Die Wahl des richtigen LC-Filterdesigns für Ihren MLCC

Vom Ausgangskondensator eines Schaltnetzteils wird eine bestimmte Kapazität benötigt, um den Steuerkreis und damit auch die Ausgangsspannung stabil zu halten. Wenn die eingestellte Ausgangsspannung den Kapazitätswert reduziert, wirkt sich dies auf den Steuerkreis aus.

Dies wirkt sich auf Merkmale wie Welligkeit oder Verhalten bei plötzlichen Laständerungen aus und kann dazu führen, dass die Spezifikation nicht erfüllt wird. Bei einem am Eingang platzierten Filter, z.B. für die Schaltfrequenz eines Abwärtswandlers (der Eingang ist bei Abwärtswandlern immer die kritische Seite), muss der angegebene Eingangsspannungsbereich des Wandlers und damit die am Filter anliegende Spannung berücksichtigt werden.

Andernfalls kommt es zu Schwankungen der Grenzfrequenz des Filters, die den Betrieb des Filters beeinträchtigen und möglicherweise zum Ausfall der EMV-Prüfung aufgrund von leitungsgeführten Störungen führen.

Der LC-Filter

Der LC-Filter ist der in der Elektronik am häufigsten verwendete Filtertyp und besteht aus einem Induktor und einem Kondensator. Da es sich um einen Filter zweiter Ordnung handelt, fällt er an seiner Grenzfläche um -6dB und an seiner Steilheit um 40dB/Dekade. Ein Filter muss im Allgemeinen mindestens eine frequenzabhängige Komponente aufweisen.

Bei der Verwendung eines LC-Filters mit SMD-Ferrit, z.B. am Eingang eines Schaltreglers, sind potenziell (zu) hohe Einschaltströme ein wichtiger Aspekt. Pulsartige Einschaltströme, die ein Vielfaches des Nennstroms des SMD-Ferrits übersteigen, können den Ferrit langfristig zerstören. Hierfür können die Komponenten der WE-MPSB-Serie eingesetzt werden. Diese haben eine vorgegebene Impulsfestigkeit.

Ein weiterer Punkt, der bei der Verwendung von SMD-Ferriten zu beachten ist, ist das Verhältnis zwischen ihrer Impedanz und dem durch sie fließenden Strom. Die Impedanz wird durch Sättigung des Ferritmaterials reduziert, je nachdem, wie hoch dieser Strom ist, da ein Chip-Bead-Ferrit keinen Luftspalt hat. Dadurch werden auch die Filtereigenschaften geändert. Diese Beziehung kann auch in REDEXPERT abgebildet werden. Ein Beispiel für dieses Merkmal mit der Komponente WE-CBF 742792113 finden Sie in Abbildung 7 in der Application Note ANP062.

Siehe Abschnitt 3.2 in der Application Note ANP062 für ein Beispiel, das die Spannungsabhängigkeit von Kondensatoren in Bezug auf ihre Filtereigenschaften durch den Aufbau von zwei Filterplatten mit verschiedenen LC-Filterkombinationen und π Filtern untersucht. Sie können sich auch das Design (3.3), den Messaufbau (3.4) und die Eigenschaften verschiedener MLCC-Komponenten genauer ansehen.

Simulation von Messergebnissen

Die Spannungsabhängigkeit von Keramikkondensatoren der Klasse 2 kann mit LTspice ebenfalls simuliert werden. Hierfür sind jedoch spezifische Daten erforderlich. Die LTspice Standardbibliothek enthält ein Modell des echten SMD-Ferrits. Die LTspice Bibliothek von Würth Elektronik enthält Modelle der Kondensatoren und kann von unserer Website heruntergeladen werden. Damit bleibt die Frage, wie man Kapazitätswerte in Abhängigkeit von der angelegten Spannung erhält. Diese können aus REDEXPERT extrahiert werden.

Besuchen Sie Abschnitt 4 der ANP062 Application Note, um einen detaillierten Einblick in die Simulation zu erhalten.

Aufgrund der Nachfrage nach immer kompakteren elektronischen Geräten müssen Filterkomponenten wie die MLCC berücksichtigt werden. Wir hoffen, dass Sie mehr über die MLCC-Komponente erfahren haben!

Für weitere Informationen können Sie sich die passende ANP062 Application Note durchlesen. Wenn Sie bereit sind, es selbst auszuprobieren, kontaktieren Sie uns für Ihre kostenlosen Muster.

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