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Eine kurze Einführung in die Gleichtaktdrossel und ihre Anwendungen

Apr 12, 2023Apr 12, 2023

In diesem Artikel werden die Grundlagen der einfachen Gleichtaktdrossel und ihre Anwendungen erläutert.

Eine Drossel ist eine leistungsmagnetische Komponente, die in elektronischen Schaltkreisen verwendet wird. Es handelt sich um eine Induktivität, die verwendet wird, um hochfrequenten Wechselstrom (AC) in einem Stromkreis zu blockieren und gleichzeitig niedrigere Frequenzen oder Gleichstrom (DC) durchzulassen. Die Drossel besteht normalerweise aus isoliertem Draht, der um einen Magnetkern gewickelt ist.

Der Name kommt nicht von ungefähr – „Choking“ bezieht sich auf das Blockieren hoher Frequenzen, während niedrigere Frequenzen zugelassen werden. Wenn ein Gerät zum Blockieren verwendet wird, spricht man von einer Drossel. Wenn das Gerät jedoch in Filtern oder LC-Schaltungen verwendet wird, wird es einfach als Induktivität bezeichnet.

Es gibt zwei verschiedene Arten von Drosseln: Audiofrequenzdrosseln (AFC) und Radiofrequenzdrosseln (RFC). AFCs sind so konzipiert, dass sie speziell Audio- und Stromleitungsfrequenzen blockieren und gleichzeitig Gleichstrom durchlassen. Andererseits sind RFCs so konstruiert, dass sie nur Funkfrequenzen blockieren und gleichzeitig Gleichstrom und Audio durchlassen.

Gleichtaktdrosseln sind nützlich, um elektromagnetische Störungen (EMI) und Hochfrequenzschnittstellen (RFI) von Stromversorgungsleitungen zu verhindern und Fehlfunktionen elektronischer Geräte zu verhindern.

Nachdem Sie nun wissen, was ein Choke ist, werden zum besseren Verständnis einige Anwendungen erläutert. Im Automobilbereich nutzen CAN-Busse (Controller Area Network) Gleichtaktdrosseln. Ein CAN-Bus ist ein Gerät, das es Mikrocontrollern und anderen Geräten ermöglicht, ohne einen Host-Computer miteinander zu kommunizieren. Beim Entwurf eines CAN-Systems müssen zahlreiche EMI- (elektromagnetische Interferenzen) und ESD-Standards (elektrostatische Entladungen) eingehalten werden. Darüber hinaus wird versucht, die Zuverlässigkeit zu erhöhen und die Größe des Produkts zu verringern. Die Gleichtaktdrossel kann den Bus vor EMI- und ESD-Störungen schützen.

Wenn Sie sich viele Ihrer herumliegenden USB-Kabel ansehen, werden Sie eine Drossel an den Stiften des Kabelsteckers erkennen. Diese Drossel dient zur Unterdrückung hochfrequenter Störungen in elektronischen Schaltkreisen. Diese Art von Drossel wird Ferritdrossel oder Ferritperle genannt. Die Gleichtaktdrosseln können in verschiedenen Branchen wie Industrie-, Elektronik- und Telekommunikationsanwendungen wie IEEE1394-Leitungen für PCs, Panel-Verbindungen für LCD-Panels und zur Bekämpfung von Gleichtaktrauschen, die Signale in Hochgeschwindigkeitsleitungen beeinflussen, eingesetzt werden.

Ein reales Beispiel dafür, wie ein Choke helfen könnte, Unfälle oder Stillstände zu verhindern, ist die Circle Line in Singapur. Auf der Strecke kam es zu einer erheblichen Störung, die zu enormen Verzögerungen führte. Die Land Transport Authority (LTA) forderte das Telekommunikationsunternehmen auf, den Mobilfunknetzzugang entlang der Strecke für einige Stunden zu sperren, damit die Ursache der Signalstörung ermittelt werden konnte. SMRT betreibt derzeit das Netz auf der gesamten Bahnstrecke und teilte den Pendlern mit, dass es zu Zugverspätungen kommen würde. Um weitere Verzögerungen zu verhindern, müssten die fahrerlosen Züge nun mit einem Operator besetzt werden.

Die Frage ist also, was mit diesem Schienensystem passiert ist und wie SMRT und LTA das Problem an der Wurzel packen und weitere Verspätungen verhindern können.

Die Circle Line nutzt Alstom Metropolis C830-Züge, die die kommunikationsbasierte Zugsteuerung (CBTC) von Urbalis verwenden, die von einer dritten Schiene und nicht von einer Oberleitung angetrieben wird. Dieses CBTC-System in den Zügen sorgt für einen präzisen und reibungslosen Ablauf der Bewegung ihrer Züge auf der gesamten Strecke, was letztendlich den Zugverkehr über längere Zeiträume und Geschwindigkeiten mit oder ohne Bediener ermöglicht. Was die HF-Technologie betrifft, nutzen die Züge einen robusten IEEE 802.11b/g-Standard, der sowohl im 2,4-GHz- als auch im 5,8-GHz-Bandbereich arbeitet.

Am 3. September vermuteten SMRT und LTA, dass es im Circle Line Tunnel eine Signalstörung gab, die im gleichen Betriebsfrequenzbereich wie das Signalsystem der Züge lag, was die Ursache des Problems sein würde. Dieses Störsignal könnte möglicherweise die Kommunikation zwischen Zug und Gleis unterbrochen haben. Nachfolgend finden Sie eine Darstellung der Funktionsweise des Urbalis-Funk-CBTC-Systems.

Im Jahr 2012 trennte die U-Bahn von Shenzhen die Mobilfunksignale, um einen ähnlichen Fall auf ihren Linien zu testen, bei denen ähnliche Probleme auftraten. Sie kamen zu dem Schluss, dass mobile WLAN-Hotspots, die mit der 2,4-GHz-Bandbreite betrieben werden, die Leitungssignale stören.

Durch die elektromagnetische Abschirmung der Circle Line sind die Züge weniger Störungen ausgesetzt, was letztendlich die Möglichkeit weiterer Probleme verringert. SMRT und LTA haben erklärt, dass die Möglichkeit besteht, die Signalfrequenz des Systems zu ändern, um weitere Signalstörungen zu verhindern.

EMI und ESD sind in der heutigen vernetzten Welt ein großes Problem. Die bescheidene Drossel ist wichtig für die zuverlässige Funktion von HF-Geräten.