DE3048170C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches π-Filter mit den Merkmalen des Oberbegriffs nach Patentanspruch 1 oder 7.

Solche π-Filter werden insbesondere bei gedruckten Schal­ tungen und dergleichen verwendet, um Fehler aufgrund von Rausch- und Störsignalen zu vermeiden, die vom Strom- bzw. Signalnetz ausgehen bzw. im Gerät selbst entstehen. Bei herkömmlichen elektrischen Filtern sind nach Fig. 1 zwei Elektroden 2 a, 2 b am Innenumfang eines röhrenförmigen Dielektrikums 1 angeordnet. Eine äußere Elektrode 3 ist am Außenumfang des Dielektrikums 1 angeordnet, so daß sie den beiden inneren Elektroden 2 a, 2 b gegenüberliegt, wobei ein Stab 6 mit Ferritperle 4 das röhrenförmige Dielektrikum 1 durchdringt, wobei sich die Ferritperle 4 innerhalb des Dielektrikums 1 befindet. An den inneren Elektroden 2 a, 2 b befestigte Durchführungstüllen 5, 5 stützen den Stab 6. Eine Metallhalterung 7 ist an die äußere Elektrode 3 angelötet. Hierdurch wird eine π-förmige LC- Filterschaltung gebildet, wobei die Ferritperle 4 die Induktivität bestimmt. Die innere Elektrode 2 a bildet mit der äußeren Elektrode 3 eine Kapazität C 1, und die innere Elektrode 2 b bildet mit der äußeren Elektrode 3 eine Kapazität C 2 (Fig. 2).

Zur Anbringung des herkömmlichen Filters auf einer gedruck­ ten Schaltung ist folgendes nötig:

Die gedruckte Schaltung weist eine Öffnung zur Aufnahme des Filters auf. Die Metallhalterung 7 wird an den Erd- bzw. Masseanschluß der gedruckten Schaltung gelötet, nachdem das Filter direkt in die Öffnung eingesetzt ist. Dann wird der an einem Ende gebogene Stab 6 bzw. ein Bleidraht o. ä. daran befestigt, wobei der Bleidraht alternativ dazu an einem vor­ bestimmten Teil der gedruckten Schaltung angelötet werden kann (Fig. 3). Das Filter 9 wird dann in eine der Öffnungen in der metallenen Schutzplatte 8 eingesetzt und der Metall­ halter 7 an die Schutzplatte 8 gelötet, wobei die Schutz­ platte 8 an den Erd- bzw. Masseanschluß der gedruckten Schaltung gelötet wird. Der durchgehende Stab 6 wird eben­ falls an einen vorbestimmten Teil der gedruckten Schaltung gelötet. Die Montage ist somit sehr kompliziert und zeitrau­ bend, und insbesondere wenn mehrere Filter notwendig sind, erweist sich diese komplizierte Montage als Produktionshin­ dernis.

Das herkömmliche Filter weist im Dielektrikum 1 eine Ferrit­ perle 4 auf. Daher muß nicht nur das Dielektrikum einen großen Innendurchmesser aufweisen, sondern die inneren Elek­ troden 2 a, 2 b müssen durch Bürstenauftrag oder ähnliche Me­ thoden im Dielektrikum 1 gebildet werden. Diese inneren Elektroden 2 a, 2 b müssen jeweils mittels der Durchführungs­ tüllen 5, 5 gegenüber dem durchgehenden Stab 6 abgestützt werden. Eine derart komplizierte Konstruktion wirkt zusätz­ lich hinderlich bei der Massenproduktion. Zusätzlich ist nachteilig, daß die durchgehenden Anschlußleiter eine ge­ rade, gestreckte Form besitzen und damit die Anschlußenden zu beiden Seiten der eigentlichen Filtereinheit vorstehen. Ein einfaches Aufsetzen und Verbinden mit einer Leiterplatte einer gedruckten Schaltung ist dadurch nicht möglich.

Eine Mehrfach-Filteranordnung unter Verwendung von elektri­ schen π-Filtereinheiten ist aus der zum Stand der Technik zählenden, aber nicht vorveröffentlichten DE-OS 29 25 374 bekannt.

Ferner beschreibt die ebenso nicht vorveröffentlichte, teil­ weise zum Stand der Technik zählende DE-OS 30 29 807 (Fig. 1D) eine Störfilteranordnung für ein Magnetron. Hierbei sind in die Zuleitungen der Heizelektrode des Magnetrons Störfiltereinheiten eingeschaltet. Die Induktivität wird hier von dem gewundenen Anschlußleiter gebildet. Auch für diese Ausführungsform gelten die eingangs angeführten Nach­ teile.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches π-Filter in Einfach- oder Mehrfachanordnung zu schaffen, welches einfach herstellbar und so aufgebaut ist, daß es über die Anschlußenden auf eine Leiterplatte einer gedruckten Schaltung aufsetzbar und mit dieser verbindbar ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 oder 7.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß ein durchgehender, das heißt ungeteilter, Anschlußleiter verwendbar ist, wodurch unnötige Übergangswiderstände vermieden werden. Zum anderen erlauben die nach einer Seite eines Masseanschlußteiles vor­ stehenden Enden des Anschlußleiters ein einfaches An­ schließen an eine gedruckte Leiterplatte oder dergleichen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Teilansicht eines bekannten elektrischen Fil­ ters;

Fig. 2 eine Darstellung der Montage einer entsprechenden Filterschaltung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung der Montage des Filters nach Fig. 1;

Fig. 4 einen Teilschnitt einer ersten erfindungsgemäßen Aus­ führungsform des elektrischen Filters;

Fig. 5 eine Draufsicht auf mehrere an einer Metallplatte an­ geordnete Filtersätze;

Fig. 6 einen Längsteilschnitt einer geänderten Ausführungs­ form;

Fig. 7 eine Draufsicht der zweiten erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsform des Filters;

Fig. 8 einen Teilschnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 7;

Fig. 9 einen Längsteilschnitt einer geänderten Aus­ führungsform;

Fig. 10 einen Längsteilschnitt einer dritten erfindungs­ gemäßen Ausführungsform des Filters;

Fig. 11 einen Längsteilschnitt einer geänderten ande­ ren Ausführungsform;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht einer Metall­ platte zur Verwendung mit der dritten Aus­ führungsform;

Fig. 13 eine Draufsicht auf einen Filtersatz.

Nach Fig. 4 und 5 weist die erste Ausführungsform eine läng­ liche Metallplatte 11 auf, röhrenförmige Kondensatoren 12 mit Durchgangsöffnungen 13, welche sich jeweils mittig durch die Kondensatoren erstrecken, einen im wesentlichen U-förmigen, durchdringenden Stab 14, Ferritperlen 15 mit Durchgangsöffnun­ gen 15 a, welche sich jeweils mittig durch die Perlen erstrecken.

An zwei sich gegenüberliegenden Seiten der Metallplatte 11 sind nach unten ragende, geerdete Klemmen 16 für die Befestigung einer gedruckten Schaltung ausgebildet. Die Metallplatte 11 weist zwei kreisförmige Öffnungen zur Aufnahme der jeweiligen Kondensatoren 12 auf.

Die zwei Kondensatoren 12 sind identisch ausgebildet und weisen ein Dielektrikum 12 a mit einer mittigen Durchgangsöffnung 13 auf, wobei eine Elektrode 12 b am inneren Umfang der Durchgangs­ öffnung 13 und eine Elektrode 12 c am äußeren Umfang des Die­ lektrikums 12 a ausgebildet ist.

Die Elektroden 12 c der Kondensatoren 12 sind an die Metall­ platte bei 18 gelötet. Die beiden Schenkel 14 a, 14 b des Stabes 14 werden nach dem Einsetzen in die Durchgangsöffnungen 15 a der Ferritperlen 15 in die Durchgangsöffnungen 13 der Konden­ satoren 12 eingesetzt, wobei die beiden Schenkel 14 a, 14 b je­ weils an die Elektroden 12 b bei 19 gelötet werden.

Durch die beschriebene Konstruktion kann ein π-förmiges LC- Filter geschaffen werden, das nach Fig. 2 die Kapazitäten durch die Kondensatoren 12 und die Induktivität durch die Ferritperlen 15 bildet.

Da, wie aus Fig. 4 ersichtlich, beide Schenkel 14 a, 14 b des Stabes 14 dieses elektrischen Filters jeweils an der Seite der Klemmen 16 der Metallplatte 11 hervorragen, ist das Filter an einer nicht näher dargestellten gedruckten Schaltung durch Einsetzen der Schenkel 14 a, 14 b zusammen mit den Klemmen 16 in die Öffnungen der gedruckten Schaltung und durch Anlöten an vorbestimmte Teile davon montierbar. Montage und elektrischer Anschluß sind daher stark vereinfacht.

Mehrere elektrische Filter 20 können gleichzeitig bei einer gedruckten Schaltung verwendet werden, wie aus Fig. 5 ersicht­ lich. Hierbei wird die erste Ausführungsform verwendet, wodurch eine Verkleinerung des Raumbedarfs möglich ist.

Grundsätzlich kann der Kondensator 12 durch ein Dielektrikum 12 a′ ersetzt werden, welches an einer Seite einen Bund aufweist. Das Dielektrikum 12 a′ ist in eine kreisförmige Öffnung in der Metallplatte 11 einsetzbar, wobei das Dielektrikum auf der ge­ samten Oberfläche, mit Ausnahme der Umfangsfläche und des Bun­ des, eine Elektrode trägt (Fig. 6). Nach Fig. 6 ist zur Bil­ dung der Kapazität eine Elektrode 12 b′ und eine weitere Elek­ trode 12 c′ vorhanden. Die Elektrode 12 b′ ist an den Stab 14 gelötet, während die andere Elektrode 12 c′ an die Metallplatte 11 gelötet ist.

Die beiden Schenkel 14 a, 14 b des Stabes 14 können auch gewunden geformt sein bzw. die Induktivität kann von dem durchgehenden Stab gebildet werden.

Die geerdeten Klemmen 16 sind nicht unbedingt als Halterungen erforderlich; die Metallplatte kann auch direkt mit der Erdungs­ elektrode der gedruckten Schaltung verbunden werden.

Die zweite Ausführungsform wird nachstehend anhand der Fig. 7 bis 9 näher beschrieben.

Durch die zweite Ausführungsform werden Beeinträchtigungen aufgrund elektromagnetischer induktiver Kopplung zwischen den Ferritperlen verringert, wenn mehrere Bausteine an der Metall­ platte angeordnet sind.

Der Stab 14 durchdringt eine Filtereinheit 20, die aus den Kon­ densatoren 12 und der Ferritperle 15 besteht. Die beiden Schen­ kel 14 a, 14 b des Stabes 14 werden durch die Durchgangsöffnungen 13 der Kondensatoren 12 geführt und jeweils an die Elektroden 12 b der Kondensatoren 12 bei 19 angelötet, wobei der eine Schen­ kel 14 a, wie auch nach Fig. 4 ersichtlich, zunächst durch die Durchgangsöffnung 15 a der Ferritperle 15 geführt worden ist.

Die Filtereinheit 20 weist mindestens zwei Sätze auf. Sie sind nebeneinander auf der Metallplatte 11 angeordnet, so daß die bei­ den Schenkel 14 a, 14 b im wesentlichen parallel zueinander ver­ laufen.

An zwei sich gegenüberliegenden Seiten der Metallplatte 11 sind zwei geerdete Klemmen 16 ausgebildet, die zur Befestigung ei­ ner gedruckten Schaltung durch Drücken oder dergleichen gleich­ zeitig mit dem Drücken der Metallplatte 11 dienen, wobei die geerdeten Klemmen 16 nach unten gebogen sind und wobei mindestens zwei Paar kreisförmige Öffnungen 17 zur Aufnahme der Konden­ satoren 12 der Filtereinheit 20 auf der Metallplatte 11 vorge­ sehen sind.

Die Kondensatoren 12 der Filtereinheit 20 sind in die kreis­ förmigen Öffnungen 17 der Metallplatte 11 eingesetzt, wobei die Elektroden 12 a der Kondensatoren 12 bei 18 an die Metallplatte 11 gelötet sind.

Gleichermaßen werden mehrere Filtereinheiten 20 nebeneinander auf der Metallplatte 11 montiert, wobei die Ferritperlen 15 der Filtereinheiten 20 an sich abwechselnden Schenkeln des Stabes 14 der nebeneinanderliegenden Filtereinheiten 20 angeordnet sind.

Das beschriebene elektrische Filter weist mehrere Filterein­ heiten 20 mit der gleichen π-förmigen LC-Schaltung wie in Fig. 2 auf.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, sind die Ferritperlen 15 zweier nebeneinanderliegender Filtereinheiten 20 in genügend großem Abstand voneinander angeordnet, wodurch die elektromagnetische induktive Kopplung zwischen den nebeneinanderliegenden Filter­ einheiten 20 und die daraus resultierende Beeinflussung verhin­ dert wird.

Die Induktivität der Filtereinheiten 20 kann dadurch verbessert werden, daß eine Ferritperle auf beiden Schenkeln 14 a, 14 b des Stabes 14 angeordnet wird. Dadurch wird auch der notwendige Abstand zwischen den nebeneinanderliegenden Ferritperlen ver­ ringert, wodurch die elektromagnetische induktive Kopplung zwischen ihnen verbessert wird.

Zur Vermeidung der unerwünschten gegenseitigen Beeinflussung ist es notwendig, den Abstand zwischen den nebeneinanderliegen­ den Filtereinheiten 20 unter Verzicht auf die Integrations­ dichte zu vergrößern. Dies bewirkt notwendigerweise den gege­ benen großen Unterschied gegenüber der Integration der Teile für eine Verkleinerung des Satzes.

Erfindungsgemäß wird daher eine Ferritperle jeder der nebenein­ ander angeordneten Filtereinheiten 20 beigeordnet, wobei die Ferritperlen abwechselnd angeordnet sind, damit der Abstand zwischen ihnen vergrößert wird, wodurch nicht nur die Integra­ tionsdichte verbessert, sondern auch die elektromagnetische induktive Kopplung vermieden wird.

Da beide Schenkel 14 a, 14 b des Stabes 14 an der Seite der geerde­ ten Klemmen 16 der Metallplatte 11 gemäß Fig. 8 hervorstehen, können die Filtereinheiten 20 auf eine nicht näher dargestellte gedruckte Schaltung durch Einführen der Schenkel 14 a, 14 b zu­ sammen mit den Klemmen 16 durch entsprechende Öffnungen in der gedruckten Schaltung und durch Anlöten an bestimmte Teile der gedruckten Schaltung montiert werden. Dies bewirkt eine erheb­ liche Vereinfachung der Montage.

Der elektrische Filter nach den Fig. 7 und 8 wird wie folgt angeordnet.

Die Ferritperlen 15 werden abwechselnd auf einem der Schenkel, z. B. 14 a, des Stabes 14 aufgesetzt, wobei beide Schenkel 14 a, 14 b des Stabes 14 in den Kondensatoren 12 eingreifen, welche in die kreisförmigen Öffnungen 17 der Metallplatte 11 einge­ setzt sind, wobei die gesamte Anlage zum Verlöten der Verbin­ dungen über ein Lötwellen-Bad geführt wird. Dies Verfahren ist ausgesprochen einfach.

Der Kondensator 12 kann durch ein scheibenförmiges Dielektri­ kum 12 mit einem Vorsprung 21 ersetzt werden, welcher in die kreis­ förmige Öffnung 17 der Metallplatte 11 einsetzbar ist (Fig. 9), wobei in der gleichen Art wie beim Beispiel nach Fig. 6 eine Elektrode auf der gesamten Außenfläche des Dielektrikums 12 aufgebracht wird, außer auf seiner freien Umfangsfläche und der Stirnfläche des Vorsprungs 21.

Nachstehend wird anhand der Fig. 10 bis 13 die dritte Ausführungs­ form näher beschrieben.

Die dritte Ausführungsform weist einen Schirm an der einen Seite der Metallplatte 11 auf, wodurch die Störungen zwischen den Schenkeln 14 a, 14 b des Stabes 14 verringert werden und somit die Filtereigenschaften verbessert werden. Die gleichen Teile wie nach der zweiten Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 9 wei­ sen, ohne spezielle Beschreibung, die gleichen Bezugsziffern auf.

Die Metallplatte 11, auf die die Filtereinheit 20 montiert wird, ist länglich, wobei sich eine verlängerte Schirmklemme 22 von der Mitte der Metallplatte 11 aus nach unten erstreckt, und wo­ bei kreisförmige Öffnungen 17 zur Aufnahme des Filters an beiden Seiten dieses Schirmes angeordnet sind.

Beim elektrischen Filter nach Fig. 10 sind die beiden Schenkel 14 a, 14 b voneinander durch die längliche Schirmklemme zwischen ihnen abgeschirmt. Daraus ergibt sich eine verbesserte Dämpfung um ca. 10 Dezibel, verglichen mit der Anordnung ohne die Schirmklemme 22. Die Anordnung der Schirmklemme 22 ist nicht auf die Darstellung in der Zeichnung begrenzt.

Nach Fig. 11 wird der Kondensator der Ausführungsform nach Fig. 10 durch den nach den Fig. 6 bis 9 ersetzt, wobei dessen Elektroden 12′ b, 12′ c an beide Schenkel 14 a, 14 b des durch­ dringenden Stabes 14 und an die Metallplatte 11 angelötet wer­ den. Dadurch kann ebenfalls ein π-förmiges LC-Filter erhalten werden, welches die gleiche Funktion ausübt wie nach Fig. 10.

Bei der dritten Ausführungsform nach den Fig. 10 und 11 können, sobald die Metallplatte 11 die Erdungsplatte 24 mit hervorstehen­ den Klemmen 23 aufweist zum Anlöten der länglichen Schirmklemme wie nach Fig. 12, die Schenkel im wesentlichen vollständig ge­ schützt werden, was eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des elektrischen Filters bewirkt.

Wird die Erdungsplatte 24 direkt an den Erdungsanschlüssen der gedruckten Schaltung befestigt, kann auf die Klemmen 23 zum An­ löten verzichtet werden.

Nach der dritten Ausführungsform nach Fig. 13 können mehrere Filtereinheiten 20 nebeneinander auf der Metallplatte 11 mon­ tiert werden. Obwohl die längliche Schirmklemme 22 an jeder der Filtereinheiten 20 befestigt ist, muß diese Anordnung nicht un­ bedingt vorausgesetzt werden.

Erfindungsgemäß kann die Filtereinheit, wie bereits beschrieben, einfach an der gedruckten Schaltung montiert werden, indem die beiden Schenkel des U-förmigen Stabes an der gleichen Seite der Metallplatte hervorstehen, an der die Kondensatoren befestigt sind. Zusätzlich kann eine gewünschte Anzahl von elektrischen Filtern gleichzeitig auf der gedruckten Schaltung montiert werden, indem mehrere derartige Filter an der Metallplatte vorgesehen sind.

Werden darüber hinaus mehrere Filtereinheiten an der Metallplatte montiert, weist die Ferritperle am Schenkel jedes durchgehenden Stabes einen genügenden Abstand von der benachbarten Ferritperle auf, wodurch die elektromagnetische induktive Kopplung zwischen den benachbarten Ferritperlen und der daraus resultierenden Beeinflussung vermieden werden kann.

Ferner wird beim erfindungsgemäßen Filter der Kondensator mit zwei inneren Elektroden am inneren Umfang des röhrenförmigen Dielektrikums, wie im Falle des herkömmlichen Filters, nicht verwendet. Aus diesem Grund sind Durchführungstüllen oder der­ gleichen für die Verbindung der inneren Elektroden mit dem Stab nicht notwendig. Daher weist die Erfindung den großen Vorteil auf, daß sie nicht nur eine Vereinfachung der Kon­ struktion und der Montage ermöglicht, sondern auch die Massen­ produktion im großen Maße vereinfacht.

Die Erfindung weist den weiteren Vorteil auf, daß aufgrund des Schirmes zwischen den beiden Schenkeln des im wesentlichen U-förmigen Stabes die Störungen zwischen den beiden Schenkeln verringert werden, wodurch die Filtereigenschaften verbessert werden und die Streukapazität zwischen den Kondensatoren verringert wird.

Claims (7)

1. Elektrisches π-Filter mit einem durchgehenden Anschluß­ leiter, der von wenigstens einer Ferritperle umschlossen ist und mit dem beiderseits dieser Ferritperle die einen Elektroden der Kondensatoren verbunden sind, während die anderen durch ein zwischengeschaltetes Dielektrikum in Abstand gehaltenen Elektroden der Kondensatoren an ein gemeinsames Masseanschlußteil angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kondensatoren (12) hülsenförmig ausgebildet sind,
daß das gemeinsame Masseanschlußteil eine elektrisch lei­ tende Platte (11) mit Löchern (17 ) zum Einsetzen der hül­ senförmigen Kondensatoren (12), senkrecht zur Plattene­ bene ist,
daß die Außenelektrode (12 c) jedes Kondensators (12) an diese Platte (11) angeschlossen ist und
daß der durchgehende Anschlußleiter (14) U-förmig mit nach einer Seite der elektrisch leitenden Platte (11) vorstehenden Enden ist, dessen Schenkel (14 a, 14 b) an die Innenelektroden (12 b) der Kondensatoren (12) angeschlossen sind und von denen wenigstens einer eine aufgesetzte Ferritperle (15) trägt.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur auf einem der Schenkel des durchgehenden Anschlußleiters (14) eine Ferritperle (15) aufgesetzt ist.

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je­ weils auf beide Schenkel (14 a, 14 b) des durchgehenden Anschlußleiters (14) Ferritperlen (15) aufgesetzt sind.

4. Filter nach Anspruch 1 mit mehreren Filtereinheiten, da­ durch gekennzeichnet, daß die Filtereinheiten (20) neben­ einander auf der elektrisch leitenden Platte (11) so angeordnet sind, daß die Anschlußleiterenden (14 a, 14 b) sich auf einer Seite der Masseplatte befinden.

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Fer­ ritperlen (15) auf nicht benachbarten Schenkeln (14 a, 14 b) der Anschlußleiter (14) von nebeneinander angeordne­ ten Filtereinheiten (20) aufgesetzt sind.

6. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schirm (22) zwischen den nach einer Seite der Masseplatte (11) vorstehenden Anschlußleiterenden (14 a, 14 b) angeord­ net ist.

7. Elektrisches π-Filter mit einer von einem gewundenen Anschlußleiter gebildeten Induktivität und mit Kondensa­ toren, die einerseits an den Anschlußleiter und anderer­ seits an ein Masseanschlußteil angeschlossen sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (12) hülsen­ förmig ausgebildet sind, daß das gemeinsame Massean­ schlußteil eine elektrisch leitende Platte (11) mit Lö­ chern (17) zum Einsetzen der hülsenförmigen Kondensatoren (12 ), senkrecht zur Plattenebene ist, daß die Außenelek­ trode (12 c) jedes Kondensators (12) an die elektrisch leitende Platte (11) angeschlossen ist und daß ein durchgehender Anschlußlei­ ter (14) vorhanden ist, der U-förmig mit nach einer Seite der elektrisch leitenden Platte (11) vorstehenden Enden ausgebildet ist, des­ sen Schenkel (14 a, 14 b) an die Innenelektroden (12 b) der Kondensatoren (12) angeschlossen sind.