Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung moderner elektronischer Geräte. Elektromagnetische Störungen (EMI) beeinträchtigen den normalen Gerätebetrieb und können dazu führen, dass gesetzliche Anforderungen nicht eingehalten werden. Um solche Störungen wirksam zu unterdrücken, setzen Entwickler zahlreiche Filterbauteile ein. Induktivitäten spielen dabei eine zentrale Rolle. Gleichtaktdrosseln und Gegentaktinduktivitäten gehören zu den am häufigsten verwendeten Typen und erfüllen sehr unterschiedliche Aufgaben.
Obwohl beide zur EMI-Filterung eingesetzt werden, unterscheiden sie sich deutlich hinsichtlich der Störungen, gegen die sie wirken, ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise. Dieser Artikel erläutert die wesentlichen Unterschiede zwischen Gleichtaktdrosseln und Gegentaktinduktivitäten, ihre Anwendungsbereiche und praktische Auswahlkriterien, die Entwicklern bei der Wahl geeigneter Bauteile helfen.
Eine Gleichtaktinduktivität, auch Gleichtaktdrossel genannt, ist ein Filterbauteil, das hauptsächlich Gleichtaktstörungen unterdrückt.
Eine Gleichtaktstörung (CMN) ist ein Störsignal, das auf zwei Signalleitungen (z. B. den Netzleitungen L und N oder den Datenleitungen D+ und D-) gegenüber Masse oder einer Bezugsebene in gleicher Richtung und Stärke auftritt. Diese Störung entsteht meist durch die Einkopplung äußerer elektromagnetischer Felder oder durch unsymmetrische Schaltungen im Gerät. Sie wird über das Kabel nach außen abgestrahlt oder gelangt über das Kabel in das Gerät.
Typischerweise besteht eine Gleichtaktinduktivität aus zwei oder mehr Wicklungen, die mit gleicher Windungszahl und Ausrichtung auf denselben hochpermeablen Ferritkern gewickelt sind.
Ihre Funktionsweise beruht auf der Aufhebung magnetischer Felder und der Wirkung einer hohen Impedanz:
Bei Gegentaktsignalen (Nutzsignalen): Fließen normale Gegentaktströme (also Ströme gleicher Stärke in entgegengesetzter Richtung auf zwei Leitungen) durch die beiden Wicklungen, entstehen im Kern entgegengesetzte Magnetflüsse, die sich gegenseitig aufheben. Daher ist die Impedanz einer Gleichtaktinduktivität für ein Gegentaktsignal äußerst gering und beeinflusst die Übertragung des Nutzsignals kaum.
Bei Gleichtaktsignalen (Störungen): Fließen Gleichtaktströme (in gleicher Richtung) durch die beiden Wicklungen, erzeugen sie gleichgerichtete Magnetflüsse im Kern, die sich überlagern. Dadurch weist die Drossel eine hohe Induktivität und damit eine sehr hohe Impedanz für Gleichtaktstörungen auf. So werden diese Störungen unterdrückt und abgeschwächt.
Gleichtaktdrosseln haben üblicherweise vier Anschlussstifte (zwei Eingänge und zwei Ausgänge) und bestehen aus zwei Wicklungen, deren gleichnamige Anschlüsse sich auf derselben Seite des Magnetrings befinden.
Eine Gegentaktinduktivität ist ein herkömmliches induktives Bauteil, das hauptsächlich zur Unterdrückung von Gegentaktstörungen eingesetzt wird.
Eine Gegentaktstörung (DMN) ist ein Störsignal, das zwischen zwei Signalleitungen in entgegengesetzter Richtung und unterschiedlicher Stärke auftritt. Solche Störungen überlagern das Nutzsignal direkt und entstehen meist durch interne Ursachen wie Schaltvorgänge im Schaltnetzteil, Laständerungen oder eine Fehlanpassung der Signalleitungsimpedanz.
Eine Gegentaktinduktivität ist ähnlich wie eine gewöhnliche Induktivität aufgebaut und besitzt üblicherweise nur eine Wicklung auf einem Magnetkern.
Ihre Funktionsweise beruht auf der Selbstinduktion der Spule:
Bei Gegentaktsignalen (Nutzsignalen und Störungen): Eine Gegentaktinduktivität wirkt Änderungen des Stroms entgegen, der durch sie fließt. Ob es sich um ein normales Gegentaktsignal oder eine Gegentaktstörung handelt: Jeder Strom durch die Induktivität wird von ihrer Induktivität beeinflusst.
Filterwirkung: Aufgrund ihrer hohen Impedanz bei hohen Frequenzen dämpft eine Gegentaktinduktivität hochfrequente Gegentaktstörungen. Für niederfrequente Nutzsignale (etwa den Gleichstrom einer Stromversorgung oder niederfrequente Wechselstromanteile) bleibt ihre Impedanz gering. So entsteht die Filterwirkung.
Gegentaktinduktivitäten besitzen üblicherweise nur zwei Anschlussstifte und eine Wicklung. In EMI-Filterschaltungen werden sie meist in Reihe in die Stromversorgungs- oder Signalleitung geschaltet.
Gleichtaktdrosseln und Gegentaktdrosseln unterscheiden sich vor allem hinsichtlich der Störungsarten, gegen die sie wirken, ihres Aufbaus und ihres Einflusses auf Nutzsignale. Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Unterschiede zusammen:
| Merkmale | Gleichtaktdrossel | Gegentaktinduktivität |
| Unterdrückte Störung
| Gleichtaktstörungen (gleichgerichtete Störungen gegenüber Masse) | Gleichtaktstörungen (Störungen zwischen Signalleitungen) |
| Funktionsweise | Die Überlagerung der Magnetflüsse erzeugt eine hohe Impedanz (für Gleichtakt), während ihre gegenseitige Aufhebung eine geringe Impedanz erzeugt (für Gegentakt). | Selbstinduktion erzeugt eine hohe Impedanz (für alle hochfrequenten Ströme). |
| Aufbau | Zwei Wicklungen in gleicher Richtung auf demselben Magnetkern | Eine Wicklung auf einem Magnetkern |
| Anzahl der Anschlussstifte | 4 (zwei Eingänge, zwei Ausgänge) | 2 (ein Eingang, ein Ausgang) |
| Einfluss auf Nutzsignale | Äußerst geringe Impedanz und praktisch keine Dämpfung | Eine gewisse Impedanz kann zu einer leichten Dämpfung des Nutzsignals führen. |
| Einsatzort | Typischerweise an den Ein- oder Ausgängen von Stromversorgungskabeln oder schnellen Signalleitungen zur Filterung abgestrahlter Störungen. | Typischerweise in Reihe mit Stromversorgungs- oder Signalleitungen zur Filterung leitungsgebundener Störungen. |
Da Gleichtaktdrosseln Gleichtaktstörungen wirksam unterdrücken, ohne die Übertragung von Gegentaktsignalen zu beeinträchtigen, werden sie häufig in folgenden Bereichen eingesetzt:
Gegentaktdrosseln unterdrücken hauptsächlich Gegentaktstörungen auf Stromversorgungsleitungen. Häufig werden sie zusammen mit Kondensatoren als π- oder L-Filter eingesetzt:
Die richtige Auswahl ist entscheidend für eine wirksame EMI-Filterung. Bei der Wahl von Gleichtakt- und Gegentaktinduktivitäten sind folgende wesentliche Kenngrößen zu berücksichtigen:
Nennstrom (I_rated): Die Drossel muss dem maximalen Dauerbetriebsstrom der Schaltung standhalten.
Gleichtaktimpedanz (Z_CM): Dies ist die wichtigste Kenngröße. Wählen Sie Drosseln, deren Impedanz bei der zu unterdrückenden Störfrequenz (typischerweise einige zehn bis einige hundert MHz) möglichst hoch ist. Eine höhere Impedanz bewirkt eine bessere Unterdrückung.
Gegentaktimpedanz (Z_DM): Wählen Sie Induktivitäten mit geringer Gegentaktimpedanz, um die Dämpfung von Nutzsignalen zu minimieren.
Gleichstromwiderstand (DCR): Ein niedriger DCR ist vorzuziehen, um Leistungsverluste und Temperaturanstieg zu verringern.
Betriebsfrequenzbereich: Wählen Sie Kernmaterial und Wicklungsaufbau entsprechend der Betriebsfrequenz der Schaltung und der Störfrequenz.
Induktivität (L): Bestimmen Sie den Induktivitätswert anhand der erforderlichen Grenzfrequenz und Filtereigenschaften. Eine höhere Induktivität dämpft niederfrequente Störungen besser.
Nennstrom (I_rated): Wie bei Gleichtaktinduktivitäten muss der Nennstrom mindestens dem maximalen Betriebsstrom der Schaltung entsprechen.
Sättigungsstrom (I_sat): Überschreitet der Strom einen bestimmten Schwellenwert, sättigt der Kern und die Induktivität fällt stark ab. Damit die Filterwirkung erhalten bleibt, muss der Sättigungsstrom bei der Auswahl über dem Spitzenstrom der Schaltung liegen.
Gleichstromwiderstand (DCR): Auch hier sollte der DCR möglichst niedrig sein.
Gleichtaktdrosseln und Gegentaktinduktivitäten sind zwei unverzichtbare Bauteile in EMI-Filterschaltungen. Gleichtaktinduktivitäten unterdrücken dank ihrer besonderen Bauweise mit zwei Wicklungen Gleichtaktstörungen wirksam und erhalten zugleich die Integrität der Nutzsignale. Sie sind eine bevorzugte Wahl, um die Abstrahlung über schnelle Signalleitungen und Stromversorgungsleitungen zu verringern. Gegentaktinduktivitäten dämpfen durch Selbstinduktion Gegentaktstörungen direkt und bilden eine Grundlage für die Filterung leitungsgebundener Störungen auf Stromversorgungsleitungen.
Das Verständnis ihrer grundlegenden Unterschiede bei den unterdrückten Störungen, im Aufbau und in der Funktionsweise ist die Grundlage für eine geeignete Schaltungsentwicklung und Bauteilauswahl. Erst wenn Störungsart und Schaltungsanforderungen angemessen berücksichtigt werden, lässt sich ein elektronisches System entwickeln, das strenge EMV-Normen erfüllt.
Copyright © 2026 PowerUC Electronics Co.
