EMV-Filter in MIL-STD für DC/DC-Wandler

DC/DC-Wandler sind elektronische Komponenten, die eine DC-Spannung in eine andere DC-Spannung umwandeln können. Sie funktionieren wie ein Trenntransformator oder ein Aufwärts- oder Abwärtstransformator - nur mit DC- anstelle von AC-Stromversorgungen.

1. Über DC/DC-Wandler

DC/DC-Wandler sind elektronische Komponenten, die eine DC-Spannung in eine andere DC-Spannung umwandeln können. Mit anderen Worten: Sie funktionieren wie ein Trenntransformator oder ein Aufwärts- oder Abwärtstransformator - nur mit DC- anstelle von AC-Strom¬versorgungen. Da Transformatoren nur mit AC arbeiten, sind alle DC/DC-Wandler intern DC-AC-DC-Module:


Abb. 1: Prinzipaufbau eines DC/DC-Wandlers
Da DC/DC-Wandler Schaltelemente (Transistoren) zum Erzeugen der internen AC-Wellenform enthalten, pulsieren ihre Eingangs- und Ausgangsströme, was elektromagnetische Störungen (EMI) verursacht. Filter für elektromagnetische Verträglichkeit (EMV-Filter) sind spezielle Schaltkreise für ein effektives EMI-Management. Durch sie kann der Wandler alle EMV-Tests mit ausreichender Sicherheitsmarge unterhalb der maximal zulässigen Grenzwerte bestehen. In erster Linie sollen sie unerwünschte elektromagnetische Signale unterdrü¬cken und dadurch Interferenzen verhindern, die empfindliche elektronische Geräte stören oder ihre Leistung beeinträchtigen könnten.

2. Über MIL-STD-461G

EMV-Filter in Militärqualität sind so ausgelegt, dass sie die strengen Normen von Heer, Luftwaffe und Marine erfüllen. Sie bestehen aus hochwertigen Bauteilen und werden strengen Tests unterzogen, um die Zuverlässigkeit selbst unter den rauesten Umgebungs- und Be¬triebsbedingungen zu gewährleisten. Dank ihrer außergewöhnlichen Fähigkeiten zur Unterdrückung von EMI spielen diese Filter eine entscheidende Rolle beim Schutz kritischer militärischer Systeme und der Optimierung ihrer elektromagnetischen Verträglichkeit insgesamt.

Der für die elektromagnetische Verträglichkeit geltende US-Militärstandard (MIL-STD) ist MIL-STD-461 (Anforderungen an die Kontrolle elektromagnetischer Störeigenschaften von Teilsystemen und Geräten). Die neueste und aktuell gültige Version dieses Standards ist MIL-STD-461G, auch wenn viele ältere Projekte noch die Vorgängerversion, MIL-STD-461E, verwenden.

3. Klassen und Stufen von MIL-STD-461G

MIL-STD-461G legt Klassen und Teststufen fest, um die EMV-Grenzwerte in verschiedenen militärischen Plattformen zu definieren. Diese Klassen und ihre entsprechenden Grenzwerte gelten für eine große Bandbreite von Militärfahrzeugen, wie zum Beispiel:

Bodenfahrzeuge:
Klasse A: Unkritische Systeme mit moderaten Anforderungen an Emissionen und Störfestigkeit.
Klasse B: Kampffahrzeuge mit mittleren Anforderungen an Emissionen und Störfestigkeit.
Klasse C: Missionskritische Systeme, wie zum Beispiel Befehls- und Kontrolleinheiten, mit den strengsten Anforderungen an Emissionen und Störfestigkeit.

Luftfahrzeuge:
Klasse A: Unkritische Avionik und Systeme, die moderate Grenzwerte erfüllen.
Klasse B: Kritische Avionik mit mittleren Anforderungen an Emissionskontrolle und Störfestigkeit.
Klasse C: Kampfentscheidende Systeme, einschließlich Flugkontroll- und Kommunikationsausrüstung, die die strengsten Grenzwerte für Emissionen und Störfestigkeit erfüllen.

U-Boote:
Klasse A: Unkritische Systeme mit moderaten Anforderungen an Emissionen und Störfestigkeit.
Klasse B: Kritische Teilsysteme mit mittleren Anforderungen an Emissionskontrolle und Störfestigkeit.
Klasse C: Kampfentscheidende Systeme wie zum Beispiel Navigations- und Kommunikationsausrüstung, die den strengsten Anforderungen an Emissionen und Störfestigkeit unterliegen.

4. Anforderungsmatrix

MIL-STD-461G spezifiziert eine umfassende Reihe von Testverfahren, die - entsprechend dem jeweiligen Einsatzbereich - die Einhaltung der Spezifikationen und Anforderungen des US-Verteidigungsministeriums (DoD) zum Ziel haben. Die Testverfahren sind in vier Gruppen unterteilt: eingestrahlte Emissionen (RE), leitergebundene Emissionen (CE), eingestrahlte Störempfindlichkeit (RS) und leitergebundene Störempfindlichkeit (CS). Der Name eines Verfahrens besteht aus der zweibuchstabigen Abkürzung, die seine Gruppe darstellt, gefolgt von einem Code. Zum Beispiel bezeichnet CS101 den Test „Leitergebundene Störfestigkeit, Stromleitungen“.

Einsatzbereich CE101 CE102 CE106 CS101 CS103 CS104 CS105 CS114 CS115 CS116 CS117 CS118
Schiffe, Wasserfahrzeuge A A L A S L S L S A L S
U-Boote A A L A S L S L S L S S
Luftfahrzeuge, Heer A A L A S S S A A L A
Luftfahrzeuge, Marine L A L A S S S A A L A
Luftfahrzeuge, Luftwaffe A L A S S S A A L A
Raumfahrt A L A S S S A A L
Boden, Heer A L A S S S A A S
Boden, Marine A L A S S S A A S
Boden, Luftwaffe A L A S S S A A
Tabelle 1: MIL-STD-Matrix für leitergebundene Emissionen und Störempfindlichkeit



Einsatzbereich RE101 RE102 RE103 RS101 RS103 RS105
Schiffe, Wasserfahrzeuge A A L L A L
U-Boote A A L L A L
Luftfahrzeuge, Heer A A L A A L
Luftfahrzeuge, Marine L A L L A L
Luftfahrzeuge, Luftwaffe A L A
Raumfahrt A L A
Boden, Heer A L L A
Boden, Marine A L L A L
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Tabelle 2: MIL-STD-Matrix für eingestrahlte Emissionen und Störempfindlichkeit

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