DE4421986A1 - Radio interference filter for electronically-controlled device - Google Patents
Radio interference filter for electronically-controlled deviceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Funk-Entstörfilter nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.The invention relates to a radio interference filter according to the preamble of the An saying 1.
Um einen ungestörten Empfang und Sendebetrieb der Staatlichen und Privaten Funkeinrichtungen zu gewährleisten, sind in Internationalen und Nationalen Gre mien Vorschriften erarbeitet worden, in denen Grenzwerte für Störemissionen von Elektrogeräten normiert sind (siehe auch EMV-Gesetz vom 13.12.1992). Funkent störfilter haben die Aufgabe, Funkstörspannungen und Funkstörfeldstärken soweit zu reduzieren, daß die Grenzwerte der vorgegebenen Normen eingehalten werden.For undisturbed reception and broadcasting of the state and private To ensure radio equipment are in international and national size regulations have been developed in which limit values for interference emissions of Electrical devices are standardized (see also EMC Act of 13.12.1992). Funkent Interference filters have the task of reducing radio interference voltages and radio interference field strengths to reduce that the limit values of the specified standards are observed.
Die Fortschritte in der Halbleitertechnik führen zu verstärkten Störmöglichkeiten. Aus diesem Grunde haben in fast allen Elektrogeräten Aufwand und Kosten zur Einhaltung der Grenzwerte zugenommen.Advances in semiconductor technology are leading to increased interference. For this reason, almost all electrical appliances have the expense and expense of Compliance increased.
Im Frequenzbereich bis 30 MHz werden die Störemissionen vorwiegend leitungs gebunden, im Bereich über 30 MHz als elektromagnetische Strahlung emittiert. Die Ausbreitung der leitungsgebundenen Störströme findet in der Regel über zwei Wege statt, die für die Auslegung des Entstörfilters bekannt sein müssen.In the frequency range up to 30 MHz, the interference emissions are predominantly conducted bound, emitted in the range above 30 MHz as electromagnetic radiation. The propagation of the conducted interference current usually takes place over two Instead of paths that must be known for the design of the interference filter.
Der erste Ausbreitungsweg wird wird als Gegentaktstörung oder symmetrische Störung bezeichnet. In einem Wechselspannungssystem fließt der Störstrom von der Störquelle über einen Leiter zur Störsenke und über den zweiten Leiter zurück. Die Ströme befinden sich im Gegentakt.The first path of propagation is called push-pull or symmetrical Called disorder. In an AC voltage system, the interference current flows from the interference source via one conductor to the interference sink and back via the second conductor. The currents are in push-pull.
Der zweite Ausbreitungsweg wird als Gleichtaktstörung oder asymmetrische Stö rung bezeichnet. Streukapazitäten in der Störquelle führen zu einem Störstrom im Erdkreis, der über die Störsenke zur Störquelle zurückfließt. In einem Wechsel spannungssystem mit Schutzleiteranschluß ist die Gleichtaktstörung zwischen der Bezugsmasse und den weiteren Leitern vorzufinden. In der Regel sind immer beide Ausbreitungswege vorhanden, was bei der Auslegung des Funkentstörfilters zu berücksichtigen ist, wobei die Gleichtaktanteile oftmals überwiegen. The second path of propagation is called common mode or asymmetrical interference designated. Stray capacities in the interference source lead to an interference current in the Earth circuit that flows back to the interference source via the interference sink. In one change Voltage system with protective conductor connection is the common mode interference between the Find reference mass and the other conductors. As a rule, both are Propagation paths exist, which in the design of the radio interference filter is taken into account, whereby the common mode components often predominate.
Funkentstörfilter werden mit LC-Kombinationen, d. h. Ein- oder Mehrfachkombina tionen aus Entstörkondensatoren und Entstördrosseln aufgebaut. Um die zur Un terdrückung von Gleichtaktstörungen notwendige hohe Impedanz zu erzielen, wer den sogenannte stromkompensierte Drosseln auf einem hochpermeablen Kern ein gesetzt. Die Wicklungen werden bifilar oder bei Drehstromsystemen trifilar aufge bracht, was zur Folge hat, daß sich die Magnetfelder der Gegentaktströme im Kern aufheben und keine Sättigungserscheinungen hervorrufen. Für die Gleichtakt störungen stellt sich jedoch die volle Induktivität der Drossel ein, so daß mit relativ wenigen Windungen auf einem hochpermeablichen Kern eine hohe Impedanz erzielt wird.Radio interference filters are used with LC combinations, i.e. H. Single or multiple combinations ions from interference suppression capacitors and suppression chokes. To the Un suppression of common mode interference to achieve necessary high impedance, who the so-called current-compensated chokes on a highly permeable core set. The windings are opened bifilar or, in three-phase systems, trifilar brings, which has the consequence that the magnetic fields of the push-pull currents in the Pick up the core and do not cause satiety. For the common mode interference, however, the full inductance of the inductor sets in, so that with relative few turns on a highly permeable core, a high impedance is achieved.
Für Gegentaktstörungen kommen gleichsinnig gewickelte Drosseln zum Einsatz, wobei das Kernmaterial sowohl vom Störstrom als auch vom eigentlichen Nutz strom magnetisiert wird. Es wird eine Impedanzanhebung des Gegen- als auch des Gleichtaktanteils erreicht, bei gleichem Kernvolumen aber eine nicht so hohe In duktivität wie bei den stromkompensierten Drosseln erzielt. Trotz der vorgenann ten Maßnahmen treten in der Entstörpraxis im Frequenzbereich oberhalb 4 MHz oftmals Resonanzspannungen auf, deren Beseitigung Probleme und Kosten verursacht.Coil chokes are used for push-pull interference, the core material from both the interference current and the actual use current is magnetized. It will increase the impedance of the opposite as well as the Common mode reached, but not as high in with the same core volume ductivity as achieved with the current-compensated chokes. Despite the aforementioned Measures are taken in interference suppression practice in the frequency range above 4 MHz often resonance voltages, their elimination problems and costs caused.
Bei Geräten mit Schutzleiteranschluß sorgen Koppelkapazitäten zwischen Gehäuse und Störquelle bzw. Bezugsmasse für einen Störstrom, der im Resonanzfall mit hohen Amplituden auftritt. Werden die Grenzwerte nicht eingehalten, ist der Ein bau von weiteren Entstörmitteln notwendig. In der Regel zeigt der Einbau einer Schutzleiterdrossel gute Ergebnisse, da der Gleichtaktstörstrom vorzugsweise sei nen Weg über die Bezugsmasse, die Netznachbildung und den PE-Leiter im Netz kabel findet.In the case of devices with a protective conductor connection, coupling capacitances between the housing ensure and interference source or reference ground for an interference current, which in the resonance case with high amplitudes occur. If the limit values are not met, the on is construction of further interference suppression agents necessary. As a rule, the installation of a Protective conductor choke good results, since the common mode interference current is preferred a path through the reference ground, the network simulation and the PE conductor in the network cable finds.
Dies führt jedoch zu steigenden Kosten, da die Schutzleiterdrossel als zusätzliches Bauteil eingesetzt werden muß und den Platz bedarf auf der Leiterkarte und den Verdrahtungsaufwand für ihren Anschluß erhöht.However, this leads to increasing costs, since the protective conductor choke as an additional Component must be used and the space required on the circuit board and the Wiring effort for their connection increased.
Desweiteren beeinflussen Wicklungskapazitäten der Entstördrossel das Hochfre quenzverhalten, so daß bei Frequenzwerten, die von diesen Kapazitäten und der Induktivität der Entstördrossel abhängen, Resonanzverhalten vorliegt. Im Fre quenzbereich unterhalb der Resonanzfrequenz steigt der Scheinwiderstand der Spule an und erreicht bei Resonanz seinen höchsten Wert. Bei Frequenzen oberhalb der Resonanzfrequenz fällt der Scheinwiderstand wieder ab, die Drossel zeigt kapazitives Verhalten und sorgt ab dieser Frequenz in einem Funkentstörfilter für abfallende Dämpfungswerte. Daneben sorgen parasitäre Induktivitäten, die sich aus Zuleitungs- und Wickelinduktivitäten in den Entstörkondensatoren ergeben, für einen Reihenschwingkreis.Furthermore, the winding capacitance of the suppression choke affects the high frequency frequency behavior, so that at frequency values that depend on these capacities and the Depending on the inductance of the interference suppression choke, there is resonance behavior. Outdoor frequency range below the resonance frequency, the impedance increases Coil on and reaches its highest value at resonance. At frequencies The impedance drops again above the resonance frequency, the choke shows capacitive behavior and takes care of this frequency in a radio interference filter for falling damping values. In addition, parasitic inductances cause resulting from supply and winding inductances in the interference suppression capacitors result for a series resonant circuit.
Bis zur Resonanzfrequenz sinkt der Scheinwiderstand des Kondensators um dar über hinaus wieder anzusteigen. Dieser Umstand und die zu höheren Frequenzen steigende Impedanz des Netzkabels sorgen dafür, daß die für die Entstörung der Gleichtaktströme an sich sehr wirkungsvollen Y-Kondensatoren ab einer bestimm ten Frequenz keine Spannungsteilung an der Drossel mehr erreichen können. Hier durch wird das Dämpfungsverhalten des Entstörfilters verschlechtert.The impedance of the capacitor decreases by up to the resonance frequency beyond to rise again. This fact and the higher frequencies Rising impedance of the power cord ensure that the suppression of the Common mode currents in themselves very effective Y capacitors from a certain ten frequency can no longer achieve voltage division at the choke. Here by the damping behavior of the interference filter is deteriorated.
Ist dies der Fall, ist nur mit weiteren dem Frequenzbereich angepaßten Induktivi täten eine Absenkung der Störströme möglich. Hierzu werden den Entstördrosseln in den spannungsführenden Leitern sogenannte Dämpfungsperlen oder Stabkerne, also Drosseln mit wenigen Windungen nachgeschaltet, die im vorgesehenen Fre quenzbereich noch induktives Verhalten zeigen. Hierdurch lassen sich auch bei den von schnellen Halbleiterschaltungen generierten Störungen mit Anstiegs- und Abfallzeiten größer als 500 V/µsec und entsprechend breitbandigen Störspektren ausreichende Dämpfungswerte erreichen.If this is the case, only with further inductors adapted to the frequency range would reduce interference currents. For this, the interference suppression chokes so-called damping beads or rod cores in the live conductors, So chokes connected with a few turns, the intended Fre still show inductive behavior. This also allows the interference generated by fast semiconductor circuits with rising and Fall times greater than 500 V / µsec and corresponding broadband interference spectra achieve sufficient damping values.
Auch bei den vorgenannten Dämpfungsperlen und Stabkernen besteht der Nach teil eines zusätzlichen Platzbedarfs und Verdrahtungsaufwandes.Even with the aforementioned damping pearls and rod cores there is the after part of an additional space requirement and wiring effort.
Der Erfindung stellt sich somit das Problem, ein Funkentstörfilter platzsparend und mit einfachen Mitteln aufzubauen.The invention thus poses the problem of saving space and a radio interference filter to build with simple means.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Der mit der Erfindung erreichbare Vorteil besteht in einer platz sparenden, leicht auf einer Platine zu kontaktierenden Verbesserung herkömmli cher Funkentstörungsvorrichtung.According to the invention, this problem is solved with those specified in claim 1 Features resolved. The advantage achievable with the invention is a space saving, easy to contact conventional improvement on a circuit board Radio interference suppression device.
Zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den nach folgenden Unteransprüchen.Appropriate further developments and refinements result from the following subclaims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand von Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben, wobei in der Beschreibung auf die beson deren Vorteile der Ausführungsformen eingegangen wird. In den Zeichnungen sind Wicklungen in den spannungsführenden Leitern, im folgenden Leiterwicklung ge nannt, mit L und N, die Wicklung im Schutzleiter, im folgenden Schutzleiterwick lung genannt, mit SL und der Kern mit K bezeichnet.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are described in more detail below, with the description of the particular the advantages of the embodiments are discussed. In the drawings are Windings in the live conductors, hereinafter ge conductor winding named, with L and N, the winding in the protective conductor, in the following protective conductor winding called lung, labeled SL and the core with K.
Die Fig. 1 bis 11 zeigen Ring-, Rahmen-, Dreiecks- und spiralförmige Kerne (K), bei denen jeweils neben den Leiterwicklungen (L,N) eine Schutzleiterwicklung (SL) auf einem einzigen Kern (K) angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine zusätzliche Schutzleiterdrossel eingespart werden. Bei den in Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausfüh rungsformen ist die Schutzleiterwicklung direkt auf dem Kern angeordnet. Figs. 1 to 11 show ring, frame, triangular and spiral cores (K), in each of which a protective conductor winding (SL) adjacent to the conductor windings (L, N) on a single core (K) is arranged. An additional protective conductor choke can be saved in this way. In the embodiments shown in FIGS . 1 to 4, the protective conductor winding is arranged directly on the core.
Die Fig. 5 bis 7 zeigen Ring-, Rahmen-, und Dreieckkerne (K), bei denen die Schutzleiterwicklung (SL) auf einem am Kern (K) ausgebildeten, ersten stabförmi gen Fortsatz (1) angeordnet ist. Figs. 5 to 7 show ring, frame, and triangular cores (K), which formed the protective conductor winding (SL) on a the core (K), first stabförmi gen extension (1) is arranged.
Die Fig. 8 bis 11 zeigen Ring-, Rahmen-, und Dreieckkerne (K), bei denen die Schutzleiterwicklung (SL) durch eine erste Bohrung (3) in einer am Kern (K) ange ordneten Auswölbung (2) geführt ist. Figs. 8 to 11 show ring, frame, and triangular cores (K), in which the protective conductor winding (SL) through a first bore (3) is guided in a the core (K) disposed bulge (2).
Die Fig. 8 bis 12 zeigen Ausführungsformen, bei denen der Kern (K) eine mit weiteren Bohrungen (4) versehene Auswölbung (2) besitzt, wobei jeweils die En den der Leiterwicklungen (L,N) durch diese Bohrungen (4) geführt sind. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist eingangsseitig eine zusätzliche Auswölbung (2a) vorhanden, bei allen anderen Ausführungsbeispielen ist die Auswölbung (2) ausgangsseitig angeordnet. Durch die vorbeschriebene Maßnahme kann die zu sätzliche Anbringung von Dämpfungsperlen eingespart werden. Figs. 8 to 12 show embodiments in which the core (K) has a provided with further bores (4) bulge (2), wherein each of the En to the conductor windings (L, N) are led through these holes (4) . In the embodiment according to FIG. 9 there is an additional bulge ( 2 a) on the input side, in all other exemplary embodiments the bulge ( 2 ) is arranged on the output side. The measure described above can save the additional attachment of damping beads.
Die Fig. 6, 7, und 13 bis 16 zeigen Ausführungsformen, bei denen der Kern (K) weitere stabförmige Fortsätze (5) besitzt, um die jeweils die Enden der Leiterwick lungen (L,N) geführt sind. Durch diese Maßnahme erübrigt sich ein Nachschalten von Stabkernen. In Fig. 13 ist eine gleichsinnig gewickelte Drossel dargestellt. FIGS. 6, 7, and 13 to 16 show embodiments in which the core (K) has more bar-shaped projections (5), lungs to each of the ends of the conductors Wick (L, N) are guided. This measure eliminates the need to re-insert rod cores. In Fig. 13 a wound in the same sense throttle is shown.
Fig. 18 zeigt einen Kern, bei dem eine auf dem Kern (K) eine weitere Wick lung (6) angeordnet ist, deren freie Enden mit einer Widerstand (R) - Kondensa tor (C) - Kombination abgeschlossen ist. Die Verwendung eines Widerstands (R) ist ebenfalls möglich. Hierdurch wird ein Schwingkreis gebildet, durch den die Störenergie bei entsprechender Anpassung der Bauelemente absorbiert, d. h. in Wärme umgesetzt werden kann. In Fig. 17 sind die Ersatzschaltbilder von Kern- und Wicklungsvarianten dargestellt, bei denen die vorbeschriebene Maßnahme angewendet werden kann. Fig. 18 shows a core in which a further winding ( 6 ) is arranged on the core (K), the free ends of which are completed with a resistor (R) capacitor (C) combination. The use of a resistor (R) is also possible. As a result, an oscillating circuit is formed, through which the interference energy can be absorbed with a corresponding adaptation of the components, ie converted into heat. In Fig. 17, the equivalent circuit diagrams of core and winding variants are shown, in which the above-described measure can be applied.
Alle für Wechselstromsysteme beschrieben Maßnahmen sind ohne weiteres auch auf Drehstromsysteme übertragbar und entsprechend anzuwenden.All measures described for AC systems are also straightforward can be transferred to three-phase systems and used accordingly.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19542685A1 (en) | 1997-05-22 |
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