Eingangsfilter für Leistungsendstufe: Wohin mit Cf?

[Noisy Boy (Gast)]

Hallo Leute,

ich habe ein Verständnisproblem.
Ich versuche gerade den Eingangsfilter für ein BLDC-Endstufe auszulegen. 
Diese ist für 36V (ein 10S LiIon Akkupak) ausgelegt. Es sollen 
allerdings 4 stück parallel (neben einigem weiteren Equipment) an 
derselben Quelle angeschlossen werden und von daher relativ wenig Rippel 
auf der Versorgung produzieren.

Jetzt habe ich in einer Appnote bei Würth gesehen 
(https://www.we-online.com/katalog/media/o108994v410%20AppNotes_ANP044_AuswirkungVonLayoutBauelementenUndFilterAufDieEMVVonModernenDCDCSchaltreglern_DE.pdf 
Abbildung 7) das Cf(ilter) auf Seite der Quelle vor der Induktivität 
liegt und Cin für (in diesem Beispiel ein DC/DC wandler) außer Betracht 
gelassen wird.

In einer Appnote von TI allerdings 
(https://www.ti.com/lit/ug/tiduay9/tiduay9.pdf Figure 20 Abs. 4.5.1 
"48-V Filtering"), liegt an der Stelle nur ein sehr kleiner MLCC-Haufen, 
dafür liegt auf Seite des Motortreibers halt der "Bulk-Cap" mit 2x 
220µF.

Würth sagt weiter, dass Cf ein Elko sein soll der mit seinem relativ 
hohen ESR gegen Schwingungen wirkt und der Filter auf 1/10 der 
PWM-Frequenz ausgelegt werden soll.

Ti hingegen spricht nur von einem Pi-Filter der ein ganz anderes 
Frequenzspektrum abdeckt als 1/10 der PWM-Frequenz.

Wem soll ich denn jetzt glauben, dem HF-Experten von Würth oder den 
Experten von TI?
Wie wird der Filter den richtig ausgelegt und ist der ESR bei der 
TI-Variante nicht wichtig?

[Noisy Boy (Gast)]

Ich Push noch einmal, da ich noch keine eindeutige Erklärung gefunden 
habe und auf Hilfe von versierten Personen hier hoffe.

[Alex -. (alex796)]

Ich sitze am Smartphone und kann nicht so einfach zwischen den ganzen 
PDFs durchwechseln. Um deine Frage zu beantworten:
Es kommt auf die Frequenz an, die gefiltert werden soll. Elkos sind gut 
für hohe Ströme und viel Energie. Bei Motoranwendungen wäre das der 
Laststrom, damit die Zwischenkreisspannung nicht zu sehr einbricht. Bei 
Elkos bekommt man viel Kapazität für wenig Geld und Bauform.

Sind hochfrequente Störungen dabei, bringt der Elko nicht sonderlich 
viel. Dort verwendet man Folie und/oder Keramikkondensatoren.

Üblich ist auch, Elko+Folie+Keramik zusammen zu verwenden, wenn die 
Anwendung es benötigt.

Auch kommt es auf die Ausgangsimpedanz und Anbindung der Quelle an, ob 
und wie groß der Eingangselko sein soll.

Und nicht zuletzt sei erwähnt, dass es am Ende auf die Anwendung und den 
Aufbau ankommt, welchen Kondensator und wie viel Kapazität man 
verwendet.

Leider gibt es keine allgemeine Lösung.

Gruß,

[Klaus R. (klara)]

Alex hat schon recht. Zunächst sollte man seine Störquelle kennen. Erst 
wenn man das Frequenzspektrum kennt, kann man ein passendes Filter 
entwerfen. Als Hilfe kann ich da nur LTspice wärmstens empfehlen.

Auch Würth bietet da mit REDEXPERT Hilfe an.
https://redexpert.we-online.com/we-redexpert/en/#/home

Wenn das dann zum Ergebnis führt, würde ich es mit LTspice weiter 
verfeinern. Zumindest sollte es man überprüfen.

Würth, Murata und andere bieten zu Kondensatoren und Induktivtäten 
einige Diagramme an. Nach der Eigenresonanz ist ein Kondensator induktiv 
und die Induktivität wird kappazitiv. Das sollte man wissen. Deshalb 
bieten gute Anbieter auch Spice Modelle an. Das ist gerade bei Filter 
wichtig.
mfg Klaus

[Anja (Gast)]

Naja mit etwas Überlegung kann man schon einige Schlüsse ziehen:

Beide "Schaltungen" sind nicht vollständig.

- Für die Funktion des BLDC braucht man direkt am IC schon mal einen 
größeren Kondensator (der wurde vielleicht deshalb beim Filter nicht 
gezeichnet).
- Ein hoher Ripple-Strom durch die Induktivität verlangt nach einer 
(teuren) Drossel mit entsprechend höherem Sättigungsstrom.
- die vorgeschlagenen Drosseln (um 10 uH) sind "UKW-Drosseln" d.h. für 
die Arbeitsfrequenz braucht es evtl. wesentlich "größere" Drosseln um 
wirksam die Grundfrequenz zu filtern.
- ob man jetzt am Versorgungseingang noch Elkos braucht hängt wesentlich 
von der Frequenz der rest-Störungen ab.

Gruß Anja