EMC © Farkas György.

Az előadások a következő témára: "EMC © Farkas György."— Előadás másolata:

1 EMC © Farkas György

2 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..

3 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)

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

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

6 © 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.

7 © 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.

8 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)

9 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

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

11 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.)

12 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

13 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 }

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

15 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

16 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

17 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  MHz 100 pF 0  150 MHz 10 nF 0  15 MHz

18 © Farkas Gy. : EMC SZŰRŐKONDENZÁTOROK

19 © Farkas Gy. : EMC SZŰRŐKONDENZÁTOR

20 © Farkas Gy. : EMC SZŰRŐKONDENZÁTOR

21 SMD CHIP KONDENZÁTOROK példák:
© Farkas Gy. : EMC SZŰRŐKONDENZÁTOR SMD CHIP KONDENZÁTOROK példák: 0402 1nF nF nF ,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

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

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

24 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.

25 © 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 }

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

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

28 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

29 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 

30 Régen porvasak (vaspor + kötőanyag)
© Farkas Gy. : EMC LÁGYVAS ANYAGOK Régen porvasak (vaspor + kötőanyag) max fmax Bmax max curie  MHz T C C Amorf Co > < , NiFe (permalloy) <  , MnZn ferrit  , < FeSi >  , > >600 nano kristályos (10-20 nm) FeSi (+Cu, Nb stb.) ötvözetek. (Vitoperm)

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

32 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, Szinterelés (1400 0C), temperálás CP alatt mágneses térben.

33 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

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

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

36 © Farkas Gy. : EMC FERRIT FOJTÓ ALAKOK Több menetes

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

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

39 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

40 © Farkas Gy. : EMC FERRIT FOJTÓK

41 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

42 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

43 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

44 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

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

46 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

47 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

48 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.

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

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

51 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

52 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

53 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

54 © Farkas Gy. : EMC HÁLÓZATI SZŰRŐ

55 © Farkas Gy. : EMC HÁLÓZATI SZŰRŐ

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

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

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

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