DE3029697A1 - Tiefpassanordnung - Google Patents

Description

• Tiefpaßanordnung Die Erfindung betrifft eine Tiefpaßanordnung zur Störunterdrückung an und zur Stromversorgung von elektronischen Verbrauchern, vorzugsweise von für die digitale Zündung einer Brennkraftmaschine vorgesehenen Mikroprozessoren, mit zwei an Plus- bzw. Minuspotential liegenden Betriebsstromleitungen, die untereinander über einen ersten und einen diesem parallelen zweiten Kondensator verbunden sind.
• Es ist bereits bekannt, zur Unterdrückung von hochfrequenten Störwellen in eine der beiden Stromversorgungsleitungen eine hochfrequente Drossel zwischen den beiden, bevorzugt induktionsfrei ausgebildeten Kondensatoren einzufügen.
• Besonders bei digital gesteuerten Zündanlagen- können hochfrequente-Störwellen zu erheblichen Störungen im Programmablauf des zur Steuerung vorgesehenen Mikroprozessors führen. Deshalb müssen Mikroprozessor-Stromversorgungen gut entstört werden.
• Hierzu ist bei einer Anordnung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß in jede der beiden Betriebsstromleitungen je eine von zwei auf einem gemeinsamen Kern sitzenden Wicklungen einer stromkompensierten Drossel eingeschaltet ist. Zu besonders starken Dämpfung von niederfrequenten, energiereichen Impulsen kann zu dem ersten, bevorzugt als Elektrolytkondensator ausgebildeten und dem vorteilhaft als Wickelkondensator oder Schichtkondensator ausgebildeten zweiten Kondensator eine Zenerdiode parallel geschaltet sein. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zur Bedampfung von sehr hohen Frequenzen vorgesehen sein, daß die dem Verbraucher zugekehrten Wicklungsenden der beiden Wicklungen an einen Kondensator geringer Kapazität, vorzugsweise einen Flächenkondensator angeschlossen sind.
• Eine besonders störungssichere Stromversorgung für elektronische Verbraucher, insbesondere für Mikroprozessoren ergibt sich, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung zwischen einem der Wicklungsenden der stromkompensierten Drossel und dem Verbraucher eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die einen mit seiner Emitter-Kollektorstrecke an dieses Wicklungsende und den Verbraucher angeschlossenen Leistungstransistor und einen auf diesen einwirkenden Steuertransistor sowie einen zweiten Steuertransistor enthält, dessen Basis an einen nichtlinearen, an die Eingangsspannung des Verbrauchers angeschlossenen Spannungsteiler angeschlossen ist.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel, -einer Tiefpaßanordnung. Es zeigen: Fig. 1 die Tiefpaßanordnung in ihrem elektrischen Schaltbild, Fig. 2 einen in der Anordnung nach Fig. 1 verwendeten Flächenkondensator im Schnitt bzw. in der Draufsicht auf seine beiden Elektroden und Fig. 3 den in Fig. 1 bei R angedeuteten Regler in seinem Schaltbild.
• In Fig. 1 ist mit 10 eine Kraftfahrzeug-Sammlerbatterie angedeutet, welche eine nicht dargestellte Hochspannungs-Zündanlage speist und außerdem zur Stromversorgung eines in Fig. 1 bei P angedeuteten Mikroprozessors dient, welcher die digital arbeitende Zündanlage steuert.
• Beim Betrieb der Zündanlage können auf der am Pluspotential liegenden Betriebsstromleitung 11 für den Mikroprozessor P hochfrequente Störwellen auftreten, welche zu erheblichen Störungen im Programmablauf des Mikroprozessors führen könnten und deshalb so stark bedämpft werden müssen, daß sie den Mikroprozessor nicht erreichen können. Niederfrequente, energiereiche Störimpulse werden von einer Zenerdiode D2, einem Elektrolytkondensator Cl und einem Wickelkondensator oder Schichtkondensator C4 stark gedämpft.
• Um sehr hochfrequente Störwellen fernzuhalten, ist die stromkompensierte Drossel Dr und der in Fig. 2 dargestellte Flächenkondensator C3 vorgesehen. Die Drossel Dr hat eine erste Wicklung W1 und eine gleichgroße zweite Wicklung W2, die beide auf dem gleichen, hochpermeablen Kern K sitzen.
• Die Wicklungen W1 und W2 sind aus kräftigen Kupferdraht freitragend gewickelt, ihr Kern K hat einen Aussendurchmesser von etwa 15 mm. Die verbraucherseitigen Enden der Wicklungen W1 und W2 sind mit den Elektroden eines Flächenkondensators C3 verbunden. Dieser ist aus einer auf eine nicht dargestellte Isolierstoffplatte auSkaschierteeLeiterbahn aus Kupfer hergestellt, aus welcher in der für gedruckte Schaltungen üblicher Weise ineinandergreifende Zähne 15, 16 durch Atzen erzeugt sind, die mit zwei am Längsrand der Leiterbahn stehengebliebenen Leitungszügen 17 bzw. 1-8 derart verbunden sind, daß jeweils einer der schmalen, mit dem Leitungszug 18 verbundenen Zähne 16 zwischen zwei mit dem anderen Leitungszug 17 verbundene Zähne 15 eingreift. Auf diese Weise ist ein Flächenkondensator geschaffen, der nur sehr geringe Induktivität aufweist und daher eine sehr hohe Grenzfrequenzen hat.
• Der als Spannungskonstanthalter dienende Regler R enthält gemäß seinem Schaltbild, das in Fig. 3 dargestellt ist, einen im Zuge der Plusleitung 11 angeordneten Leistungstransistor Tr vom pnp-Typ und einen ersten Steuertransistor Tr2 vom npn-Typ, der an seinem Kollektor mit der Basis des Leistungstransistors Trl über einen Widerstand R2 und an seinem Emitter mit der gemeinsamen Masse bzw. Minusleitung 12 direkt verbunden und an den Emitter des Leistungstransistors Trl über einen Widerstand R1 angeschlossen ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß auch bei einem starken Absinken der Spannung der Batterie 10 ein kleiner Emitter-Basis-Strom über den Widerstand R2 und den Steuertransistor Tr2 geführt werden kann, der bewirkt, daß die am Transistor Trl abfallende Emitter-Kollektorspannung bis auf einen Wert von 0,1 Volt reduziert werden kann. Zur Spannungssteuerung dient ein nichtlinearer Spannungsteiler, bestehend aus einer an die Plusleitung 11 bzw. den Kollektor des Leistungstransistors Trl angeschlossenen Zenerdiode D3 und einen veränderbaren Widerstand R3, sowie ein zweiter Steuertransistor Tr3 vom npn-Typ, der mit seiner Basis an den Widerstand R3 und die Zenerdiode, mit seinem Emitter an die Masseleitung und mit seinem Kollektor an die Basis des ersten Steuertransistors Tr2 angeschlossen ist. Durch die Zenerdiode D3 wird sichergestellt, daß zwischen der Plus leitung 11 und der Basis des zweiten Steuertransistors Tr3 eine konstante Spannungsdifferenz von der Größe der Zenerspannung erhalten bleibt und demgemäß die geregelte Ausgangsspannung des Reglers R, die als Betriebs spannung für den Mikroprozessor P zur Verfügung steht, nicht unter den Wert von 4,6 Volt absinken kann.
• Wie in Fig. 3 angedeutet, kann in den nichtlinearen Spannungsteiler anstelle der Zenerdiode D3 die Reihenschaltung aus einer anderen Zenerdiode D4 und einer in DurchlaBrichtung betriebenen Diode D5 vorgesehen werden.
• In Fig. 3 ist noch eine dritte Möglichkeit zur Erzeugung einer Referenzspannung für den zweiten Steuertransistor Tr3 vorgesehen. Hier kann die Reihenschaltung aus zwei Dioden D6 und D7, die einseitig mit Masse verbunden ist, über einen Widerstand R4 mit der Plusleitung 11 und dem Kollektor des Leistungstransistors Trl verbunden sein, wobei parallel zu diesen beiden Dioden ein Festwiderstand R5 und ein in Reihe zu diesem liegender, veränderbarer, einseitig mit Masse verbundener Widerstand R6 vorgesehen ist.
• Der Widerstand R6 kann dann anstelle des Widerstandes R3 oder parallel zu diesem in der Basis ableitung des zweiten Steuertransistors Tr3 vorgesehen werden.
• Der wesentliche Vorteil besteht in der dargestellten Anordnung darin, daß mit dem Regler R.auch nlederfrequente, beispielsweise durch einen Anlaßvorgang hervorgerufene Spannungseinbrüche der Batterie 10 bis herab auf etwa 5 Volt ausgeglichen werden können und demzufolge ein ungestörter Betrieb des Mikroprozessors gewährleistet ist.

Claims (7)

1. Ansprüche 1. Tlefpaßanordnung zur Störunterdrückung an und zur Stromversorgung von elektronischen Verbrauchern, vorzugsweise für die digitalte Zündung einer Brennkraftmaschine vorgesehenen Mikroprozessoren, mit zwei an Plus- bzw. Minuspotential liegenden Betriebsstromleitungen, die untereinander über einen ersten und einen zu diesem parallelen zweiten Kondensator verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jede der beiden Betriebsstromleitungen (11, 12) je eine von zwei auf einem gemeinsamen Kern (K) sitzenden Wicklungen (W1, W2) einer stromkompensierten Drossel (Dr) eingeschaltet ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Verbraucher (P) zugekehrten Wicklungsenden der beiden Wicklungen (W1, W2) an einen Kondensator (C3) geringer Kapazität, vorzugsweise einen Flächenkondensator angeschlossen sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C3) durch eine auf eine Isolierstoffplatte aufkaschierte Leiterbahnen (17, 18) mit ineinandergreifenden Ansätzen (15, 16) und ausgeätzten Zwischenräumen gebildet ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem der Wicklungsenden und dem Verbraucher eine Regeleinrichtung (R) vorgesehen ist, die einen mit seiner Emitter-Kollektorstrecke an dieses Wicklungsende (W1) und den Verbraucher (P) angeschlossenen Leistungstransistor (Trl) und einen auf diesen einwirkenden Steuertransistor (Tr3) sowie einen zweiten Steuertransistor (Tr3) enthält, dessen Basis an einen nichtlinearen, an die Eingan&sspannung des Verbrauchers angeschlossenen Spannungsteiler angeschlossen ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Leistungszug von der Basis des Leistungstransistors (Trl) zu der zweiten Stromzuführungsleitung (12) die Reihenschaltung aus einem Widerstand (R2) und der Kollektor-Emitterstrecke des ersten Steuertransistors (Tr2) liegt, der mit seiner Basis an den Kollektor des zweiten St euertransistors (Tr3), einen mit dem Emitter des Leistungstransistors (Trl) verbundenen Widerstand sowie mit seinem Emitter an die zweite Stromzuführungsleitung (12) angeschlossen ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtlineare Spannungsteiler aus einer Zenerdiode (D3 oder D4) und einem vorzugsweise einstellbaren Widerstand (R3) besteht.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtlineare Spannungsteiler einen mit dem Kollektor des Leistungstransistors (Trl) verbundenen Widerstand (R4) und wenigstens eine in Durchlaßrichtung betriebene Diode (D6, D7) aufweist, zu der ein - vorzugsweise einstellbarer - Widerstand (R6) parallel liegt, der mit der Basis des zweiten Steuertransistors (Tr3) verbunden ist