DE3521899A1 - Interference suppression filter and method for its manufacture - Google Patents

Interference suppression filter and method for its manufacture

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Abstract

In a filter with two DC-isolated coils (L1, L2) wound onto a common core and X and/or Y capacitors (C1, C2 and/or C3, C4), the X and/or Y capacitors are also wound onto the coil core. Preferred embodiment: the core has an E or U shape and carries a foil winding; the winding contains two parallel-wound metal foils (10, 11) between which a third metal foil (13) connected to earth is located in the area of their last windings. This winding forms a Cy twin capacitor in the area of the intermediate foil and forms the choke coils and the X capacitance in its remaining area. Advantages: low-cost manufacture, small size. Main field of application: RFI suppression of switching network components. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Entstörfilter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Schaltung ist in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt; vgl. hierzu beispielsweise die von der Firma Siemens herausgegebene Broschüre "EMV Funk-Entstörbauelemente und Filter - Lieferprogramm 1984/85".The invention relates to a noise filter according to the Preamble of claim 1. Such a circuit is in a variety of designs known; see. for example the brochure published by Siemens "EMC radio interference suppression components and filters - delivery program 1984/85 ".

Durch Schaltvorgänge in elektrischen Stromkreisen entstehen Impulse, deren HF-Spektrum den Rundfunk- und Fernsehempfang sowie die Nachrichtenübertragung durch Funk stören kann. Deshalb sind für alle elektrischen Geräte und Anlagen, die hochfrequente Energie erzeugen, bestimmte Störpegelgrenzen gesetzlich vorgeschrieben.Caused by switching processes in electrical circuits Impulses, the RF spectrum of radio and television reception as well as disrupting radio communication can. Therefore, for all electrical devices and systems, that generate high-frequency energy, certain interference level limits required by law.

Um diese Auflagen zu erfüllen, enthalten Geräte mit getakteten Stromversorgungen (Fernsehempfänger, Videorecorder, Rechner etc.) ein netzseitig eingesetztes Entstörfilter. Aufbau und Dimensionierung dieses Filters hängen von Art und Größe der zu reduzierenden Funkstörungen ab. Einen Überblick über mögliche Störkomponenten, Ausbreitungswege und Gegenmaßnahmen gibt das Siemens-Datenbuch 1977/78 "Funk-Entstörbauelemente", auf das für weitere Einzelheiten verwiesen wird.To meet these requirements, devices with clocked contain Power supplies (television receivers, video recorders, Computer etc.) a noise filter used on the network side. Structure and dimensioning of this filter depend on Type and size of the radio interference to be reduced. One Overview of possible interference components, propagation paths and countermeasures are given in the Siemens data book 1977/78 "Radio Interference Suppression Devices" on that for more details is referred.

Ein typisches Entstörfilter enthält eine stromkompensierte Zweifachdrossel und sogenannte X- und Y-Kondensatoren. Die X-Kondensatoren - sie liegen vor oder hinter der Drossel zwischen den Netzleitungen - haben relativ hohe Kapazitätswerte. Die Y-Kondensatoren, die zwischen Netz und Gehäusemasse geschaltet sind, müssen so beschaffen sein, daß es beim Versagen der Schutzmaßnahmen am Betriebsmittel zu keinem elektrischen Überschlag kommt; das bedeutet insbesondere, daß sie über einen großen Isolationswiderstand bei begrenzter Kapazität verfügen müssen. Um alle diese Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, hat man bisher gewöhnlich (Zweifach-)Kondensatoren mit Metallfolienelektroden in einem zylindrischen, mit Gießharz vorschlossenen Kunststoffbecher verwendet und mit den übrigen Bauelementen des Filters in einem nochmals mit Gießharz verschlossenen Metallgehäuse untergebracht. Es liegt auf der Hand, daß ein solches Bauteil vor allem unter Kostengesichtspunkten, die hier eine wesentliche Rolle spielen, noch nicht optimal ist und überdies auch noch relativ viel Platz beansprucht.A typical interference filter contains a current-compensated one Double choke and so-called X and Y capacitors. The X capacitors - they are in front of or behind the choke between the power lines - have relatively high capacitance values. The Y capacitors between the mains and Housing dimensions are switched, must be such that if the protective measures on the equipment fail there is no electrical flashover; that means in particular that they have a great insulation resistance with limited capacity. To all of these  So far, one has usually had to meet security requirements (Double) capacitors with metal foil electrodes in a cylindrical, pre-sealed with cast resin Plastic cup used and with the other components the filter in a sealed again with casting resin Metal housing housed. It is on the Hand that such a component, especially from a cost perspective, that play an essential role here is not yet optimal and also relative takes up a lot of space.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für ein Filter der eingangs genannten Art eine Bauform zu finden, die sich besonders rationell fertigen läßt, kompakt ist und dabei hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften nicht hinter den bisher entwickelten Filtertypen zurückbleibt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Filter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.The invention is therefore based on the object for Filters of the type mentioned to find a design which can be manufactured particularly efficiently, is compact and in terms of their electrical properties does not lag behind the filter types developed so far. This object is achieved by a Filter with the features of claim 1 solved.

Vorzugsweise ist die Drossel mit einem E- oder U-Kern aufgebaut. In diesen Fällen können nämlich auch die Drosselspulen in einer Folientechnik ausgeführt sein, so daß man auf der gleichen Maschine die L- und C-Bestandteile des Filters auf den gemeinsamen Kern wickeln kann.The throttle is preferably with an E or U core built up. In these cases, the choke coils can also be carried out in a film technique so that the L and C components on the same machine of the filter on the common core.

Zur Realisierung von X-Kondensatoren werden zweckmäßigerweise die beiden Drosselspulen nicht, wie üblich, nacheinander, sondern - getrennt durch eine Isolierlage - parallel auf den Kern gewickelt. Eine solche Doppelwicklung liefert nicht nur die erforderlichen Induktivitäten, sondern verfügt auch über eine (verteilte) Kapazität, die bei richtiger Dimensionierung die Funktion der X- Kondensatoren übernehmen kann.To realize X capacitors are expedient the two choke coils not, as usual, one after the other, but - separated by an insulating layer - wrapped in parallel on the core. Such a double winding not only provides the necessary inductors, but also has a (distributed) capacity, which, when dimensioned correctly, the function of the X- Capacitors can take over.

Die Y-Kondensatoren sollten folgendermaßen ausgeführt sein: Je zwei auf einem gemeinsamen Masseanschluß geführte Kondensatoren haben die Form eines dreilagigen Zweifach-Kondensators mit drei Metallfolien von denen die äußeren jeweils mit einer der Spulen verbunden sind und die mittlere den Masseanschluß kontaktiert. Die Außenfolien werden dabei innerhalb des Transformators bzw. über die Spulenstifte angeschlossen, während man die mittlere Kondensatorfolie an einen separaten Kontaktstift zu führen hat. Bei geeigneter Auslegung lassen sich die einzelnen Spulen und die elektrisch mit ihnen verbundenen Y-Kondensatoren jeweils durch eine einzige Wicklung realisieren.The Y capacitors should be designed as follows: Two capacitors each on a common ground connection have the shape of a three-layer double capacitor with three metal foils of which the outer  are each connected to one of the coils and the middle one contacted the ground connection. The outer films are thereby within the transformer or via the coil pins connected while looking at the middle capacitor film has to lead to a separate contact pin. With a suitable design, the individual coils can be and the Y capacitors electrically connected to them each with a single winding.

Bei einem Filter mit Cx- und Cy-Bestandteilen, das vollständig in Folientechnik gewickelt werden soll, bietet sich folgender Wickelaufbau an: Zwei Folien werden - getrennt durch eine Isolierlage - parallel gewickelt und erhalten im Bereich ihrer letzten Windungen eine elektrisch isolierte, an Masse geführte Zwischenfolie.In the case of a filter with C x and C y components, which is to be completely wrapped in film technology, the following winding structure is appropriate: Two films - separated by an insulating layer - are wound in parallel and receive an electrically insulated area in the area of their last turns Bulk led intermediate film.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.Further advantageous refinements and developments the invention are the subject of additional claims.

Der Lösungsvorschlag soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigenThe proposed solution will now be based on an exemplary embodiment in connection with the attached drawing are explained in more detail. Show it

Fig. 1 das Schaltbild eines erfindungsgemäßen Entstörfilters und Fig. 1 shows the circuit diagram of an interference filter according to the invention and

Fig. 2 eine Ausführung des LC -Teils einer Entstörschaltung gemäß Fig. 1, in einem schematischen Seitenschnitt. Fig. 2 shows an embodiment of the LC part of an interference suppression circuit according to FIG. 1, in a schematic side section.

Fig. 1 zeigt die Schaltung eines Funk-Entstörfilters, das beispielsweise vor ein Sperrwandler-Schaltnetzteil eines Fernsehempfängers gesetzt werden könnte. Dieses Filter enthält eine Drossel mit zwei Spulen L 1, L 2, die jeweils zwischen einer Netzleitung 1 bzw. 2 und einem Verbraucheranschluß 3 bzw. 4 liegen und auf einem gemeinsamen Ferritkern 5 gewickelt sind. Die Drossel ist stromkompensiert, das heißt, daß sich die vom Betriebsstrom im Kern verursachten Magnetfelder nahezu aufheben. Auf der Netz- und der Verbraucherseite der Drossel befindet sich jeweils ein quergeschalteter X-Kondensator C 1, C 2. Außerdem sind die Verbraucheranschlüsse über einen aus Kondensatoren C 3 und C 4 gebildeten Zweifach-Y- Kondensator gegen Masse des schutzisolierten Empfängergehäuses geschaltet (Masseanschluß 6). Die X-Kondensatoren haben zusammen einen Cx-Wert ≦λτ 100nF; die Y-Kondensatoren verfügen über einen Isolationswiderstand von 4kV und eine Kapazität zwischen 1nF und 3nF. Fig. 1 shows the circuit of a radio interference filter, which could be placed, for example, in front of a flyback switching power supply of a television receiver. This filter contains a choke with two coils L 1 , L 2 , each lying between a power line 1 or 2 and a consumer connection 3 or 4 and wound on a common ferrite core 5 . The choke is current-compensated, which means that the magnetic fields caused by the operating current in the core almost cancel each other out. There is a cross-connected X capacitor C 1 , C 2 on the line and consumer side of the choke. In addition, the consumer connections are connected to the ground of the protective-insulated receiver housing via a double Y capacitor formed from capacitors C 3 and C 4 (ground connection 6 ). The X capacitors together have a C x value ≦ λτ 100nF; the Y capacitors have an insulation resistance of 4kV and a capacitance between 1nF and 3nF.

Der Kern ist als ein aus zwei Teilen 7 und 8 zusammengesetzter, liegender U-Kern ausgeführt (Fig. 2). Ein Kernschenkel wird von einem Kunststoff-Spulenkörper 9 umgeben, dessen Kammer einen Folienwickel mit folgendem Aufbau enthält: Zwei durch Isolierlagen 15 voneinander getrennte Metallfolien sind parallel auf den Spulenkörper gewickelt. Im Bereich der letzten Windungen befindet sich zwischen beiden Folien - dort mit 12 bzw. 14 bezeichnet - eine dritte, an Masse gelegte Metallfolie 13. Alle drei Folien sind jeweils an Kontaktstifte geführt, die in einer Kontaktleiste 16 des Spulenkörpers verankert sind. Im Schnittbild erkannt man lediglich Stifte 17, 18 der zweiten Metallfolie. Elektrisch entspricht dieser Wickel dort, wo die Zwischenfolie eingelegt ist, den Kondensatoren C 3 und C 4 und in seinem übrigen Bereich - hier sind die beiden Metallfolien mit den Bezugszeichen 10 bzw. 11 versehen - den Längsspulen L 1, L 2 sowie den Querkondensatoren C 1, C 2.The core is designed as a lying U-core composed of two parts 7 and 8 ( FIG. 2). A core leg is surrounded by a plastic bobbin 9 , the chamber of which contains a film winding with the following structure: two metal foils separated by insulating layers 15 are wound in parallel on the bobbin. In the area of the last turns there is a third metal foil 13 , which is connected to ground, between the two foils - designated there by 12 and 14 respectively. All three foils are each guided on contact pins which are anchored in a contact strip 16 of the coil former. In the sectional view, only pins 17 , 18 of the second metal foil are recognized. Electrically, this winding corresponds to the capacitors C 3 and C 4 where the intermediate film is inserted and in its remaining area - here the two metal foils are provided with the reference numerals 10 and 11 - the longitudinal coils L 1 , L 2 and the transverse capacitors C. 1 , C 2 .

Im folgenden sei ein konkretes Zahlenbeispiel gegeben:The following is a concrete numerical example:

Der Kern besteht aus der kommerziell erhältlichen Type EP 20 mit dem Material T 38 und einem AL-Wert von 19300nH (ohne Luftspalt). Dieser Kern ist mit einer Doppelfolie in fünfzig Windungen umwickelt. Die Doppelfolie besteht aus zwei 12mm breiten, 15mm dicken Aluminiumfolien, die durch 10mm starke Hostafan®-Folien elektrisch voneinander getrennt sind. Die mittlere Windungslänge beträgt 38,9mm. Ein socher Wickel besitzt, wie eine einfache Rechnung zeigt, einen R-Wert von 0,3Ω, einen L-Wert von 48,25mH und einen C-Wert von 132nF.The core consists of the commercially available Type EP 20 with the material T 38 and an A L value of 19300nH (without air gap). This core is wrapped in a double film in fifty turns. The double foil consists of two 12mm wide, 15mm thick aluminum foils, which are electrically separated from each other by 10mm thick Hostafan® foils. The average turn length is 38.9mm. A simple winding has, as a simple calculation shows, an R-value of 0.3Ω, an L-value of 48.25mH and a C-value of 132nF.

Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. So ist es insbesondere ohne Belang, in welcher Weise die C- und L-Glieder miteinander verschaltet sind. Beispielsweise könnten die Y-Kondensatoren auch an die Mitte entsprechend unterteilter Induktivitäten geführt sein. Auch in konstruktiver Hinsicht besteht noch ein erheblicher Gestaltungsspielraum: So kann es im Einzelfall genügen, nur die X- oder nur die Y-Kondensatoren auf den gemeinsamen Kern zu wickeln. Davon könnten auch einmal die Spulenwicklungen in einer Drahttechnik, die etwa bei Verwendung eines Ringkerns nicht zu umgehen ist, ausgeführt werden. Überdies wäre es auch denkbar, die L-, Cx- und Cy-Teile in getrennten Wicklungen zu realisieren, wobei die Reihenfolge dieser Wicklungen in der Wickelkammer ohne Belang ist. Im übrigen könnte man für die Kondensatoren auch metallisierte Trägerfolien verwenden; der Begriff "Metallfolie" soll in diesem weiten Sinne verstanden werden.The invention is not limited to the exemplary embodiment shown. It is particularly irrelevant in which way the C and L elements are interconnected. For example, the Y capacitors could also be routed to the center of appropriately divided inductors. There is also considerable design freedom in terms of design: in individual cases, it may be sufficient to wind only the X or only the Y capacitors on the common core. One of these could also be the coil windings using wire technology, which cannot be avoided, for example, when using a toroidal core. Furthermore, it would also be conceivable to implement the L, C x and C y parts in separate windings, the order of these windings in the winding chamber being irrelevant. Otherwise, metallized carrier foils could also be used for the capacitors; the term "metal foil" is to be understood in this broad sense.

Claims (11)

1. Entstörfilter, enthaltend1. Interference filter, containing 1) eine Drossel mit zwei Spulen (L 1, L 2), die galvanisch voneinander getrennt auf einem gemeinsamen Kern (5) gewickelt sind, sowie1) a choke with two coils ( L 1 , L 2 ), which are electrically isolated from one another on a common core ( 5 ), and 2) Metallfolien-Kondensatoren (C 1 bis C 4), die mit den beiden Spulen und/oder mit einer der Spulen und Masse verbunden sind (X- und/oder Y-Kondensatoren),2) metal foil capacitors ( C 1 to C 4 ) which are connected to the two coils and / or to one of the coils and ground (X and / or Y capacitors), dadurch gekennzeichnet, daß
  • 3) die X- und/oder Y-Kondensatoren (C 1, C 2 und/oder C 3, C 4) ebenfalls auf den Kern (5) gewickelt sind.
 characterized in that
  • 3) the X and / or Y capacitors ( C 1 , C 2 and / or C 3 , C 4 ) are also wound on the core ( 5 ).
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern ein E- oder U-Kern (5) ist.2. Filter according to claim 1, characterized in that the core is an E or U core ( 5 ). 3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Drosselspulen (L 1, L 2) in einer Folientchnik ausgeführt sind.3. Filter according to claim 2, characterized in that the choke coils ( L 1 , L 2 ) are designed in a film technique. 4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drosselspulen (L 1, L 2) und die X-Kondensatoren (C 1, C 2) durch eine Parallelwicklung zweier, durch eine Isolierlage (15) voneinander getrennter Metallfolien (10, 11) gebildet sind.4. Filter according to claim 3, characterized in that the two choke coils ( L 1 , L 2 ) and the X capacitors ( C 1 , C 2 ) by a parallel winding of two, by an insulating layer ( 15 ) separate metal foils ( 10 , 11 ) are formed. 5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei auf einen gemeinsamen Masseanschluß (6) geführte Y-Kondensatoren (C 3, C 4) die Form eines dreilagigen Zweifach-Kondensators haben, mit drei Metallfolien (12, 13, 14), von denen die äußeren jeweils mit einer der Spulen (L 1, L 2) verbunden sind und die mittlere an den Masseanschluß (6) geführt ist.5. Filter according to one of claims 1 to 4, characterized in that two Y-capacitors ( C 3 , C 4 ) guided on a common ground connection ( 6 ) have the form of a three-layer double capacitor, with three metal foils ( 12 , 13 , 14 ), of which the outer ones are each connected to one of the coils ( L 1 , L 2 ) and the middle one is led to the ground connection ( 6 ). 6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (L 1, L 2) und die auf den Kern (5) gewickelten Kondensatoren (C 1 bis C 4) einen gemeinsamen Folienwickel bilden. 6. Filter according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coils ( L 1 , L 2 ) and the capacitors wound on the core ( 5 ) ( C 1 to C 4 ) form a common film winding. 7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Spulen (L 1, L 2) und die jeweils mit ihnen verbundenen Y-Kondensatoren (C 3 bzw. C 4) jeweils eine gemeinsame Wicklung des Folienwickels bilden.7. Filter according to claim 6, characterized in that the coils ( L 1 , L 2 ) and the Y capacitors ( C 3 and C 4 ) connected to them each form a common winding of the film winding. 8. Verfahren zur Herstellung eines Filters gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (L 1, L 2) und die auf den Kern (5) gewickelten Kondensatoren (C 1 bis C 4) auf der gleichen Maschine gewickelt werden.8. A method for producing a filter according to one of claims 3 to 7, characterized in that the coils ( L 1 , L 2 ) and the capacitors ( C 1 to C 4 ) wound on the core ( 5 ) are wound on the same machine will.
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