Je steiler die Signalflanke, desto bereiter das Störspektrum. Für Nachrichtentechniker ist das nichts Neues – aber trotzdem sind Störaussendungen von Schaltungen manchmal verdammt schwer in den Griff zu bekommen, weil unterschiedliche physikalische Effekte am Werk sind:

Leitungsgebundene Emissionen

Diese treten vorrangig im Frequenzbereich von 150 kHz bis 30 MHz auf. Bei höheren Frequenzen sorgen die immer vorhandenen parasitären Kapazitäten zwischen der Elektronik und dem meist geerdeten Gehäuse dafür, dass die leitungsgebundenen Störsignale stark gedämpft werden. Im niederfrequenten Bereich – bis ca. 1 MHz – fließen sie symmetrisch mit dem Strom und damit in der kleinen Schleife, die von Hin- und Rückleiter gebildet wird. Meist reichen einfache RC- oder LC-Filter, um das Problem zu lösen.

Abgestrahlte Störstrahlungen

Im Frequenzbereich über 30 MHz sind sie die größere Herausforderung – und reichen schnell bis 1 GHz und darüber. Diese Störsignale sind gleichsinnig (im Gleichtakt) auf dem Hin- und Rückleiter unterwegs und fließen via parasitäre Kapazitäten über den Schutzleiter zurück. Die Folge sind große, stromdurchflossene Schleifen, welche bei EMV-Tests immer wieder für Ärger sorgen.

Gleichtakt-Störungen unterdrücken

Induktivitäten sind bei hochfrequenten Störsignalen immer eine gute Idee. Bei Gleichtaktstörungen ist es sinnvoll, mit stromkompensierten Drosseln zu arbeiten. Das sind Bauteile mit zwei identischen, aber gegenläufig vom Strom durchflossene Wicklungen. Der in die Drossel hinein und aus der Drossel herausfließende Strom – und die dadurch resultierenden Magnetfelder – heben sich in ihrer Wirkung gegenseitig auf – daher der Name. Stromkompensierte Drosseln sind daher relativ klein und stören das Schaltungsdesign kaum. Für die hochfrequenten Störsignale hingegen wirkt diese Drossel wie ein starker Filter.

Gleichtakt-Filter wirken in beide Richtungen

Eine Filterschaltung für Gleichtaktstörungen, die auf Hin- und Rückleiter gleichsinnig unterwegs sind, bezeichnet man auch als Common-Mode-Filter (CMF). Prinzipbedingt wirkt es in beide Richtungen, dämpft also sowohl die Störungen, die aus der Stromversorgung kommen, als auch die Störungen, die von der versorgten Elektronik zurückfließen.

Dass die Induktivität einer stromkompensierten Drossel gleichzeitig auch als L für das LC-Filter im Bereich der leitungsgebundenen Störungen dienen kann, sei hier nur am Rande erwähnt.

Entstörung ist manchmal „tricky“

Man sieht: EMV bzw. die richtige Entstörung von Schaltnetzteilen, Umrichtern und andern Elektronikbaugruppen ist nicht immer trivial. Häufig werden Design-Fehler oder Probleme erst im qualifizierten Testlabor erkannt, erfordern Nacharbeit und weitere teure Messungen. Der schnellere und günstigere Weg für Schaltungsentwickler führt über spezialisierte Dienstleister, die beim Design-In unterstützen, entsprechendes Knowhow mitbringen sowie Vor-Qualifizierungen im eigenen EMV-Labor durchführen können.