DE19503949A1

DE19503949A1 - Mehrlagen-Leiterplatte für Schaltnetzteile

Info

Publication number: DE19503949A1
Application number: DE19503949A
Authority: DE
Inventors: Johann Brunner; Holger Heidenblut
Original assignee: Schroff GmbH
Current assignee: Schroff GmbH
Priority date: 1995-02-07
Filing date: 1995-02-07
Publication date: 1996-08-08

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrlagen-Leiterplatte für Schaltnetzteile sowie ein unter Verwendung einer solchen Mehrlagen-Leiterplatte aufgebautes Schaltnetz teil.

Schaltnetzteile dienen der Versorgung elektronischer Schaltungen mit Gleich spannung. Sie werden eingangseitig an das öffentliche Wechselspannungs-Netz oder, im Falle eines DC/DC-Wandlers, an eine Versorgungs-Gleichspannung an geschlossen und stellen an ihrem Ausgang eine stabile, feste oder regelbare Gleichspannung zur Verfügung. Die Spannungswandlung erfolgt mittels Schalt transistoren, vorzugsweise MOS-FETs. Der mechanische Aufbau erfolgt üblicher weise auf einer doppelseitigen, durchkontaktierten Leiterplatte.

Die Schaltflanken der mit hoher Taktfrequenz betriebenen Schalttransistoren ver ursachen hochfrequente Störsignale. Es ist Stand der Technik, diese hochfrequen ten Störsignale durch spezielle Entstörelemente, wie Funkentstördrosseln, X- Kondensatoren oder Y-Kondensatoren, über Leiterbahnen der Signalleiter-Ebe nen zu einem Schutzleiteranschluß (PE) auf der Ober- oder Unterseite der Leiter platte abzuleiten. Dies bedingt jedoch einen großen Platzbedarf, weil die hierfür erforderlichen Leiterbahnen mit ausreichend großem Abstand zu den übrigen Leiterbahnen angeordnet werden müssen. Schwerer noch wiegt allerdings der Nachteil, daß die relativ langen Leitungen zwischen den Entstörelementen und dem Schutzleiteranschluß die Abstrahlung der auf diesen Leitungen geführten Störsignale begünstigt, so daß ein abschirmendes Gehäuse vorgesehen werden muß, um die heute geltenden Normen (beispielsweise IEC 801) hinsichtlich Ent störung zu erfüllen.

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Schalt netzteil unter Verzicht eines schirmenden Gehäuses so aufzubauen, daß keine unzulässigen Störungen abgestrahlt werden.

Bei der Lösung dieser Aufgabe wird ausgegangen von einer an sich bekannten Mehrlagen-Leiterplatte für Schaltnetzteile, die aus zwei Trägerplatten zusam mengesetzt ist und sowohl an ihrer Oberseite wie auch an ihrer Unterseite Signalleiter-Ebenen mit Leiterbahnen sowie diese verbindende Durchkontaktie rungen aufweist.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, zwischen der ersten Trägerplatte und der zweiten Trägerplatte eine besondere Schutzleiter-Ebene anzuordnen, die aus schließlich dem direkten Anschluß von Entstörelementen an den Schutzleiter PE dient. Auf der Bestückungsseite angeordnete Entstörelemente können somit di rekt, also unter Vermeidung zusätzlicher Leiterbahnen, mit dem Schutzleiter ver bunden werden. Hochfrequente Störungen werden auf kürzestem Wege abgelei tet. Aufgrund der extrem kurzen Verbindungswege zwischen Entstörelementen und Schutzleiter-Anschluß entfallen elektromagnetische Felder; die Störstrah lung wird dadurch auf ein Minimum reduziert.

Bevorzugt wird die Schutzleiter-Ebene von einer im wesentlichen geschlossenen Metallschicht, die auf der Unterseite der ersten Trägerplatte angeordnet ist, ge bildet. Die unmittelbar unter der Bestückungsebene - und damit den Bauelemen ten der elektronischen Schaltung - angeordnete Metallschicht dient gleichzeitig als wirksame Abschirmung und ersetzt somit das ansonsten erforderliche Metall gehäuse.

In vorteilhafter Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Mehrlagen-Leiter platte ist auf der Oberseite der zweiten Trägerplatte eine dritte Signalleiter-Ebene ausgebildet, welche durch eine zusätzlich zwischengelegte Isolierplatte von der Schutzleiter-Ebene galvanisch getrennt ist. Durch diesen vierlagigen Aufbau wird es möglich, ein Schaltnetzteil mit besonders kompakten Abmessungen zu realisieren, was wiederum die Gefahr von Ein- und Abstrahlung von Störsigna len weiter verringert.

Ein unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mehrlagen-Leiterplatte aufge bautes Schaltnetzteil erfüllt strengste Normen, was die Abstrahlung von Störun gen betrifft, ohne daß es eines abschirmenden Gehäuses bedarf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläu tert.

Die einzige Abbildung zeigt den mechanischen Aufbau eines Schaltnetzteils un ter Verwendung einer Mehrlagen-Leiterplatte. Eine erste Trägerplatte 1 trägt auf ihrer freien Oberseite eine erste Signalleiter-Ebene 2. Auf der freien Unterseite ei ner zweiten Trägerplatte 3 ist eine zweite Signalleiter-Ebene 4 ausgebildet. Durchmetallisierte Löcher 5 verbinden einzelne Leiterbahnen der ersten Signal leiter-Ebene 1 mit Leiterbahnen der zweiten Signalleiter-Ebene 3. Zwischen der ersten Trägerplatte 1 und der zweiten Trägerplatte 3 ist eine Schutzleiter-Ebene 6 angeordnet, welche an den Schutzleiter PE angeschlossen ist. Die Schutzleiter- Ebene 6 ist auf der Unterseite der ersten Trägerplatte 1 ausgebildet und besteht aus einer geschlossenen Metallschicht, die nur von den durchmetallisierten Lö chern 5 unterbrochen ist. Auf der Oberseite der zweiten Trägerplatte 3 ist eine dritte Signalleiter-Ebene 7 ausgebildet. Eine zusätzliche Isolierplatte 8 dient der elektrischen Isolation der dritten Signalleiter-Ebene 7 gegenüber der Metall schicht der Schutzleiter-Ebene 6.

Die elektronischen Bauelemente 9 des Schaltnetzteils sind auf der Oberseite der ersten Trägerplatte 1, welche die Bestückungsseite der Mehrlagen-Leiterplatte bildet, angeordnet. Es sind spezielle Entstörelemente 10, insbesondere Entstör kondensatoren und/oder Funkentstördrosseln vorgesehen, welche über die Schutzleiter-Ebene 6 auf kürzestem Wege an den Schutzleiter PE angeschlossen sind. Die Schutzleiter-Ebene 6 schirmt gleichzeitig die elektronische Schaltung nach unten ab.

Bezugszeichenliste

1 erste Trägerplatte
2 erste Signalleiter-Ebene (auf 1)
3 zweite Trägerplatte
4 zweite Signalleiter-Ebene (auf 3)
5 durchmetallisierte Löcher
6 Schutzleiter-Ebene
PE Schutzleiter
7 dritte Signalleiter-Ebene (auf 3)
8 Isolierplatte
9 elektronisches Bauelement
10 Entstörelemente

Claims

1. Mehrlagen-Leiterplatte für Schaltnetzteile, mit

- einer ersten Trägerplatte (1) aus elektrisch isolierendem Material, auf deren freier Oberseite eine erste Signalleiter-Ebene (2) ausgebildet ist;
- einer zweiten Trägerplatte (3) aus elektrisch isolierendem Material, auf deren freier Unterseite eine zweite Signalleiter-Ebene (4) ausgebildet ist;
- durchmetallisierten Löchern (5), welche einzelne Leiterbahnen der ersten Signalleiter-Ebene (1) mit Leiterbahnen der zweiten Signalleiter-Ebene (4) elektrisch leitend verbinden;

gekennzeichnet, durch

- eine zwischen der ersten Trägerplatte (1) und der zweiten Trägerplatte (3) an geordnete Schutzleiter-Ebene (6) zum direkten Anschluß von Entstörelemen ten (10) an den Schutzleiter (PE).

2. Mehrlagen-Leiterplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzlei ter-Ebene (6) auf der Unterseite der ersten Trägerplatte (1) ausgebildet ist.

3. Mehrlagen-Leiterplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzleiter-Ebene (6) von einer im wesentlichen geschlossenen Metall schicht gebildet wird.

4. Mehrlagen-Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn zeichnet durch

- eine auf der Oberseite der zweiten Trägerplatte (3) ausgebildete dritte Signal leiter-Ebene (7);
- eine zwischen dieser dritten Signalleiter-Ebene (7) und der Schutzleiter-Ebene (6) angeordnete Isolierplatte (8).

5. Schaltnetzteil unter Verwendung einer Mehrlagen-Leiterplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Bauelemente (9) der elektronischen Schaltung auf der Oberseite der ersten Trägerplatte (1) angeordnet sind,
- Entstörelemente (10) vorgesehen sind, welche über die Schutzleiter-Ebene (6) an den Schutzleiter (PE) angeschlossen sind.

6. Schaltnetzteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entstörelemente (10) Entstörkondensatoren und/oder Funkentstördrosseln sind.