram is differenciál módusú gerjesztést eredményez, azaz áramkompenzált. zavar-áram

ÁRAMKOMPENZÁLT FOJTÓK © Farkas Gy. : EMC ÁRAMKOMPENZÁLT FOJTÓK H1 H2 H1 H2 Áramkompenzálva: H1= -H2 H = H1+H2 = 0 H = H1+H2 H >> 0

ÁRAMKOMPENZÁLT FOJTÓK © Farkas Gy. : EMC ÁRAMKOMPENZÁLT FOJTÓK L1= L2 = L M = k L Leredő=(L1-M) + (L2-M) = 2L(1-k) Leredő=(L1-M) x (L2-M) +M = ½ L(1+k) ha k = 0  Lekv= 2L ha k = 0  Lekv= L/2 ha k = 1  Lekv= L De, ha a vas telítődik: kicsi  L1= L2 = 0,2…5 H ha k = 1  Lekv= 0 L1= L2 = 4…20 mH

ÁRAMKOMPENZÁLT FOJTÓK © Farkas Gy. : EMC ÁRAMKOMPENZÁLT FOJTÓK ha k = 0  Lekv= 2L ha k = 0  Lekv= L/2 ha k = 1  Lekv= 0 ha k = 1  Lekv= L

Az ideális helyettesítő kép © Farkas Gy. : EMC LC SZŰRŐ Az ideális helyettesítő kép Rg L Rv Ug C A kondenzátor és a tekercs veszteségmentes, valamint a tekercs szórt kapacitását és a kondenzátor vezetékének induktivitását is elhanyagoltuk.

LC SZŰRŐ „REÁLIS” MODELLEL © Farkas Gy. : EMC LC SZŰRŐ „REÁLIS” MODELLEL Rg RL L LC Ug Rv RC C … ez már kezelhető...

LC SZŰRŐ „REÁLIS” MODELLEL © Farkas Gy. : EMC LC SZŰRŐ „REÁLIS” MODELLEL -Ab Valami ilyesféle ... 

A ferrit cső külső és belső felületén ezüstréteg  LC elem © Farkas Gy. : EMC EGYSZERŰ LC SZŰRŐ A ferrit cső külső és belső felületén ezüstréteg  LC elem 10 mm

INTEGRÁLT SZŰRŐK 4 komponenses 7 komponenses © Farkas Gy. : EMC 0,1 F 7,5 H 0,47 F kismotor 7 komponenses 7,5 H 0,47F 100 pF VDR kismotor

HÁLÓZATI SZŰRŐ © Farkas Gy. : EMC L1 L3 C2 C3 R1 C1 C2 C3 L3 L1 L2 I1< 5…30 mA  C1=50…500 nF  = R1C1  R1=1M L1 CM = 4…20 mH L1 DM = 0,2…5 H L2 = 100…400 H L3 = 0,2…0,5 H C3= 2…33 nF I2< 0,2…0,4 mA  C2=2…10 nF

© Farkas Gy. : EMC HÁLÓZATI SZŰRŐ

© Farkas Gy. : EMC HÁLÓZATI SZŰRŐ

ÁTVEZETŐ KONDENZÁTOROK © Farkas Gy. : EMC ÁTVEZETŐ KONDENZÁTOROK Műszerház Tápvezeték Átvezető szűrő

ÁTVEZETŐ KONDENZÁTOROK © Farkas Gy. : EMC ÁTVEZETŐ KONDENZÁTOROK Műszerház fala Tápvezeték csatlakozó forrasztás Átvezető szűrő

ÁTVEZETŐ KONDENZÁTOROK © Farkas Gy. : EMC ÁTVEZETŐ KONDENZÁTOROK 10 mm 3 mm Koaxiális tápvezeték  külsővezeték dielektrikum CL ferrit

CSATLAKOZÓ ÁTVEZETŐ SZŰRŐ © Farkas Gy. : EMC CSATLAKOZÓ ÁTVEZETŐ SZŰRŐ csatlakozó ház vezetékek egyik végen forrasztási pont, a másikon csatlakozó csap vagy hüvely ferrit gyűrűk