DE29715774U1 - Electronic device - Google Patents

Electronic device

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Description

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Patentanwalt und Rechtsanwalt Patent attorney and lawyer Günter LeUlUUgGünter LeUlUUg

PA Leiming - Olvenstedter Str. 15 - D-39108 MagdeburgPA Leiming - Olvenstedter Str. 15 - D-39108 Magdeburg

Telefon 0391/7339433 Fax 0391 / 7392868 Email Leinnng@t-online.de Telephone 0391/7339433 Fax 0391 / 7392868 Email Leinnng@t-online.de

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General Elektronik GmbH bei Magdeburg Am Stadtweg 3 39167 HohendodelebenGeneral Elektronik GmbH near Magdeburg Am Stadtweg 3 39167 Hohendodeleben

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Elektronisches GerätElectronic device

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät zur oszilloskopischen Messung an Netzteilen, Schaltreglern, Motorsteuerungen, Thyristoren, Power-MOSFETs und weiteren
Anwendungsfällen.
The invention relates to an electronic device for oscilloscopic measurement of power supplies, switching regulators, motor controllers, thyristors, power MOSFETs and other
use cases.

Derartige Meßgeräte, sogenannte Tastköpfe, sind allgemein bekannt. Durch die Verwendung derartiger Meßgeräte werden Messungen zwischen zwei beliebigen Punkten einer Schaltung, ohne Masse oder Erde als Bezugspunkt, möglich. Dabei ist der Ausgang des Meßgerätes auf Masse bezogen, so daß dieses Meßgerät problemlos mit dem Eingang eines geerdetenSuch measuring devices, so-called probes, are well known. By using such measuring devices, measurements between any two points of a circuit, without ground or earth as a reference point, are possible. The output of the measuring device is related to ground, so that this measuring device can be easily connected to the input of a grounded

Oszilloskopen verbunden werden kann, auf dem die entsprechenden Meßwerte sichtbar wiedergegeben werden können.Oscilloscopes can be connected on which the corresponding measured values can be displayed.

Die bekannten Lösungen und die am Markt gebräuchlichen Differentialtastköpfe sind begrenzt einsetzbar, so beträgt deren Differential-Eingangsspannung als auch die Spannung pro Eingang zur Erde, einen Wert von maximal 1000 V.The known solutions and the differential probes commonly available on the market have limited applications, as their differential input voltage as well as the voltage per input to ground is a maximum of 1000 V.

Über diesen Spannungsbereich hinaus können die bisher üblichen Lösungen nicht angewendet werden.The usual solutions cannot be applied beyond this voltage range.

fi Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Gerät zur oszilloskopierenden Messung zu entwickeln, welches mit einer Hochspannungsbaugruppe auszurüsten ist, mit der hohe Eingangsspannungen bei Einhaltung der entsprechenden Sicherheitsnormen, gemessen werden können, wobei die Hochspannungsbaugruppe so räumlich auszuführen ist, daß diese in einem handlichen Meßgerät eingesetzt werden kann. fi It is therefore an object of the present invention to develop an electronic device for oscilloscope measurement, which can be equipped with a high-voltage module with which high input voltages can be measured while complying with the corresponding safety standards, wherein the high-voltage module is designed in such a way that it can be used in a handy measuring device.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Besondere Ausgestaltungen und vorteilhafte Lösungen sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention, the object is achieved by the features of claim 1. Special embodiments and advantageous solutions are the subject of the subclaims.

Das gemäß der Erfindung neu geschaffene elektronische Gerät besitzt in seiner gleichfalls neu geschaffenen Hochspannungsbaugruppe ein Element, welches als Leiterplatte ausgeführt und unmittelbar im Gehäuse des elektronischen Gerätes einordbar ist und somit die Gewähr gibt, daß mit diesem Gerät Messungen möglich werden, bei dem die Eingangsspannungen in einer Wertgröße von ca. 1500 V und darüber, anliegen können, wobei die beiden Spannungsteiler der Hochspannungsbaugruppe in einer elektronischen Grundschaltung vereinigt sind.The electronic device newly created according to the invention has an element in its newly created high-voltage assembly which is designed as a circuit board and can be placed directly in the housing of the electronic device and thus ensures that measurements are possible with this device in which the input voltages can be applied in a value of approx. 1500 V and more, whereby the two voltage dividers of the high-voltage assembly are combined in a basic electronic circuit.

Die Erfindung baut dabei im wesentlichen darauf auf, daß die langen, erforderlichen und notwendigen Abstände durch ein „Falten" der Leiterzüge in eine Mäanderform realisiert werden, wobei die Trennung der benachbarten, hochspannungsführenden Schaltungsteile durch im Gehäuse des elektronischen Gerätes vorhandene Trennwände derart erreicht wird, indem deckungsgleich in der Leiterplatte Schlitze vorgesehen sind, durch die die Trennwände hindurchragen.The invention is essentially based on the fact that the long, required and necessary distances are realized by "folding" the conductor tracks into a meander shape, whereby the separation of the adjacent, high-voltage circuit parts is achieved by partition walls in the housing of the electronic device in such a way that congruent slots are provided in the circuit board through which the partition walls protrude.

Es gehört auch zur Erfindung, daß in diesem Bauelement zwei kleine Multilayer-Leiterplatten vorgesehen sind, die als Kondensator arbeiteten, deren gegenüberliegenden, flächig ausgebildeten Leiterzüge mit dem Leiterplattenmaterial als Dielektrikum ausgebildet sind und somit die erforderliche Kapazität bilden. Die bei derart kleinen Kondensatoren nur schwer erreichbare Hochspannungsfestigkeit wird erfindungsgemäß durch die vier Lagen der Leiterplatte erreicht, wobei die inneren Lagen den eigentlichen Kondensator tragen, während die äußeren Lagen zur Isolation dienen. Eine zusätzliche Sicherheit stellt die Aufteilung der Gesamtkapazität in zwei in einer Reihe geschalteten Kapazitäten, mit nur halber notwendiger Spannungsbelastung, dar.The invention also includes the fact that this component has two small multilayer circuit boards that work as capacitors, the opposing, flat conductor tracks of which are formed with the circuit board material as a dielectric and thus form the required capacitance. The high voltage strength that is difficult to achieve with such small capacitors is achieved according to the invention by the four layers of the circuit board, with the inner layers carrying the actual capacitor, while the outer layers serve as insulation. Additional safety is provided by dividing the total capacitance into two capacitors connected in series, with only half the necessary voltage load.

Ferner ist erfinderisch, daß das gesamte Hochspannungsbauelement mit einer speziellen Vergußmasse vergossen wird, die vor allem eine kleine relative Dielektrizitätskonstante aufweist, um eine stärkere Beeinträchtigung der Übertragungseigenschaften des Hochspannungsbauelementes auszuschließen.Furthermore, it is inventive that the entire high-voltage component is cast with a special casting compound, which above all has a small relative dielectric constant, in order to exclude a greater impairment of the transmission properties of the high-voltage component.

Das neu geschaffene elektronische Gerät mit dem im Hauptanspruch genannten Merkmalen hat den Vorteil, daß ein besonders raumsparender Aufbau gegeben ist, so daß dieses Hochspannungsbauelement in einem handlichen Gerät integriert werden kann und gleichzeitig die Gewähr gegeben ist, infolge des Vergießens dieses Hochspannungsbauelementes, daß Überschläge zwischen den spannungsführenden Leitern, Leiterzügen auf der Leiterplatte, Bauteilanschlüsse zum Gehäuse ausgeschlossen sind, obwohl in dieses elektronische Gerät Eingangsspannungen von 1500 V und darüber hinaus, angelegt werden können, was einer Prüfspannung hinsichtlich der Fertigung dieses elektrischen Gerätes von über 10000 V entspricht.The newly created electronic device with the features mentioned in the main claim has the advantage that it has a particularly space-saving structure, so that this high-voltage component can be integrated into a handy device and at the same time it is guaranteed, as a result of the encapsulation of this high-voltage component, that arcing between the live conductors, conductor tracks on the circuit board, and component connections to the housing are excluded, although input voltages of 1500 V and more can be applied to this electronic device, which corresponds to a test voltage of over 10,000 V with regard to the manufacture of this electrical device.

Mit dem nachfolgenden Ausfuhrungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden. Die dazu gehörige Zeichnung zeigt inThe invention will be explained in more detail with the following exemplary embodiment. The accompanying drawing shows in

Figur 1: einen Teilschnitt durch das Gehäuse des elektronischen Gerätes,Figure 1: a partial section through the housing of the electronic device,

Figur 2: die Leiterplatte des Hochspannungsbauelementes,Figure 2: the circuit board of the high-voltage component,

Figur 3: den Leiterplattenkondensator in Seitenansicht.Figure 3: the circuit board capacitor in side view.

Die Figur 1 zeigt ein elektronisches Gerät 1 in einer Schnittdarstellung, wobei insbesondere auf die Ausbildung des oberen Gehäuseteiles 3 Wert gelegt wird, da in diesem Bereich das erfindungsgemäße Hochspannungsbauelement 2 angeordnet ist. Das untere Teil des GehäusesFigure 1 shows an electronic device 1 in a sectional view, with particular emphasis being placed on the design of the upper housing part 3, since the high-voltage component 2 according to the invention is arranged in this area. The lower part of the housing

6 dient zur Aufnahme der anderen, der zur Gesamtheit des elektronischen Gerätes 1 gehörenden Baugruppen.6 serves to accommodate the other components that make up the electronic device 1.

Das im oberen Gehäuseteil 3 vorgesehene Hochspannungsbauelement 2 ist dabei als eine Leiterplatte 7 ausgebildet, welche in ihrer Gesamtheit in einem Gehäuse 15 eingeordnet ist. Aus der Darstellung gemäß Figur 1 ergibt sich gleichfalls die unmittelbare Ausbildung und Anordnung von Trennwänden 5, welche sowohl zum Boden als auch zu den Seitenwänden des Gehäuses 6 verbunden sind.The high-voltage component 2 provided in the upper housing part 3 is designed as a circuit board 7, which is arranged in its entirety in a housing 15. The illustration according to Figure 1 also shows the direct design and arrangement of partition walls 5, which are connected to both the bottom and the side walls of the housing 6.

Neben der spannungsmäßigen Abschirmung der flächig auf der Leiterplatte 7 ausgebildeten Leiterzüge 14, dienen diese Trennwände 5 zur Aufnahme und Arretierung der gesamten Leiterplatte 7, dies in der Art, daß die Leiterplatte 7 mit ihren Aussparungen 12, die deckungsgleich mit den Trennwänden 5 in der Leiterplatte 7 eingearbeitet sind, die Trennwände 5 übergreifen. - Figur 2-In addition to the voltage shielding of the conductor tracks 14 formed flat on the circuit board 7, these partition walls 5 serve to hold and lock the entire circuit board 7 in such a way that the circuit board 7 with its recesses 12, which are incorporated into the circuit board 7 so as to be congruent with the partition walls 5, overlap the partition walls 5. - Figure 2-

Sowohl aus der Figur 1 als auch aus der Figur 2 ist unmittelbar ersichtlich, daß die LeiterplatteFrom both Figure 1 and Figure 2 it is immediately apparent that the circuit board

7 in Verbindung und im Wirkzusammenhang mit den Kondensatoren 4 steht, die einmal zwischen dem Eingang 8 und dem Ausgang 10 und zum anderen zwischen dem Eingang 9 und dem Ausgang 11 der Leiterplatte 7 angeordnet und von dem Gehäuse 15 der Leiterplatte 7 umschlossen sind.7 is connected and operatively connected to the capacitors 4, which are arranged on the one hand between the input 8 and the output 10 and on the other hand between the input 9 and the output 11 of the circuit board 7 and are enclosed by the housing 15 of the circuit board 7.

Die auf der Leiterplatte 7 vorgesehenen elektronischen Schaltungen sind funktionsbedingt gleichfalls mit den Eingängen 8; 9 und den Ausgängen 10; 11 verbunden. Gleichfalls ist diese Leiterplatte 7 mit den übrigen elektronischen, jedoch nicht näher dargestellten und beschriebenen Bauteilen des elektronischen Gerätes verbunden. Eine nähere Beschreibung dazu ist nicht erforderlich, da dies nicht unmittelbar zur Erfindung gehört.The electronic circuits provided on the circuit board 7 are, for functional reasons, also connected to the inputs 8; 9 and the outputs 10; 11. This circuit board 7 is also connected to the other electronic components of the electronic device, which are not shown or described in detail. A more detailed description of this is not necessary, since this is not directly related to the invention.

Zur Erfindung gehört jedoch, daß die Leiterplatte 7 weiterhin aus zwei oder mehreren Widerständen 13 und Lötanschlüssen für die Eingangsleitungen besteht.However, the invention includes the fact that the circuit board 7 further consists of two or more resistors 13 and solder connections for the input lines.

Bei den eingesetzten Kondensatoren 4, die in einer Ansicht in der Figur 3 dargestellt sind, handelt es sich um kleine Multilayer-Leiterplatten, die über ihre Anschlüsse 16 mit der Leiterplatte 7 des Hochspannungsbauelementes 2 verbunden sind.The capacitors 4 used, which are shown in a view in Figure 3, are small multilayer circuit boards that are connected to the circuit board 7 of the high-voltage component 2 via their connections 16.

Diese Kondensatoren 4 sind mit dem Leiterplattenmaterial als Dielektrikum ausgebildet und sorgen fur die erforderliche Kapazität. Die Hochspannungsfestigkeit der Kondensatoren 4 wird durch die 4 Lagen der Leiterplatte der Kondensatoren 4 erreicht, wobei die inneren Lagen, die Leiterzüge 14, den eigentlichen Kondensator 4 tragen, während die äußeren Lagen der Isolation dienen.These capacitors 4 are formed with the circuit board material as a dielectric and provide the required capacitance. The high voltage strength of the capacitors 4 is achieved by the 4 layers of the circuit board of the capacitors 4, whereby the inner layers, the conductor tracks 14, carry the actual capacitor 4, while the outer layers serve for insulation.

Diese als Leiterplatte ausgebildeten Kondensatoren 4 bestehen aus Polytetrafluoräthylen bzw. aus bekannten herkömmlichen Leiterplattenmaterial. Durch die Verwendung dieses Polytetrafluoräthylens oder der bekannten Leiterplattenmaterialien, können die elektrischen Eigenschaften der Kondensatoren 4 wesentlich verbessert werden, da diese Materialarten als Dielektrikum erheblich bessere Eigenschaften aufweisen, als das bisherige Dielektrikum aus Epoxidharz und Glasfasergewebe.These capacitors 4 designed as circuit boards consist of polytetrafluoroethylene or known conventional circuit board material. By using this polytetrafluoroethylene or the known circuit board materials, the electrical properties of the capacitors 4 can be significantly improved, since these types of material have significantly better properties as a dielectric than the previous dielectric made of epoxy resin and glass fiber fabric.

Das elektronische Gerät 1 besitzt in seinem Gehäuse 6 entsprechende Anschlüsse, die einerseits mit den Eingängen 8; 9 und andererseits mit den Ausgängen 10; 11 verbunden sind. An die Eingänge 8; 9 werden die entsprechenden Meßleitungen angeschlossen, während über die Ausgänge 10; 11 das elektronische Gerät mit einem Oszilloskopen verbunden werden kann.The electronic device 1 has 6 corresponding connections in its housing, which are connected on the one hand to the inputs 8; 9 and on the other hand to the outputs 10; 11. The corresponding measuring lines are connected to the inputs 8; 9, while the electronic device can be connected to an oscilloscope via the outputs 10; 11.

Claims (4)

SchutzanspriicheProtection claims 1. Elektronisches Gerät, insbesondere zur oszilloskopischen Messung an Netzteilen, Schaltreglern, Motorsteuerungen, Thyristoren, Pöwer-Mosfet's oder weiteren Anwendungsfällen, welches mit einem OsziUoskopen gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß1. Electronic device, in particular for oscilloscopic measurement on power supplies, switching regulators, motor controls, thyristors, power MOSFETs or other applications, which is coupled to an osciUoscope, characterized in that im oberen Gehäuseteil (3) des Gehäuses (6) ein als Leiterplatte (7) ausgebildetes Hochspannungsbauelement (2) vorgesehen ist, im oberen Gehäuseteil (3) und mit diesem fest verbunden, Trennwände (5) vorgesehen sind, die die Aussparungen (12) der Leiterplatte (7) durchgreifen und zwischen den Eingängen (8; 9) und den dazugehörigen Ausgängen (10; 11) der Leiterplatte (7) Kondensatoren (4) angeordnet sind.in the upper housing part (3) of the housing (6) a high-voltage component (2) designed as a circuit board (7) is provided, in the upper housing part (3) and firmly connected thereto, partition walls (5) are provided which pass through the recesses (12) of the circuit board (7) and capacitors (4) are arranged between the inputs (8; 9) and the associated outputs (10; 11) of the circuit board (7). 2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß2. Electronic device according to claim 1, characterized in that das Gehäuse (6) des elektronischen Gerätes (1) mittels eines Deckels verschließbar ist und das Hochspannungsbauelement (2) über im Gehäuse (6) gelagerten Spannungseingängen verbunden ist.the housing (6) of the electronic device (1) can be closed by means of a cover and the high-voltage component (2) is connected via voltage inputs stored in the housing (6). 3. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß3. Electronic device according to one of claims 1 to 2, characterized in that die Leiterplatte (7) Träger von elektronischen Bauteilen, wie der Widerstände (13) und der Kondensatoren (4) ist.the circuit board (7) carries electronic components such as resistors (13) and capacitors (4). 4. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, daß4. Electronic device according to one of claims 1 to 3, characterized in that die Kondensatoren (4) als Multilayer-Leiterplatten ausgebildet sind, deren gegenüberliegende, flächig ausgebildeten Leiterzüge (14) mit dem Leitermaterial das erforderlichen Dielektrikum und somit die erforderliche Kapazität bilden.the capacitors (4) are designed as multilayer printed circuit boards, the opposing, flat conductor tracks (14) of which form the required dielectric and thus the required capacitance with the conductor material.
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