Warum spielt Filterung bei Schaltnetzteilen eine Rolle?

Schaltnetzteile sind heute aus modernen elektronischen Geräten nicht mehr wegzudenken. Sie arbeiten effizient, kompakt und zuverlässig – beeinflussen jedoch gleichzeitig das Stromnetz, an das sie angeschlossen sind.

Diese Einflüsse bleiben im Alltag oft unbemerkt. In bestimmten Anwendungen können sie jedoch dazu führen, dass andere Geräte gestört werden oder Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit nicht mehr erfüllt sind. Genau an dieser Stelle wird das Thema Netzfilterung relevant.

Wie Schaltnetzteile das Stromnetz beeinflussen

Im Unterschied zu klassischen linearen Netzteilen nehmen Schaltnetzteile den Strom nicht gleichmäßig sinusförmig aus dem Netz auf. Die Stromaufnahme erfolgt vielmehr impulsartig und zeitlich begrenzt, abhängig vom internen Schaltbetrieb.

Dadurch kommt es zu Verzerrungen der Stromform. Diese äußern sich in sogenannten Oberschwingungen und führen zu Rückwirkungen auf das Versorgungsnetz. Während die Netzspannung in der Regel sinusförmig bleibt, weicht der Stromverlauf deutlich davon ab.

Abbildung 1: Nonlinear Load – Current and Voltage

Was versteht man unter einem Netzfilter?

Ein Netzfilter dient dazu, leitungsgebundene Störungen zu dämpfen. Diese Störungen können entweder aus dem Versorgungsnetz in ein Gerät gelangen oder umgekehrt vom Gerät zurück in das Netz abgegeben werden.

Durch den Einsatz eines Netzfilters lassen sich elektromagnetische Störungen reduzieren und andere angeschlossene Geräte schützen. Gleichzeitig unterstützt die Filterung die Einhaltung von EMV-Grenzwerten, die für viele Anwendungen verbindlich sind.

Interner oder externer Netzfilter – wo liegt der Unterschied?

Viele Schaltnetzteile verfügen bereits über einen integrierten Netzfilter. Dieser ist auf typische Einsatzbedingungen ausgelegt und deckt in vielen Anwendungen die grundlegenden Anforderungen ab.

In anspruchsvolleren Umgebungen kann es jedoch sinnvoll sein, die Filterung zu erweitern. Das ist beispielsweise der Fall, wenn mehrere Netzteile an einem gemeinsamen Anschluss betrieben werden, lange Leitungslängen vorhanden sind oder besonders störsensible Elektronik eingesetzt wird. In solchen Fällen kann ein externer Netzfilter den internen Filter sinnvoll ergänzen oder entlasten.

Darüber hinaus gibt es Installationen, bei denen die Filterung bereits zentral erfolgt – etwa im Schaltschrank, in der Gebäudeinstallation oder im vorgeschalteten Versorgungssystem. Ob zusätzliche Filter direkt am Netzteil erforderlich sind, hängt dann von der jeweiligen Gesamtkonfiguration ab.

Wie hängen Netzfilter, PFC und Phasenverschiebung zusammen?

Netzfilter werden häufig mit der Leistungsfaktorkorrektur (Power Factor Correction, PFC) verwechselt. Beide erfüllen jedoch unterschiedliche Aufgaben.

Während Netzfilter in erster Linie Störungen dämpfen, zielt die PFC darauf ab, die Stromaufnahme zu verbessern. Aktive PFC-Schaltungen sorgen dafür, dass der aufgenommene Strom gleichmäßiger verläuft und sich stärker an der sinusförmigen Netzspannung orientiert. Dadurch werden Oberschwingungen reduziert und Netzrückwirkungen minimiert.

Netzfilter und PFC ergänzen sich somit, sind jedoch nicht austauschbar.

Wann kann ein zusätzlicher Netzfilter sinnvoll sein?

Ein zusätzlicher Netzfilter kann dann erforderlich werden, wenn mehrere Schaltnetzteile parallel betrieben werden, empfindliche Geräte im selben Netz angeschlossen sind oder erhöhte EMV-Anforderungen gelten. Auch auftretende Störungen im Betrieb können ein Hinweis darauf sein, dass die vorhandene Filterung nicht ausreicht.

Ob und in welchem Umfang eine zusätzliche Filterung notwendig ist, lässt sich jedoch nicht pauschal beantworten. Entscheidend ist stets die Betrachtung des gesamten Systems.

Fazit

Schaltnetzteile beeinflussen das Stromnetz stärker, als es auf den ersten Blick erscheint. Netzfilter tragen dazu bei, diese Einflüsse zu kontrollieren und einen stabilen, störungsfreien Betrieb sicherzustellen.

Ob ein integrierter Filter ausreicht oder ein zusätzlicher externer Netzfilter sinnvoll ist, hängt immer von der konkreten Anwendung und den Rahmenbedingungen des Gesamtsystems ab.