DE8634584U1 - Current compensated choke for radio interference suppression - Google Patents
Current compensated choke for radio interference suppressionInfo
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Description
86 P 19 O 2 DE86 P 19 O 2 EN
Die Erfindung betrifft eine stromkompensierte Drossel zur Funk-Entstörung mit einem mit wenigstens zwei elektrischen Wicklungen bewickelten magnetischen Kern 1, die zur Dämpfung unsymmetrischer und symmetrischer Störströme einen hohen symmetrischen Induktivitätsanteil besitzt.The invention relates to a current-compensated choke for radio interference suppression with a magnetic core 1 wound with at least two electrical windings, which has a high symmetrical inductance component for damping asymmetrical and symmetrical interference currents.
In der Funk-Entstörtechnik unterscheidet man zwischen symmetrischen und unsymmetrischen Störern. Von Mischstörern spricht man, wenn sowohl symmetrische als auch unsymmetrische Störungen auftreten. Ziel jeder Entstörtechnik ist die Verminderung der leitungsgebundenen Aussendung von Störungen aus einer Störquelle sowie die Verminderung der Beeinflußbarkeit einer Störsenke.In radio interference suppression technology, a distinction is made between symmetrical and asymmetrical interference sources. Mixed interference sources are those that occur when both symmetrical and asymmetrical interference occurs. The aim of all interference suppression technology is to reduce the conducted emission of interference from an interference source and to reduce the influence of an interference sink.
Bei symmetrischen Störern fließen unerwünschte Störströme ebenso wie die Betriebsströme über einen oder mehrere Netzieiter zur Störsenke hin und auf einem oder mehreren anderen Netzleitern zur Störquelle zurück. Die Störströme fließen somit im Gegentakt, weshalb eine symmetrische Störung auch als Gegentaktstörung bezeichnet wird.In the case of symmetrical interference sources, unwanted interference currents flow just like the operating currents via one or more network conductors to the interference sink and back to the interference source via one or more other network conductors. The interference currents therefore flow in differential mode, which is why symmetrical interference is also referred to as differential mode interference.
Unsymmetrische Störungen können bei allen elektrischen Geräten auftreten, bei denen außer den vom Betriebsstrom durchflossenen Netzleitern eine Erdleitung zum Schutz der Benutzer und der Geräte angeschlossen ist. Parasitäre Kapazitäten in der Störsenke bzw. der Störquelle rufen dabei auch im Erdkreis einen Störstrom hervor. Dieser Strom fließt auf allen Netzleitern im Gleichtakt zwischen Störsenke und Störquelle, während er über die Netzleitung im Gegentakt zurückströmt. Die unsymmetrische Störung wird deshalb auch als Gleichtaktstörung bezeichnet.Asymmetrical interference can occur in all electrical devices where, in addition to the mains conductors through which the operating current flows, an earth wire is connected to protect the user and the devices. Parasitic capacitances in the interference sink or the interference source also cause an interference current in the earth circuit. This current flows on all mains conductors in common mode between the interference sink and the interference source, while it flows back in differential mode via the mains cable. Asymmetrical interference is therefore also referred to as common mode interference.
Zum Dämpfen der Störströme werden in Netzleitern Entstörbeschaltungen eingesetzt. Es handelt sich dabei meist um Tief-To dampen the interference currents, interference suppression circuits are used in the network conductors. These are usually low-
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passe, die Betriebsströme ungehindert passieren lassen, jedoch für hochfrequente Störströme hohe Scheinwiderstände aufweisen. Tiefpässe für hohe Betriebsströme sind meist aus Drosseln und Kondensatoren aufgebaut. Die dabei zum Einsatz kommenden Drossein lassen sich in Stabkerndrosseln und stromkompensierte Drosseln einteilen.Low-pass filters that allow operating currents to pass unhindered, but have high apparent resistances for high-frequency interference currents. Low-pass filters for high operating currents are usually made up of chokes and capacitors. The chokes used can be divided into rod-core chokes and current-compensated chokes.
Stabkerndrosseln bedampfen Gleich- und Gegentaktstörströme gleich gut. Ihre große magnetische Scherung verhindert, daß der magnetische Kern durch den Betriebsstrom gesättigt wird. Nachteilig ist jedoch, daß Stabkerndrossein für größere Betriebsstrcme sehr voluminös werden. Bei Entstorfilterbeschaltungen mit ausschließlich Stabkernen ist für jeden stromführenden Netzleiter eine eigene Stabkerndrossel vorzusehen. In Drehstrom-Funk-Entstörfiltern mit Nulleiter müßten so beispielsweise vier solcher großvolumiger Stabkerndrosseln untergebracht werden.Rod core chokes suppress common and differential mode interference currents equally well. Their high magnetic shear prevents the magnetic core from being saturated by the operating current. However, the disadvantage is that rod core chokes become very bulky for larger operating currents. In interference filter circuits with only rod cores, a separate rod core choke must be provided for each current-carrying mains conductor. In three-phase radio interference filters with a neutral conductor, for example, four such large-volume rod core chokes would have to be accommodated.
tine vorteilhaftere Lösung gestatten hier die stromkompensierten Drosseln, bei denen durch eine spezielle Anordnung der Wicklungen die magnetischen Flüsse im Kern kompensiert werden. Der Drosselkern kann dadurch stark verkleinert und die Anzahl der Windungen reduziert werden. Da sich aber die magnetischen Flüsse der Gegentakt-Störströme auf die gleiche Weise wie die der Betriebsströrae kompensieren, ist eine effektive Dämpfung bei symmetrischen Störungen nicht gegeben.A more advantageous solution is provided by current-compensated chokes, in which the magnetic fluxes in the core are compensated by a special arrangement of the windings. The choke core can thus be made much smaller and the number of turns reduced. However, since the magnetic fluxes of the differential mode interference currents compensate in the same way as those of the operating currents, effective damping of symmetrical interference is not possible.
Trotzdem besteht die Möglichkeit, stromkompensierte Drosseln auch bei Mischstörern und symmetrischen Störern einzusetzen, da sich eine völlige Kompensation des durch den Betriebsstrom hervorgerufenen magnetischen Feidos auch bei sehr sorgfältigem Wicklungsaufbau nicht erreichen läßt. In der Praxis treten immer Streufelder auf, die zu Streuinduktivitäten führen, die dann einen symmetrischen Induktivitätsanteil bewirken. Im allgemeinen reichen aber diese Streuinduktivitäten zum Bedampfen des symmetrischen Störanteils nicht aus.Nevertheless, it is possible to use current-compensated chokes for mixed and symmetrical interference sources, since complete compensation of the magnetic field caused by the operating current cannot be achieved even with very careful winding construction. In practice, stray fields always occur, which lead to stray inductances, which then cause a symmetrical inductance component. In general, however, these stray inductances are not sufficient to dampen the symmetrical interference component.
Es wurde deshalb bereits versucht, die Streuinduktivität einer stromkompensierten Drossel durch zusätzliche, am Außenteil derAttempts have therefore already been made to reduce the leakage inductance of a current-compensated choke by additional resistors mounted on the outer part of the
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Drossel angebrachte, ferromagnetische Stoffe zu erhöhen. Die Sättigungseigenschaften der Drosseln werden dadurch aber so stark herabgesetzt, daß sie für eine Filterbeschaltung bei hohen Betriebsströmen weniger geeignet sind. 5The ferromagnetic materials attached to the choke are used to increase the resistance of the choke. However, the saturation properties of the chokes are reduced so much that they are less suitable for filter circuitry with high operating currents. 5
5 halb stromkompensierte Drosseln mit kleineren Stabkerndrosseln kombiniert. Dieser Lösungsweg ist in allen Fällen einer Beschaltung vorzuziehen, die nur Stabkerndrosseln verwendet.5 half current-compensated chokes combined with smaller rod core chokes. This solution is preferable in all cases to a circuit that only uses rod core chokes.
~ Dennoch führen aiie bekannten LösunQen unter honen Sstrisfas- i strömen auch zu hohen Verlustleistungen. Die dadurch freigesetzte~ Nevertheless, all known solutions lead to high power losses under high strain gage currents. The resulting
f| meempfindliche Bauelemente, wie beispielsweise metallisierte Kon- :[ 15 densatoren vor Überhitzung zu schützen.f| to protect sensitive components such as metallized capacitors from overheating.
I Drossel zur Funk-Entstörung, welche bei geringem Platzbedarf j.; einen hohen symmetrischen Induktivitätsanteil auch bei hohen &iacgr; 20 Betriebsströmen aufweist.I Choke for radio interference suppression, which has a small space requirement j.; a high symmetrical inductance component even at high &iacgr; 20 operating currents.
i Gelöst wird diese Aufgabe bei einer stromkompensierten Drossel f. der eingangs beschriebenen Art dadurch, daß die Einzelwindungeni This task is solved with a current-compensated choke f. of the type described above by the fact that the individual windings
6 der elektrischen Wicklungen in ihren außerhalb des Kerninneren * 25 liegenden Strukturen in Außenkernen mit hoher Sättigungsmagnetisierung geführt sind.6 of the electrical windings in their structures located outside the core interior * 25 are guided in outer cores with high saturation magnetization.
Bei diesem Drosselaufbau wird die für einen hohen symmetrischen I Induktivitätsanteil notwendige Streuinduktivität somit nicht wieWith this choke design, the leakage inductance required for a high symmetrical I inductance component is therefore not
I welches über die Luft und einen Teil des Kerns geschlossen ist. jj In den einzelnen Wicklungen dieser stromkompensierten Drossel I wird vielmehr ein hoher symmetrischer Induktivitätsanteil da-I durch aufgebaut, daß das nicht im Kern geschlossene MagnetfeldI which is closed via the air and a part of the core. jj In the individual windings of this current-compensated choke I, a high symmetrical inductance component da-I is built up by the fact that the magnetic field which is not closed in the core
§ 35 der Einzelwindungen in einem oder mehreren separaten Außenkernen & konzentriert wird.§ 35 of the individual windings in one or more separate outer cores & is concentrated.
ti Der damit erreichbare, zusätzliche symmetrische Induktivitäts-ti The additional symmetrical inductance that can be achieved
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anteil geht auf diese Weise nicht zu Lasten einer Erhöhung des Drosselwiderstandes. Gerade bei hohen Betriebsströmen lassen
sich dadurch die Verluste einer Entstörbeschaltung erheblich absenken.
5This means that the increased component does not come at the expense of an increase in the choke resistance. This can significantly reduce the losses of an interference suppression circuit, particularly at high operating currents.
5
Ein besonders gutes Sättigungsverhalten des symmetrischen Induktivitätsanteils läßt sich dann erzielen, wenn jede Einzelwindung durch einen separaten Außenkern geführt ist. Gleichzeitig kann dadurch auch ohne wesentliche Volumenzunahme die Sättigungsmagnetisierung des Kerns verbessert werden.A particularly good saturation behavior of the symmetrical inductance component can be achieved if each individual winding is guided through a separate outer core. At the same time, the saturation magnetization of the core can be improved without a significant increase in volume.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der stromkompensierten Drossel sind in den Unteransprüchen aufgezeigt.Further advantageous embodiments of the current-compensated choke are shown in the subclaims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an embodiment.
Die FlG zeigt eine teilbewickelte, stromkompensierte Vierfach-Ringksrndrossel in perspektivischer Ansicht.The FlG shows a partially wound, current-compensated quadruple toroidal choke in perspective view.
Mehrere Ferrit-Ringkerne 6 sind dabei zu einem zylindrischen Kern 1 zusammengesetzt, dessen Hohlraum zur Aufnahme von vier gleichen Wicklungen durch ein Isolierkreuz 4 ii', vier gleiche Segmente unterteilt ist. Zur besseren Übersicht ist nur eine der vier Wicklungen dargestellt. Diese besteht aus einem isolierten Kupferpreßseil 5, welches in vier Einzelwindungen 3 um den Kern 1 gewickelt ist und im Außenbereich des Kerns 1 durch vier Außenkerne 2 aus Karbonyleisen geführt ist.Several ferrite ring cores 6 are assembled to form a cylindrical core 1, the cavity of which is divided into four equal segments by an insulating cross 4 ii' to accommodate four equal windings. For a better overview, only one of the four windings is shown. This consists of an insulated copper pressed cable 5, which is wound in four individual turns 3 around the core 1 and is guided in the outer region of the core 1 through four outer cores 2 made of carbonyl iron.
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Cited By (2)
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DE4311126A1 (en) * | 1993-04-05 | 1994-10-06 | Siemens Matsushita Components | Current-compensated multiple choke in a compact design |
DE4311125A1 (en) * | 1993-04-05 | 1994-10-06 | Siemens Matsushita Components | EMC filters for plants, systems and shielded rooms |
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1986
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4311126A1 (en) * | 1993-04-05 | 1994-10-06 | Siemens Matsushita Components | Current-compensated multiple choke in a compact design |
DE4311125A1 (en) * | 1993-04-05 | 1994-10-06 | Siemens Matsushita Components | EMC filters for plants, systems and shielded rooms |
DE4311126C2 (en) * | 1993-04-05 | 1998-03-12 | Siemens Matsushita Components | Current-compensated multiple choke in a compact design |
DE4311125B4 (en) * | 1993-04-05 | 2004-10-21 | Epcos Ag | EMC filters for systems, systems and shielded rooms |
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