EMV-Filter nach MIL-STD für DC/DC-Wandler
16.06.2023
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.
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Über DC/DC-Wandler
DC/DC-Wandler sind elektronische Komponenten, die eine Gleichspannung (DC) in eine andere Gleichspannung umwandeln können. Im Wesentlichen funktionieren sie wie ein Trenntransformator oder ein Aufwärts-/Abwärtstransformator, arbeiten jedoch mit Gleichstrom anstelle von Wechselstrom (AC). Da herkömmliche Transformatoren nur mit AC funktionieren, arbeiten alle DC/DC-Wandler intern nach dem Prinzip einer DC-zu-AC-zu-DC-Wandlung.
Da DC/DC-Wandler Schaltelemente wie Transistoren verwenden, um die interne AC-Wellenform zu erzeugen, sind ihre Ein- und Ausgangsströme von Natur aus pulsierend. Dieser Schaltvorgang erzeugt elektromagnetische Störungen (EMI). Filter für elektromagnetische Verträglichkeit (EMV-Filter) sind spezialisierte Schaltkreise, die diese EMI effektiv unterdrücken und dem Wandler helfen, die EMV-Grenzwerte mit ausreichender Sicherheitsmarge einzuhalten. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, unerwünschte elektromagnetische Signale zu dämpfen, um Störungen zu vermeiden, die die Leistung empfindlicher elektronischer Geräte beeinträchtigen könnten.
Da DC/DC-Wandler Schaltelemente wie Transistoren verwenden, um die interne AC-Wellenform zu erzeugen, sind ihre Ein- und Ausgangsströme von Natur aus pulsierend. Dieser Schaltvorgang erzeugt elektromagnetische Störungen (EMI). Filter für elektromagnetische Verträglichkeit (EMV-Filter) sind spezialisierte Schaltkreise, die diese EMI effektiv unterdrücken und dem Wandler helfen, die EMV-Grenzwerte mit ausreichender Sicherheitsmarge einzuhalten. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, unerwünschte elektromagnetische Signale zu dämpfen, um Störungen zu vermeiden, die die Leistung empfindlicher elektronischer Geräte beeinträchtigen könnten.
Über MIL-STD-461G
EMV-Filter in Militärqualität sind so konzipiert, dass sie die strengen Anforderungen von Heer, Luftwaffe und Marine erfüllen. Sie bestehen aus hochwertigen Komponenten und werden umfassenden Tests unterzogen, um ihre Zuverlässigkeit auch unter extremen Umwelt- und Betriebsbedingungen sicherzustellen. Aufgrund ihrer hervorragenden EMI-Unterdrückung spielen diese Filter eine entscheidende Rolle beim Schutz kritischer militärischer Systeme und bei der Verbesserung ihrer elektromagnetischen Verträglichkeit.
Der relevante US-Militärstandard für elektromagnetische Verträglichkeit ist MIL-STD-461 (Anforderungen zur Kontrolle elektromagnetischer Störeigenschaften von Teilsystemen und Geräten). Die aktuell gültige Version ist MIL-STD-461G, obwohl in vielen älteren Projekten weiterhin die Vorgängerversion MIL-STD-461E verwendet wird.
Der relevante US-Militärstandard für elektromagnetische Verträglichkeit ist MIL-STD-461 (Anforderungen zur Kontrolle elektromagnetischer Störeigenschaften von Teilsystemen und Geräten). Die aktuell gültige Version ist MIL-STD-461G, obwohl in vielen älteren Projekten weiterhin die Vorgängerversion MIL-STD-461E verwendet wird.
Klassen und Stufen von MIL-STD-461G
MIL-STD-461G legt Klassen und Teststufen fest, um die Grenzwerte für elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) über verschiedene militärische Plattformen hinweg zu definieren. Diese Klassen und ihre zugehörigen Grenzwerte gelten für eine Vielzahl von militärischen Fahrzeugen und Systemen, darunter:
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 Befehls- und Kontrolleinheiten, mit den strengsten Anforderungen an Emissionen und Störfestigkeit.
Klasse B: Kampffahrzeuge mit mittleren Anforderungen an Emissionen und Störfestigkeit.
Klasse C: Missionskritische Systeme, wie 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, mit den strengsten Anforderungen an Emissionen und Störfestigkeit.
Klasse B: Kritische Avionik mit mittleren Anforderungen an Emissionskontrolle und Störfestigkeit.
Klasse C: Kampfentscheidende Systeme, einschließlich Flugkontroll- und Kommunikationsausrüstung, mit den strengsten Anforderungen an Emissionen und Störfestigkeit.
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 Navigations- und Kommunikationsausrüstung, mit den strengsten Anforderungen an Emissionen und Störfestigkeit.
Klasse B: Kritische Teilsysteme mit mittleren Anforderungen an Emissionskontrolle und Störfestigkeit.
Klasse C: Kampfentscheidende Systeme wie Navigations- und Kommunikationsausrüstung, mit den strengsten Anforderungen an Emissionen und Störfestigkeit.
Anforderungsmatrix
MIL-STD-461G definiert eine umfassende Reihe von Testverfahren, die je nach vorgesehenem Einsatzgebiet darauf ausgelegt sind, die Spezifikationen und Anforderungen des US-Verteidigungsministeriums (DoD) zu erfüllen. Diese Testverfahren sind in vier Gruppen unterteilt: eingestrahlte Emissionen (RE), leitungsgebundene Emissionen (CE), eingestrahlte Störempfindlichkeit (RS) und leitungsgebundene Störempfindlichkeit (CS). Jedes Verfahren ist durch eine zweibuchstabige Gruppenabkürzung in Kombination mit einem Zahlencode gekennzeichnet – zum Beispiel bezeichnet CS101 den Test „Leitungsgebundene Störempfindlichkeit, 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 | |
| ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
Tabelle 2: MIL-STD-Matrix für eingestrahlte Emissionen und Störempfindlichkeit
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