DE3533489C2

DE3533489C2 -

Info

Publication number: DE3533489C2
Application number: DE3533489A
Authority: DE
Inventors: Kunihiro Nara Jp Hayashi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1984-09-21
Filing date: 1985-09-19
Publication date: 1989-01-19
Also published as: JPS6177409A; DE3533489A1; GB2164813A; US4760231A; GB8523469D0; GB2164813B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein mit einer Netzleitung für elektrische Geräte verbindbares Rauschfilter, bestehend aus einer mit der Netzleitung in Reihe geschalteten Spulen einrichtung und aus einer mit dem Ende der Spuleneinrich tung verbundenen Kondensatoreinrichtung (siehe z. B. DE- Buch Siemens Datenbuch 1977/78 Funkentstörbauelemente, Sei ten 262 und 263).

Derartige Filter eignen sich unter anderem dazu, bei In duktionsheizeinrichtungen zu verhindern, daß Rauschsignale aus der Induktionsheizeinrichtung über die Netzleitung nach außen gelangen.

Im allgemeinen treten bei elektrischen Geräten Rauschsi gnale über die mit dem elektrischen Gerät verbundene Netz leitung aus. Um dies zu verhindern, ist bereits vorge schlagen worden, einen Rauschfilter bzw. eine Rauschsperre in die Netzleitung zu schalten. Besteht jedoch der Rausch filter aus einer Resonanzschaltung, so kann durch ihn ein Austreten von Rauschsignalen durch die Netzleitung nicht verhindert werden, wenn er mit seiner Resonanzfrequenz angeregt wird.

Es ist bekannt, aus diesem Grund den Spulen und Kondensato ren, aus denen ein Rauschfilter aufgebaut ist, eine relativ geringe Güte zu geben (Zeitschrift Electronics, Oktober 1966, Seiten 58 bis 67). Diesen Maßnahmen ist allerdings da eine Grenze gesetzt, wo wegen einer zu geringen Güte die Elemente des Rauschfilters sich im Betrieb derart stark er wärmen, daß es zu Zerstörungen kommen kann. Auf der anderen Seite ist es nicht ohne weiteres möglich, gezielt Spulen und Kondensatoren mit einer derart verringerten Güte herzu stellen, wie sie im Hinblick auf die Vermeidung von Reso nanzeinbrüchen gefordert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rauschfilter der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß einer seits zumindest in einem vorgegebenen Frequenzbereich Reso nanzeinbrüche vermieden werden, andererseits jedoch die obengenannten Probleme vermieden sind.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unter ansprüchen zu entnehmen.

Ein mit einer Netzleitung für elektrische Geräte verbindba res Rauschfilter der eingangs genannten Art zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß es eine Widerstandsein richtung zur Einstellung des Resonanzverhaltens aufweist, deren eines Ende mit dem freien Ende der Kondensatorein richtung und deren anderes Ende mit der Erdklemme verbunden ist.

Aufgrund dieser Konzeption ist es sehr einfach, das Reso nanzverhalten des Filters den praktischen Bedürfnissen an zupassen, Beschränkungen, wie sie dann bestehen, wenn Reso nanzeinbrüche durch Verringerung der Güte der zum Aufbau des Filters verwendeten Spulen und Kondensatoren verhindert werden, bestehen hier nicht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Spuleneinrichtung zwei Spulen besitzt, von denen je eine mit jeweils einem Pol einer Netzleitung verbindbar ist, die Kondensatoreinrichtung zwei Kondensatoren aufweist, die über jeweils einen Kon densatoranschluß mit einem Ende je einer Spule verbun den sind, während die beiden anderen Kondensatoranschlüs se direkt miteinander verbunden sind, und daß die Wider standseinrichtung mit den untereinander verbundenen Kon densatoranschlüssen verbunden ist.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Spulenrichtung zwei Spulen besitzt, von denen je eine mit jeweils einem Pol einer Netzleitung verbindbar ist, die Kondensatoreinrich tung zwei Kondensatoren aufweist, die über jeweils einen Kondensatoranschluß mit einem Ende je einer Spule ver bunden sind, und daß die Widerstandseinrichtung zwei Widerstände besitzt, von denen jeweils ein Ende mit je einem freien Kondensatoranschluß verbunden ist, während die anderen Widerstandsenden mit der Erdklemme verbunden sind.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltdiagramm eines Rauschfilters gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 ein Schaltdiagramm eines Rauschfilters gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels, und

Fig. 3(1) bis 3(3) den Zusammenhang zwischen Rausch spannung und Rauschfrequenz bei drei verschiedenen Wider standswerten von 0 Ohm, 47 Ohm und 100 Ohm.

In der Fig. 1 ist ein Schaltdiagramm eines Rauschfilters nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar gestellt. Der Rauschfilter 1 besitzt zwei Drosselspulen 2 und 2′, zwei Parallelkondensatoren 3 und 3′, einen zwi schen den beiden Drosselspulen 2 und 2′ liegenden Konden sator 4 und einen Widerstand 9.

Eine Wechselspannungsquelle 20 (AC-Spannungsquelle) ist mit Eingangsklemmen 6, 6′ verbunden. Mit Ausgangsklemmen 7, 7′ ist ein Hauptteil 25 eines elektrischen Gerätes über Netzleitungen 5, 5′ verbunden, über die es von der Wechsel spannungsquelle 20 versorgt werden kann. Das Rauschfil ter 1 liegt zwischen der Wechselspannungsquelle 20 und dem Hauptteil 25 des elektrischen Gerätes, um zu verhin dern, daß Rauschsignale aus dem elektrischen Gerät über die Netzleitungen zwischen den Klemmen 6-7 und 6′-7′ zur Wechselspannungsquelle gelangen.

Ist das elektrische Gerät eine Induktionsheizeinrichtung, so stellt der Hauptteil 25 des Gerätes einen Inverter dar.

Zwischen den Klemmen 6 und 7 liegt die Drosselspule 2, während zwischen den Klemmen 6′ und 7′ die Drosselspule 2′ liegt. Die genannten beiden Drosselspulen 2 und 2′ lie gen somit in Reihe zu den beiden Netzleitungen 5, 5′.

Zwischen den beiden Drosselspulen 2, 2′ liegt ein Kondensa tor 4, der die beiden Netzleitungen 5 und 5′ miteinander verbindet. Ein Ende des Kondensators 4 liegt dabei zwi schen dem einen Ende der Drosselspule 2 und der Ausgangs klemme 7, während das andere Ende des Kondensators 4 zwi schen der Drosselspule 2′ und der Ausgangsklemme 7′ liegt.

Die beiden Parallelkondensatoren 3, 3′ liegen parallel zum Kondensator 4. Ein Anschluß des Parallelkondensators 3 ist dabei mit dem Leitungsabschnitt zwischen der Dros selspule 2 und der Ausgangsklemme 7 verbunden, während ein Anschluß des anderen Parallelkondensators 3′ mit dem Leitungsabschnitt zwischen der Drosselspule 2 und der Ausgangsklemme 7′ verbunden ist. Die beiden anderen An schlüsse der Parallelkondensatoren 3, 3′ sind direkt mit einander verbunden und bilden einen Knotenpunkt 8. Mit dem Knotenpunkt 8 ist ein Anschluß eines Widerstandes 9 verbunden, dessen anderer Anschluß über eine Leitung 10 mit einer Erdklemme 10 a verbunden ist, die auf Erdpo tential liegt.

Die Elemente 2, 2′, 3, 3′, 4 und 9 befinden sich beispiels weise auf einer gedruckten Schaltungsplatte bzw. auf einem Substrat und bilden ein Rauschfilter gemäß der vorliegenden Erfindung.

Im nachfolgenden wird die Wirkungsweise des Rauschfilters 1 näher beschrieben. Die von dem zwischen den Ausgangsklem men 7, 7′ liegenden Hauptteil 25 des elektrischen Gerätes erzeugten normalen Rauschsignale treten über die Ausgangs klemmen 7, 7′ in das Rauschfilter 1 ein. Da aus Sicherheits gründen ein Metallgehäuse oder Metallteil des elektrischen Gerätes geerdet ist, bildet sich eine veränderliche Kapa zität zwischen dem Hauptteil 25 des elektrischen Gerätes und dem Metallgehäuse bzw. Metallteil aus, so daß zusätz lich eine Gleichtaktstörung an beiden Enden der Parallelkondensatoren 3 und 3′ hervorgerufen wird.

Durch die Drosselspulen 2, 2′ und den Kondensator 4 werden die symmetrischen Rauschsignale daran gehindert, über die Klemmen 6, 7 bzw. 6′, 7′ zur Wechsel spannungsquelle 20 zu gelangen. Andererseits wird durch die Parallelkondensatoren 3, 3′ verhindert, daß die durch die Gleichtaktstörung erzeugten Signale über die Klemmen 6-7 bzw. 6′-7′ an den Klemmen 6 bzw. 7 auftreten können. Besitzen die beiden Drosselspulen 2, 2′ jeweils eine Induktivität von etwa 30 µH und die beiden Parallel kondensatoren 3, 3′ jeweils eine Kapazität von etwa 1000 pF, so tritt eine Resonanz bei einer Frequenz von etwa 900 KHz auf. Durch den Widerstand 9 wird diese Reso nanz unterdrückt, ohne daß dabei Rauschsignale entstehen bzw. bei dieser Frequenz Rauschsignale an den Klemmen 6 bzw. 6′ erscheinen können.

Bei dem eine Drosselspule 2 und einen Parallelkondensator 3 aufweisenden Parallelschwingkreis kann eine Resonanz bei einer Resonanzfrequenz von etwa 900 KHz auftreten, wie bereits erwähnt. Die Hauptschaltung des Hauptteils 25 und der Parallelschwingkreis sind über die variable Kapazität miteinander gekoppelt, so daß dadurch normalerweise eine Verstärkung der Resonanzer scheinung bei der Resonanzfrequenz hervorgerufen wird. Aufgrund des genannten Widerstandes 9 innerhalb des Rauschfilters 1 wird jedoch diese Verstärkung erheblich reduziert.

In den Fig. 3(1), 3(2) und 3(3) ist für verschiedene Wider standswerte des Widerstandes 9 jeweils die Abhängigkeit der Rauschspannung von der Rauschfrequenz aufgetragen. Bei hoher Rauschfrequenz liegt der Widerstand 9 in Reihe mit der Impedanz des Parallelkondensators 3, so daß des sen Ableiteigenschaft herabgesetzt ist. Dementsprechend wird der Widerstandswert R des Widerstandes 9 vorzugswei se so gewählt, daß er das 0,5 bis 2fache der Impedanz R _L zwischen den Netzleitungen der Elemente 6-7 bzw. 6′-7′ und der geerdeten Leitung 10 beträgt. Der Widerstands wert R des Widerstandes 9 liegt also im Bereich ½ R _L ≦ R ≦ 2 R _L.

Die Fig. 3(1) zeigt die Abhängigkeit der Rauschspannung zwischen der Netzleitung und der geerdeten Leitung in Ab hängigkeit der Rauschfrequenz, wenn der Widerstandswert R des Widerstandes 9 null Ohm beträgt. In den Fig. 3(2) und 3(3) sind entsprechende Abhängigkeiten für die Widerstands werte von etwa 47 Ohm und 100 Ohm dargestellt.

Ein Schaltdiagramm eines Rauschfilters nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. Anstelle des einen Widerstandes 9 besitzt der Rauschfilter nach Fig. 2 2 Widerstände 11 und 12. Ein Ende des Wider standes 11 ist dabei mit dem freien Ende des Parallelkon densators 3 verbunden, während ein Ende des anderen Wider standes 12 mit dem freien Ende des Parallelkondensators 3′ verbunden ist. Die beiden anderen Enden der Widerstände 11 und 12 sind direkt miteinander verbunden und bilden den Knotenpunkt 8. Dieser ist über eine Erdleitung 10 unmit telbar mit der Erdklemme 10 a verbunden. Die Widerstände 11 und 12 liegen also jeweils in Reihe mit den entsprechenden Pa rallelkondensatoren 3 bzw. 3′.

Durch die genannten Rauschfilter wird erreicht, daß insbe sondere Rauschsignale im Radiofrequenzbereich nicht über die Netzleitungen nach außen treten können. Dies wird durch Steuerung der Resonanzerscheinung verhindert. Auch aufgrund von Schaltvorgängen innerhalb des Hauptteils 25 des elektrischen Gerätes erzeugte Rauschsignale werden wirkungsvoll unterdrückt und daran gehindert, an den Ein gangsklemmen 6, 6′ zu erscheinen.

Wäre der Widerstand 9 in dem in Fig. 1 dargestellten Rauschfilter 1 nicht vorhanden, so würden die Drosselspu len 2, 2′, die Kondensatoren 3, 3′, die Erdleitung 10 und jeweils eine der Netzleitungen zwischen den Elementen 6-7 und 6′-7′ einen Resonanzschaltkreis bilden. Die Schaltung nach Fig. 1 ohne den Widerstand 9 wäre daher nicht in der Lage, bei der Resonanzfrequenz als Rauschfilter zu arbeiten, mit der Folge, daß Rauschsigna le über die Netzleitungen nach außen treten würden.

Beträgt der Wert jedes Parallelkondensators 3, 3′ etwa 1000 pF und die Induktivität jeder Drosselspule 2, 2′ etwa 30 µH, so wird eine Resonanz im mittleren Frequenz bandbereich angeregt, also im Mittelwellenbereich, wobei die Resonanzfrequenz bei etwa 900 KHz liegt. Demzufolge könnten durch die Resonanzerscheinung Störungen von Emp fängern im Mittelwellenbereich verursacht werden. Auf grund des Widerstandes 9 in dem Rauschfilter nach der Erfindung wird dieses Problem besei tigt.

Ein elektrisches Gerät muß bezüglich der von ihm erzeugten Rausch- bzw. Störsignalspannungen den Standarderfordernis sen entsprechen, beispielsweise den FCC-, VDE- und CISPR-Nor men. Deswegen werden Rauschfilter ein gesetzt, die Impedanzelemente wie z. B. Spulen und Kapazi täten besitzen und in der Netzleitung liegen, um zu ver hindern, daß Rauschsignale aus dem elektrischen Gerät durch die Netzleitung nach außen treten. Die Anforderungen beziehen sich auf einen Breitband-Frequenzbereich, der sich von etwa von 10 KHz bis 30 MHz erstreckt. In diesem Breitband-Frequenzbereich wird bei herkömmlichen Rauschfil tern mit Spulen und Kondensatoren das Austreten von Rauschsignalen im Bereich der Resonanzfre quenz von Resonanzschaltungen nicht unterdrückt. Vielmehr wird dieser Effekt im Resonanzbereich verstärkt. Im Gegen satz dazu ist bei dem Rauschfilter nach der Erfindung eine zusätzliche Widerstandseinrichtung 9 bzw. 11, 12 vorgesehen. Durch diese Widerstandseinrichtung wird das Auftreten von Eigenresonanzen im Resonanzschaltkreis verhindert. Der Rauschpegel kann dadurch im Resonanzpunkt um etwa 10 dB herabgesetzt werden. Zwar erhöht sich einerseits durch den Einsatz der Widerstandseinrichtung die Impedanz des Rauschfilters, während andererseits die Rauschunterdrüc kung bei hohen Frequenzen herabgesetzt wird; diese Pro bleme beeinflussen jedoch nicht den Betrieb des elektri schen Gerätes und können daher unberücksichtigt bleiben.

Claims

1. Mit einer Netzleitung für elektrische Geräte (25) verbindbares Rauschfilter (1) bestehend aus

- einer mit der Netzleitung (5, 5′) in Reihe geschalteten Spuleneinrichtung (2, 2′) und aus
- einer mit dem Ende der Spuleneinrichtung (2, 2′) verbun denen Kondensatoreinrichtung (3, 3′),

gekennzeichnet durch eine ohmsche Widerstandseinrichtung (9; 11, 12) zur Einstellung des Resonanzverhaltens, deren eines Ende mit dem freien Ende der Kondensatoreinrichtung (3, 3′) und deren anderes Ende mit der Erdklemme (10 a) verbunden ist.

2. Rauschfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Spuleneinrichtung zwei Spulen (2, 2′) besitzt, von denen je eine mit jeweils einem Pol einer Netzleitung (5, 5′) verbindbar ist, die Kondensatoreinrichtung zwei Kondensatoren (3, 3′) aufweist, die über jeweils einen Kon densatoranschluß mit einem Ende je einer Spule (2, 2′) ver bunden sind, während die beiden anderen Kondensatoran schlüsse direkt miteinander verbunden sind, und daß die ohmsche Wi derstandseinrichtung (9) mit den untereinander verbundenen Kondensatoranschlüssen verbunden ist.

3. Rauschfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Spuleneinrichtung zwei Spulen (2, 2′) besitzt, von denen je eine mit jeweils einem Pol einer Netzleitung (5, 5′) verbindbar ist, die Kondensatoreinrichtung zwei Kondensatoren (3, 3′) aufweist, die über jeweils einen Kon densatoranschluß mit einem Ende je einer Spule (2, 2′) ver bunden sind, und daß die ohmsche Widerstandseinrichtung zwei Wider stände (11, 12) besitzt, von denen jeweils ein Ende mit je einem freien Kondensatoranschluß verbunden ist, während die anderen Widerstandsenden mit der Erdklemme (10 a) verbunden sind.

4. Rauschfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß es mit der Netzleitung für ein elektrisches Gerät verbindbar ist, das durch eine Schalt einrichtung gesteuert wird.

5. Rauschfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß es mit einer Netzleitung verbun den ist, die der Stromversorgung einer Invertereinrichtung für eine Induktionsheizeinrichtung dient.