DE2626285C2 - Transformator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein solcher Transformator ist aus der DE-AS 21 10 276 bekannt.

Um das der Erfindung zugrundeliegende Problem zu veranschaulichen, sei auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Inverter mit einem herkömmlichen Transformator gezeigt ist. Die Eingangswechselspannung einer Wechselspannungsquelle 1 wird einer Gleichrichterschaltung 2 zugeführt. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung dieser Gleichrichterschaltung 2 wird zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren 11, 12 zugeführt. Parallel zu diesen beiden Kondensatoren 11, 12 liegt eine Reihenschaltung aus den Emitter-Kollektor-Strekken zweier Transistoren 21 und 22. Der Emitter des Transistors 21 und der Kollektor des Transistors 22 sind miteinander und über eine Stromrückkopplungswicklung 33 eines Transformators 30 sowie über eine Eingangswicklung 41 eines Ausgangstransformators 40 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 11 und 12 verbunden. Die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren 21, 22 sind mit Wicklungen 31 bzw. 32 des Transformators 30 verbunden. Eine Spannungsrückkopplungswicklung 43 des Transformators 40 ist über einen Widerstand 3 mit einer Spannungsrückkopplungswicklung 34 des Transformators 30 verbunden. Die Ausgangswicklung 42 des Transformators 40 steht mit einer Gleichrichterschaltung 4 in Verbindung, die ihrerseits mit einer Glättungsschaltung 5 verbunden ist. Die Ausgangsklemmen der Glättungsschaltung 5 sind mit 6 bezeichnet. Der Transformator 30 besitzt einen sättigbaren Kern 30a. Der aus normalem Kernmaterial bestehende Kern des Transformators 40 ist nicht näher ge

zeigt

Wenn die Transistoren 21 und 22 abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, fließt ein rechteckförmiger Wechselstrom durch die Eingangswicklung 41 des Transformators 40. Auf diese Weise wird nach Transfcrmierung, Gleichrichtung und Glättung die gewünschte Gleichspannung an den Ausgangsklemmen 6 erzeugt. Der durch die Eingangswicklung 41 des Transformators 40 fließende Wechselstrom fließt gleichzeitig durch die

ίο Wicklung 33 des Transformators 30, so daß eine Stromrückkopplung zustande kommt. Die in diesem Zeitpunkt in der Wicklung 43 des Transformators 40 induzierte Wechselspannung wird über den Widerstand 3 der Wicklung zugeführt, wodurch eine Spannungsrückkopplung zustande kommt Damit wiederholt sich das Ein- und Ausschalten der Transistoren 21 und 22.

Wenn bei einem inverter dieser Art die Schwingfrequenz vergleichsweise hoch gewählt ist, also beispielsweise 20 kHz beträgt, dann kann der Ausgangstransformator 40 leicht und kompakt ausgebildet sein. Dementsprechend wird auch der Inverter selbst leicht und kompakt.

Im allgemeinen ist der Stromversorgungstransformator beispielsweise für einen Verstärker in Tonwiedergabeanlagen oder dgl. sehr groß. Infolge dieser Größe muß der Raumbedarf des entsprechenden Gleichrichters eingeschränkt werden. Das gleiche gilt für die übrigen Bauteile des Stromversorgungsteils. Außerdem wird die Anordnung dieser Teile durch die Größe des Transformators behindert. Bei einem Inverter der oben beschriebenen Art ist hingegen die Größe stark reduziert. Auch die Gestalt und Anordnung ist frei wählbar, so daß der Hauptgleichrichterteil, bei dem ein derartiger Inverter verwendet ist, in seiner Größe und Anordnung nicht eingeschränkt zu werden braucht. Auch die Anordnung der zugehörigen Bauteile unterliegt keinen Beschränkungen.

Da der beschriebene Inverter mit einem rechteckförmigen Signal betrieben wird, entstehen zwangsläufig unerwünschte Strahlungen. Dies sei kurz erläutert: Die Wechselstromersatzschaltung des vorstehend beschriebenen Inverters ist in Fig.2A dargestellt. Da die Schwingung von den Transistoren 21, 22 und dem Eingangstransformator 30 erzeugt wird, sind diese Elemente in F i g. 2A als Oszillator 7 dargestellt. Der Ausgangstransformator 40 ist mit dem Oszillator 7 verbunden. In diesem Fall ist eine Kopplungskapazität Co zwischen der Eingangswicklung 41 und der Ausgangswicklung 42 des Transformators 40 gebildet. In bezug auf die Kopplungskapazität Co kann das Ersatzschaltbild des Inverters auch in der in Fig.28 dargestellten Art wiedergegeben werden. Das Potential der Ausgangswicklung 42 ist wechselstrommäßig das gleiche wie das Massepotential, und der Inverter ist in einem Abschirmgehäuse untergebracht, wie dies in Fig. 2C angedeutet ist. Der Inverter ist also über die zwischen dem Inverter und dem Abschirmgehäuse gebildete Kapazität 9 mit dem Chassis (Massepotential) verbunden.

Andererseits besitzt die Eingangsklemme 1 wechselstrommäßig ein anderes Potential als die Ausgangsklemmen 6, so daß es unmöglich ist, die Eingangsklemme 1 mit dem Chassis zu verbinden. Die Eingangsklemme 1 muß infolgedessen elektrisch von dem Chassis getrennt sein.

Wenn der Rechteckwellenoszillator 7 unter diesen Bedingungen schwingt, wirkt die Eingangsklemme 1 als Antenne, so daß die von den rechteckförmigen Spannungen verursachten elektrischen Störwellen (uner-

wünschte Strahlungen) aus dem Abschirmgehäuse abgestrahlt werden und andere Schaltungen störend beeinflussen.

Bekannt ist ferner ein Transformatoraufoau (US-PS 18 37 245), der als Kopplur.gsgiied in einer Röhrenschaltung dient. Er weist Abschirmwicklungen auf, die neben der elektrostatischen Abschirmung der Drahtwicklungen eine Beschädigung dieser Wicklungen durch elcktrolytische Korrosion vermeiden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transformator der eingangs beschriebenen Art so zu gestalten, daß er eine verbesserte Abschirmung gegen Störstrahlung aus dem Abschirmgehäuse heraus aufweist.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebene Maßnahme.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sirh, daß mit einem insgesamt relativ geringen Aufwand bei einem Transformator der eingangs genannten Art eine verbesserte Abschirmung gegen Störtrahlung aus dem Abschirmgehäuse heraus erreicht ist.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

F i g. 1 zeigt die bereits betrachtete Schaltung eines Inverters, bei dem ein Transformator üblicher Bauart verwendet ist.

Fig. 2A bis 2C zeigen Ersatzschaltungen des in F i g. 1 dargestellten Inverters.

F i g. 3 zeigt schematisch eine Schnittansicht eiiws Transformators gemäß der Erfindung.

F i g. 4 und 5 zeigen Ersatzschaltbilder im Zusammenhang mit dem Transformator gemäß F i g. 3.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Transformators gemäß der Erfindung anhand der F i g. 3 beschrieben. Der Transformator T weist einen Kern 105 auf, der eine eine Primärwicklungsanordnung darstellende Primärwicklung 101 und eine eine Sekundärwicklungsanordnung darstellende Sekundärwicklung 102 trägt. Zwischen der Primärwicklungsanordnung und der Sekundärwicklungsanordnung sind elektrostatische Abschirmschichten 103,104 vorgesehen, die sowohl von den beiden Wicklungsanordnungen 101,102 als auch voneinander durch elektrisch isolierende Schichten 107, 109, 108 getrennt sind. Außerdem sind diese Abschirmschichten mit der ihnen jeweils unmittelbar benachbarten Wicklungsanordnung 101 bzw. 102 elektrisch leitend direkt verbunden. Zwischen den einander benachbarten Windungslagen der Sekundärwicklungsanordnung 102 ist eine elektrisch isolierende Schicht 110 vorgesehen.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Transformator Γ befindet sich zwischen dem Kern 105 und der Prin;ärwicklungsanordnung 101 eine weitere elektrostatische Schicht 131, die sowohl von dem Kern 105 als auch von der Prinärwicklungsanordnung 101 durch jeweils eine elektrisch isolierende Schicht 130 bzw. 106 getrennt ist und die mit der Primärwicklungsanordnung 101 elektrisch leitend direkt verbunden ist. Der Kern 105 ist über das (nicht dargestellte) Chassis mit der Sekundärseite bo des Transformators Tverbunden.

Aus F i g. 4 ist erkennbar, daß zwischen dem Kern 105 und der Wicklung 101 eine Kapazität besteht, wenn die elektrostatische Abschirmschicht 131 nicht vorgesehen ist. Infolgedessen fließt ein Strom durch den Kern 105 t>5 und die Sekundärseite, mit welcher der Kern 105 verbunden ist. Damit wird in das Gerät, in dem sich der Transformator befindet, eine Störstrahlung eingesteu

Wenn der Transformator hingegen die elektrostatische Abschirmschicht 131 besitzt, die zwischen dem Kern 105 und der Primärwicklung JIl angeordnet und mit der Primärseite des Transformators Tverbunden ist (Fig. 5), dann bildet sich die in Fig. 4 dargestellte Kapazität nicht.

Bei dem in Fig.3 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel des Transformators T hält man eine wirksame elektrostatische Abschirmung zwischen dem Kern und der Sekundärseite, wenn der Kern 105 des Transformators T mit der Sekundärseie verbunden ist. Damit erreicht man hier eine ausgezeichnete Abschirmwirkung. die besser ist als in dem Fall, wenn der Transformatorkern .τιit der Sekundärseite verbunden ist. Ist bei dem gerade betrachteten Vergleichsfall die zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Transformators vorhandene EMK etwa um den Faktor 10 kleiner als bei herkömmlichen Transformatoren ohne die betreffende Maßnahme, so läßt sich für den Transformator gemäß der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung dieser Faktor mit 20 angeben.

Selbstverständlich ist die Erfindung auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel nicht beschränkt. So ist es beispielsweise möglich, wenigstens eine der beiden Abschirmschichten 103 und 104 doppelt auszuführen und wenigstens eine der jeweiligen beiden Abschirmschichten mit der Primär- bzw. Sekundärwicklungsanordnung elektrisch zu verbinden. Ferner ist es möglich, als die oben betrachtete verwendete weitere elektrostatische Abschirmschicht 131 zwei Abschirmschichten zu verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Transformator mit einem Kern (105) aus einem Magnetwerkstoff,

   mit einer wenigstens eine Wicklung aufweisenden, auf dem Kern (105) aufgebrachten Primärwicklungsanordnung (101),

   mit einer wenigstens eine Wicklung aufweisenden, auf der Primärwicklungsanordnung (101) aufgebrachten Sekundärwicklungsanordnung (?02), und mit zwei zwischen der Primärwicklungsanordnung (101) und der Sekundärwicklungsanordnung (102) vorgesehenen elektrostatischen Abschirmschichtcn (103, 104), die sowohl von den betreffenden Wicklungsanordnungen (101,102) als auch voneinander durch elektrisch isolierende Schichten (107, 109, 108) getrennt und mit der ihnen jeweils unmittelbar benachbarten Wicklungsanordnung (101 bzw. 102) elektrisch leitend direkt verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung des Transformators für eine bzw. in einer Wechselrichterschaltungsanordnung zwischen dem Kern (105) und der Primärwicklungsanordnung (101) eine weitere elektrostatische Abschirmschicht (131) angeordnet ist, die sowohl von dem Kern (105) als auch von der Primärwicklungsanordnung (101) durch jeweils eine elektrisch isolierende Schicht (130, 106) getrennt und mit der Primärwicklungsanordnung (101) elektrisch leitend direkt verbunden ist.