DE3426369A1

DE3426369A1 - Anschlusseinheit

Info

Publication number: DE3426369A1
Application number: DE19843426369
Authority: DE
Inventors: Robert Stanley Burslem Staffordshire Welch
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp
Priority date: 1984-01-20
Filing date: 1984-07-18
Publication date: 1985-08-01
Also published as: JPS60154482A; GB8401497D0; GB2153165A; FR2558661A1

Description

Anschlußeinheit

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anschlußeinheit, die einen Filter zum Aussieben von Hochfrequenzstörsignalen gegen. Erde vorsieht.

Es ist bekannt, in einer solchen Anschlußeinheit einen HF-Filter vorzusehen» der einen oder mehrere Kondensatoren und mindestens einen Induktor aus Ferrit-Material umfaßt,, der so angeordnet ist, daß er alle ungewollten oder unerwünschten HF-Signale, die sonst durch den Anschluß hindurchgehen könnten, gegen Erde aussiebt.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anschlußeinheit zu schaffen, die einen HF-Filter einschließt, der kapazitive und induktive Elemente umfaßt und zusätzlich Mittel einschließt, .um Spannungsstöße zu unterdrücken, indem ein Weg mit geringem Widerstand für die Hochspannungsenergie geschaffen wird-

Erfindungsgemän wird eine Anschlußeinheil mit einem HF-Filter geschaffen, der mindestens ein kapazitives Element und mindestens ein induktives Element umfaßt, das ganz oder teilweise aus Ferrit-Material besteht, und wobei die Einheit dadurch gekennzeichnet ist, daß zusätzlich mindestens ein aus spannungsabhängigem Widerstandswerkstoff gebildetes Element in die Einheit eingefügt wird, um durch Bildung eines Weges mit geringem Widerstand für die Hochspannungsenergie Spannungsstöße zu unterdrücken.

In einer bevorzugten Ausführungsfοrm der Erfindung schließt die Anschlußeinheit ein scheibenförmiges Filter ein, das mindestens eine kapazitive Scheibe und mindestens eine Ferrit-Scheibe umfaßt und weiterhin mindestens eine Scheibe aus einem Material einschließt, das Spannungsstöße unterdrücken kann, z.B. Metalloxid-Varistor-Material.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Fr-findung ist das Stoßunterdrückungümaterial Teil des dielektrischen Materials des Kondensators.

Die Erfindung wird nachstehend nur als Beispiel mit besonderer Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine scheibenförmige Anordnung, die aus Scheiben aus kapazitivem, induktivem und spannungsabhängigem Widerstandsu/erkstoff bes teht;

Fig. 2 einen äquivalenten Stromkreis der Anordnung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Zeichnung von verschiedenen Konstruktionen scheibenförmiger Anordnungen der Anschlußeinheit und

Fig. 4 ein Diagramm, das die typischen Charakteristiken des für den Stoßunterdrückungsteil der Anschlußeinheit verwendeten Materials aufweist.

In Fiq. 1 sind die äußeren Scheiben Io und .11 des Filters kapazitiv. Eine innere Scheibe 12 ist eine Ferrit-Schicht„ Zwischen der äußeren kapazitiven Scheibe Io und der Ferrit-Scheibe 12 ist eine Stoßunterdrückungsscheibe 13 aus Widerstandswerkstoff angeordnet, der nachstehend eingehender beschrieben wird. Ein Mittelleiter 14 erstreckt sich durch die Anordnung der Scheiben ]o, 11, 12, 13.

Jede kapazitive Scheibe lo, 11 ist aus dünnen Schichten von Keramik-Streifen gebildet, über das dünne Schichten aus Edelmetall, vi/ie z.B. Ag/Pd, gedruckt sind. Die Streifen werden bedruckt, um eine gewünschte Stromkreisanordnung zu

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geben, mit mehreren Tonnen je Inch gepreßt und in einem Ofen bei ca. 13oo gebrannt.

In Fig. 2 wird ein äquivalenter elektrischer Stromkreis der Anordnung gemäß Fig. 1 gezeigt, in dem der Mittelleiter 14 als AB, die beiden kapazitiven Scheiben als C-,, C die induktive Ferrit-Scheibe als L und die Scheibe aus Widerstandsu/erkstoff als R bezeichnet werden.

Die Ferrit-Scheibe kann ein verlustbehaftetes Material sein, um hauptsächlich die HF-Signal unterdrückung zu ermöglichen. Es wird z.B. die allgemeine Formel MFe₂^L haben, wobei M irgendeines der Metalle Ni, Cu, Mn, Mg, Zn, Fe ist, und es kann aus einem gesinterten Block geschnitten oder im ungesinterten Zustand gepreßt und zu einer Scheibe gedreht werden.

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f. s ist verstand 1 j. ch , daß die erfindungsgemäße Anschlußeinheit eine beliebige Anzahl und Anordnung von kapazitiven, ferrit- und wider st a η ds behafteten Scheiben aufweisen kann»

In Fig. 3 können scheibenförmige Anordnungen u/ie dargestellt angeordnet werden, die aus einer oder mehreren kapazitiven Scheiben Ij, 11, einer oder mehreren induktiven Ferrit-Scheiben .12 und einer oder mehreren Scheiben 13 aus Varistor-Material gebildet sind« Die Scheiben sind nur zur besseren l/eranschaulichung axial getrennt dargestellt .

Der zusammengebaute Anschluß kann eine beliebige Anzahl von Schichten aus kapazitiven und induktiven und stoQ-unterdrückonden, spannungsabhängigen, widerstandsbehafteten Anordnungen umfassen, die in jeder Aufeinanderfolge ζusammeηgoset/t nein können, und die Anordnungen können jeden beliebigen Kapa/itäts- und Induktivitäts\i/ert besitzen. Die Frequenzuiedergäbe und der entsprechende Stromkreis werden dann entsprechend geändert werden.

Die Stoßunterdrückungsscheiben 13 werden in. die Anschlußeinheit eingeschlossen, um Kabel und verbundene Geräte vor Üb t? rs ρ a nnungs bedingungen, die ζ . B * durch elektromagnetische Impulse oder Blitzeinschläge geschaffen werden, zu schützen, indem ein Pfad mit geringem Widerstand für die Hochspannungsenergie geschaffen wird.

Eine solche Funktion wird durch Materialien geschaffen, in denen der Widerstand gegen den Stromfluß reduziert wird, wenn das Niveau der angelegten Spannung einen bestimmten Schwellenwert übersteigt; Materialien, die diese Eigenschaft besitzen, schließen Metalloxid-Varistor-Materialien »z.B. Materialien auf der Basis von Zinkoxid oder Materialien auf der Basis von Magnesiumoxid), Silikonkarbid, Materialien auf Titanat-Basis etc. ein.

Typische Spannungs/Strom-Charakteristiken solcher Stoßunterdrückungsmaterialien werden in Fig. 4 qezeigt,

Solche Varistor-Materialien schließen feine Teilchen, z.B. Zinkoxid, ein, die geprcißt oder sonst mit bestimmten Zusatzstoffen verbunden und bei hohen Temperaturen zur Bildung von festen Teilen gesintert werden. Diese Teile können ebenfalls dadurch gebildet werden, daß die Elektroden-/ mechanischen Konfigurationen verwendet werden, die bei der Bildung von Mehrschjcht-Keramik-Scheibenkondensator-Anordnungen Verwendung finden.

Metalloxid-Varistor-Materialien haben eine Strom/Spannungscharakteristik, die ausgedrückt wird durch:

I = KV ^ , wobei:

V die über ein Elektrodenpaar angelegte Spannung ,

-- B

I der zwischen den Elektroden fließende Strom,

K eine Konstante, die abhängt von:

- d ο η physikalischen Abmessungen des Teils,

- ■_> c i η e r Materialzusammensetzung,

- dom /u seiner Herstellung verwendeten VtU' Γ ah i'i.'n ,

^ eine Konstante für einen bestimmten Strommei.3bereich und ein Maß der Nichtlinearität der 1/V-Charakteristik ist.

Di.e stromabhängige Charakteristik ist ein Ergebnis einer großen Anzahl von Kristal1 kontakten, die ein kompliziertes Netzwerk von Vor- und Parallelwiderständen bilden*

Dieses nicht lineare Bulkphänomen ist doppelsinnig, und der Spannungsbegrenzungse f f'ekt erfolgt praktisch sofort. Wärmeerzeugung und -absorption sind gleichmäßig durch das Material verteilt, und das Wärmeleitvermögen reicht aus, um erzeugte Wärme abzuleiten.

Die dielektrische Konstante des Varistor-Materials hängt von der Mischung der Bestandteile, der Sintertemperatur etc. ab und ist im Boreich von 600 - I800 charakteristisch für eine Zinkoxid-Wismutoxid-Mischung. Ein mit der mechanischen/ Elektroden-Geometrie einer scheibenförmigen Kondensatoranordnung gebildetes Teil besitzt gleichzeit Stoßunterdrückung s- und Kapazitätscharakteristiken. Die Charakteristiken sind für Signale von Bedeutung, die schwächer sind als die wirksame "Abschneide"-Spannung der Stoßunterdrückung.

Wirksame Abschneidespannungen hängen von der Formel, dem Verfahren etc. ab und liegen im Bereich von π in igeη wenigen Volt bis zum Kilovoltbareich.

Die erfindungsgemäße Einheit, die den scheibenförmigen Filter und den StoßUnterdrücker umfaßt, bietet eine Konstruktion, die in der Herstellung und im Zusammenbau weniger kostspielig ist als die bisher"bekannten Konstruktionen, und ergibt auch eine elektrische Komponente, die im Betrieb einen höheren Wirkungsgrad bietet als bekannte Konstruktionen.

Claims

η ι ρ ι..-inc H TJ B BKT BAUE] PATE NTANWALT BUHOl1EAN PATENT ATTORNEY VNR: loo 3o7 II. BAUKH- Ϊ,ΟΤΠΗΙΝΟΚΗ KTH. 5!1/KCKK WIUIKIAISTH. · I)-HlOO AACIIICN Patentanmeldung ■I I-.l .!·:!·< IN <0a<41l ΠΟ4ΒΒΪ3 Anm.r AVX Corporation (eine Gesellschaft i-km^mammi.-: <-aticnihaubh nach den Gesetzen des Staates m Delaware), 60 Cutter Mill Road, "" Great \eck, N.Y. 11ο22 / V.St.A. Ξ:™™^^ A°* AAC3IBN 2B02fi Bez.: "Anschlußeinheit" IHRE ZEICHEN 11115KNAfIlHlCIII MlOINR ZKM IIKN AACIUON B/MJ (2o31 ) 3o. Mai 1984 Patentansprüche:

1. Anschlußeinheit mit einem HF-Filter aus mindestens einem kapazitiven Element und mindestens einem ganz oder teilweise aus Ferrit-Material bestehenden induktiven Element, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich mindestens ein Element aus einem spannungsabhängigen Widerstandswerkstoff in die Einheit eingefügt ist, mit dem Spannungsstöße unterdrückbar sind und ein Weg mit geringem Widerstand für die Hochspannungsenergie herstellbar ist.

2. Anschlußeinheit nach Anspruch ], dadurch gekennzeichnet j, daß die kapazitiven, induktiven und widerstandsbehafteten Elemente jeweils eine Scheibe umfassen, die zur Bildung einer walzenförmigen Anordnung aneinandergefügt sind.

3. Anschlußeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Stoßunterdrückungselement aus einem Material gebildet ist, das seinen Widerstand gegen Stromfluß reduziert, wenn das Niveau dor a η ge Io q to η Spannung einen bestimmten Schwellenwert übtiro te ujt., um so einen Weg mit geringem Widerstand guy cn f. rde für die llochspannungsenergie vorzusehen.

4. Anschlußeinheit nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein Metalloxid-Varistor-Material, z.B. ein Material auf der Basis von Zinkoxid oder Magnesiumoxid, ist.

5. Anschlußeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein Material auf Silikonkarbid- oder Titana t-üii s lsist.

6. Anschlußeinheit mit einem HF-Filter» der mindestens ein kapazitives Element und mindestens ein ganz oder teilweise aus Ferrit-Material bestehendes induktives Element aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Material des mindestens einen kapazitiven Elements einen spannungsabhängigen WiderstandsM/erkstoff einschließt, der Spannungsstöße unterdrücken kann, um einen Weg mit geringem Widerstand für die Hochspannungsenergie zu scha ffen.