DE69027185T2 - Schirmanordnung für einen Tramformator eines Schaltnetzteiles - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltnetzteiltransformator mit elektromagnetischen Abschirmmitteln.
• Der größte Teil von Fernsehern und Monitoren für Datenverarbeitungsanlagen ist heute mit Schaltnetzteilen ausgerüstet. Jeder dieser Netzteile ist mit einem Transformator versehen, der auf einem Chassis angebracht ist, das selbst unter der Kathodenstrahlröhre des Fernsehers oder des Monitors positioniert ist.
• Diese Netzteile arbeiten mit Zerhacken bzw. Schalten des Stromes und dieses Schalten bewirkt leider die Einführung von parasitären elektromagnetischen Strahlungen auf der Ebene des Transformators, die auf die elektromagnetischen Wandler einwirken, die insbesondere durch die Ablenkspulen der Kathodenstrahlröhre gebildet werden. Daraus entstehen Bildstörungen, die mehr oder weniger bedeutend sind, das heißt mehr oder weniger sichtbar sind, je nach dem Wert der Schaltfrequenz, der geograpischen Lage des Transformators und der Empfindlichkeit der Ablenkspulen.
• Wenn es sich um eine synchronisierte Schaltfrequenz mit festem Wert handelt, bestehen diese elektromagnetischen Störungen sehr wohl, treten aber glücklicherweise auf dem Bildschirm nicht stark in Erscheinung, da sie während einer Zeitspanne erscheinen, wenn sich der Abtastpunkt in seiner Rücklaufphase befindet.
• Andererseits funktionieren gewisse Schaltnetzteile mit einer Frequenz, die sich auf bedeutende Weise als Funktion der vom Fernseher oder dem Monitor aufgenommenen elektrischen Leistung, als Funktion seiner Versorgungsspannung und als Funktion der Belastung des Transformators verändert. Diese Schaltfrequenz verändert sich daher fortlaufend und es ergibt sich daraus eine Schwebungserscheinung zwischen dieser letzteren und der festen Abtastfrequenz des Punktes des Fernsehers bzw. des Monitors. Diese Schwebung von Frequenzen erzeugt auf dem Bildschirm eine Bildstörungserscheinung, die als ein mehr oder weniger dunkles horizontales "Moiré" sichtbar wird, das heißt ein gräuliches Band, das über den Bildschirm der Kathodenstrahlröhre läuft und das natürlich in der Mehrzahl von Fällen nicht zulässig ist. Da es im allgemeinen nicht möglich ist, den Schalttransformator geographisch in einem genügenden Abstand anzuordnen (er müßte dann vollständig aus dem Chassis des Fernsehers bzw. des Monitors herausgenommen werden), muß man eine andere Lösung finden, um diese Bildstörungserscheinung zu beseitigen.
• An erster Stelle wäre denkbar, das parasitäre elektromagnetische Feld, das vom Schalttransformator abgegeben wird, zu invertieren, indem man seine Wicklungen invertiert, um dieses Feld zu verlagern. Ein solches Linderungsmittel erweist sich leider als ungenügend zur wirksamen Vermeidung der oben angeführten Bildstörung, und es ist schließlich notwendig, eine Abschirmungsvorrichtung für diesen Transformator vorzusehen.
• Eine erste Abschirmungsvorrichtung, die zur Zeit an diesen Transformatoren existiert, besteht aus einer metallischen Abdeckung, die den Transformator vollständig umhüllt, was natürlich aus dem Gesichtspunkt des Schutzes gegen die oben erwähnten Bildstörungen ein ausgezeichnetes Ergebnis liefert. Es handelt sich jedoch hier um ein umfangreiches Stück, mit hohen Herstellungskosten (schon allein wegen des Preises des Rohmaterials). Darüberhinaus neigt diese sehr umhüllende Abdeckung dazu, die Sicherheitsabstände zwischen den zwei Primär- und Sekundärschaltungen des Transformators zu verringern, da sie in der Nähe von gewissen Kabel- bzw. Leitungsausgängen liegt: um die Zwangsnormen für die galvanischen Trennungen einzuhalten, ist es daher meistens notwendig, das Innere dieser metallischen Abdeckung durch Beschichten mit einer Isoliermateriallage zu isolieren. Auch ist es allgemein notwendig, ihren Außenteil auf gleiche Weise zu isolieren, da diese Abdeckung häufig in einem Abstand von den auf der Platine des Fernsehers befindlichen elektronischen Bauteilen liegt, der zu gering ist, um die Sicherheitsnormen einzuhalten. Daraus ergibt sich eine Steigerung des bereits hohen Kostpreises dieses Abschirmungsstückes. In der Patentanmeldung DE 1 069 711 von SIEMENS ist ein Gehäuse vorgeschlagen, das aus zwei Metallbechern gebildet wird, deren Ränder einander gegenüberliegen, aber nicht miteinander verbunden sind. Es entsteht daher eine Materialeinsparung, aber das Problem des Raumbedarfs bleibt in vollem Umfang weiter bestehen.
• Eine andere Abschirmungslösung besteht darin, einen magnetischen Bügel vorzusehen, die aus einem ringförmigen Kupferband besteht, das den Mittelteil des Transformators parallel zu der Platine einklammert, auf der seine Ausgangsstifte angelötet sind.
• Da es sich um einen "Lagen-" Transformator handelt, wird dieser Abschirmungsring direkt durch festes Einrollen und Löten dieser Schleife um den "Bauch" des Transformators herum (das heißt um den Teil herum, der seine Windung darstellt) angebracht.
• Diese Lösung liefert aus dem Gesichtspunkt des elektromagnetischen Schutzes zufriedenstellende Ergebnisse, aber trotzdem nicht so gute wie die von der oben erwähnten Totalabschirmung erhaltenen. Sie bleibt trotzdem sehr kostspielig, da es sich um ein zusätzliches Stück handelt, das prazise um den Transformator herumgelegt werden muß und ihn dabei eng umklammert, um jede Gefahr der Verschiebung zu vermeiden (eine solche Gefahr würde den Sicherheitsnormen zuwiderlaufen), und auf dem eine Lötoperation ausgeführt werden muß, um sein Kurzschließen sicherzustellen.
• In der Patentanmeldung EP 0 131 700 wird eine Lösung beschrieben, die die Notwendigkeit eines Lötens vermeidet. Der Zusammenbau des Transformators wird mittels eines einstückig verriegelbaren Metallkäfigs realisiert, der den Abschirmungsring trägt.
• Außerdem werden heute aus ersichtlichen Gründen der Leichtigkeit, ihr Herstellungsverfahren zu automatisieren, diese "Lagen-" Transformatoren immer mehr durch "Scheiben-" Transformatoren ersetzt. Ein Transformator dieser Art ist mit allgemeiner Bezeichnung 1 in der beiliegenden Figur 1 dargestellt.
• In dieser Figur sind der Ferritkern des Transformators mit der Bezugsnummer 2, die "Scheiben" durch 3, die von ihnen geführten und getragenen Drähte durch 4 und die Eingangs-/Ausgangsstifte des Transformators durch 5 bezeichnet.
• Für einen solchen Transformator ist es eindeutig unmöglich, ein kurzgeschlossenes Metallband vorzusehen, das seinen Bauch umklemmt, da die "Scheiben" 3 mit hervorstehenden unregelmäßig geformten Teilen versehen sind. Die daher angenommene Lösung besteht darin, eine Abdeckung 6 aus Kunststoff vorzusehen, die den Transformator 1 wie in der Zeichnung dargestellt vollständig umhüllt und um die vorher ein metallischer Abschirmungsbügel 7 befestigt worden ist, der in Höhe und Stärke denen gleicht, die für die "Lagen-"Transformatoren vorgesehen waren. Dieses Stück 6, 7 ist durch Einschnappen an Transformator 1 befestigt. Es handelt sich hier noch um ein Stück, das wie im Stand der Technik kostenaufwendig herzustellen ist und das sich schlecht zur automatischen Anbringung auf einem Fließband für diese Schalttransformatoren eignet. Außerdem sind wie im vorigen Fall die erreichten elektromagnetischen Schutzleistungen nicht absolut perfekt.
• Die Erfindung zeigt, wie diese Nachteile zu beseitigen sind. Sie betrifft dahingehend einen Schaltnetzteiltransformator, der insbesondere für die Ausrüstung eines Fernsehers oder eines Monitors bestimmt ist, wobei der Transformator mit Verbindungen, mit einem Ferritkern mit einer ebenen Fläche gegenüber den Verbindungen und elektromagnetischen Abschirmungsmitteln ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmungsmittel durch eine einzige schalenförmige Pfanne mit flachem Boden und konisch erweiterten Rändern gebildet werden, wobei der flache Boden dieser Pfanne so ausgelegt ist, daß er an die Form der den Verbindungen gegenüberliegenden ebenen Fläche des Ferritkerns angepaßt ist und die konisch erweiterten Ränder zum Kern hin orientiert sind.
• Diese Pfanne kann leicht angebracht und beispielsweise durch Kleben auf dem Ferritkern befestigt werden, wobei ihre konisch erweiterten Ränder hutartig nach unten gerichtet sind. Die Größe dieser konisch erweiterten Ränder ist klein genug gewählt, daß sie die vom Transformator bewirkte galvanische Isolierung nicht beeinflußt, aber trotzdem groß genug ist, daß sie einerseits eine leichte Plazierung (beispielsweise durch Roboter) dieser Pfanne auf der Transformatoroberseite erlaubt und andererseits den gewünschten elektromagnetischen Schutz sicherstellt. Dieses Stück wird vorzugsweise durch Stanzen realisiert. Es liegt auf dem Ferritkern, nachdem zuerst Leim auf diesem abgelagert worden ist (ein oder zwei Leimpunkte beispielsweise), wobei dieser Leim vorteilhafterweise derselbe ist wie der zum Zusammenkleben der Elemente dieses Ferritkerns benutzte. Diese Klebe- und Plazierungsoperationen lassen sich leicht durch eine Produktionstraße mit automatischen Robotern ausführen.
• Insgesamt läßt sich die Erfindung leicht verstehen ergeben sich und ihre Vorteile und anderen Eigenschaften, aus der folgenden Beschreibung eines nicht begrenzenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Figur 2, die perspektivisch und im Maßstab 1 diese Abschirmungsvorrichtung und ihre Plazierungsart auf einem Schaltnetzteiltransformator darstellt.
• Unter Bezugnahme auf diese Figur 2 ist der Schaltnetzteiltransformator 1 der Figur 1 dort perspektivisch mit seinem Ferritkern 2, seinen Scheiben 3, seinen Anschlußdrähten 4 und seinen Eingangs- /Ausgangsstiften 5 dargestellt.
• Die elektromagnetische Abschirmungsvorrichtung besteht aus einer Kupferschale oder -pfanne 7, die durch Stanzen realisiert wird. Der flache Boden 8 dieser Pfanne ist rechteckig und hat dieselben Abmessungen wie der der rechteckigen oberen Fläche 9 des Ferritkerns 2. Die Pfanne 7 kann aus A1, Messing usw... bestehen.
• Die Ränder 10 der Pfanne 7 sind konisch erweitert mit einer Winkelneigung α zur senkrechten Achse zur Ebene des Bodens 8, die beispielsweise in der Größenordnung von 15 bis 20 Grad einerseits optimiert ist, um die leichte automatische Plazierung des Hutes 7 auf der Oberseite des Transformators 1 zu erlauben (wie punkt- gestrichelt in der Zeichnung angedeutet), wobei die Ränder 10 nach unten gerichtet sind, und um den gewünschten elektromagnetischen Schutz sicherzustellen.
• Die Größe L dieser Ränder 10 ist gering gewählt (beispielsweise in der Größenordnung von einigen Millimetern): sie muß ausreichen, um maximal die Plazierung der Pfanne 7 auf der Oberfläche 9 des Kernes 2 zu erleichtern, aber nicht zu groß, um die Normen für den galvanischen Schutz des Transformators einzuhalten und dabei den gewünschten elektromagnetischen Schutz sicherzustellen.
• Die einfache Form der Abschirmungepfanne 7, ohne Einschnitte oder Rauhigkeiten, durch die die Gefahr besteht, daß sich die Stücke miteinander verfangen, und ihre geringe Große erlauben ihre leichte Zuführung in einer robotisierten automatischen Kette, mit Vibrationsförderer ohne bedeutende Abänderung der Fertigungsstraßen.
• Vor der Anbringung der Pfanne 7 durch Roboter, in Richtung von Pfeil F und mit den Rändern 10 nach unten gerichtet, auf der Oberseite 9 des Transformators 1 werden auf dieser Oberfläche 9 des Ferritkerns 2 zwei Leimpunkte 11, 12 abgelagert, wobei dieser Leim vorteilhafterweise derselbe ist wie der zum Zusammenbau bei 13 der zwei Hälften des Ferritkerns 2 benutzte (was unter dem Gesichtspunkt der Leimbeschaffung sehr vorteilhaft ist, da dafür in der Praxis keine Zusatzkosten entstehen).
• Die Leistungen des elektromagnetischen Schutzes der Ablenkspulen der Fernseher und Monitore sind mit dieser Abschirmungsvorrichtung praktisch perfekt.

Claims (7)

1. Schaltnetzteiltransformator (1), der insbesondere zur Ausrüstung eines Fernsehers oder eines Monitors bestimmtist, wobei der Transformator mit Verbindungen (5), mit einem Ferritkern (2) mit einer ebenen Fläche (9) gegenüber den Verbindungen (5) und elektromagnetischen Abschirmungsmitteln ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmungsmittel durch eine einzige schalenförmigen Pfanne (7) mit flachem Boden (8) und konisch erweiterten Rändern (10) gebildet werden, wobei der flache Boden (8) dieser Pfanne so ausgelegt ist, daß er an die Form der den Verbindungen (5) gegenüberliegenden ebenen Fläche (9) des Ferritkerns (2) angepaßt ist und die konisch erweiterten Ränder (10) zum Kern (2) hin orientiert sind.

2. Transformator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfanne (7) durch Stanzen realisiert ist.

3. Transformator (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konisch erweiterten Ränder (10) der Pfanne eine Größe L von einigen Millimetern aufweisen.

4. Transformator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelneigung (a) der konisch erweiterten Ränder (10) der Pfanne (7) zwischen und 20 Grad zum flachen Boden (8) der Pfanne (7) beträgt.

5. Transformator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfanne (7) durch Ankleben mindestens eines Leims, der derselbe wie der zum Zusammenbau der Bestandteile des Transformatorkerns benutzte ist, am Ferritkern (2) befestigt ist.

6. Mit einem Transformator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgerüsteter Fernseher.

7. Mit einem Transformator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgerüsteter Monitor.