EP0794539A1 - Ringdrossel zur Funkenstörung von Halbleiterschaltungen nach dem Phasenanschnittverfahren - Google Patents
Ringdrossel zur Funkenstörung von Halbleiterschaltungen nach dem Phasenanschnittverfahren Download PDFInfo
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Definitions
- a toroidal choke that meets these requirements is described for example in DE 18 04 835 C3.
- the first of these materials having a relatively low permeability with high saturation induction and the second material having a medium permeability.
- the invention relates to a ring core choke for radio interference suppression of semiconductor circuits which operate according to the phase gating method, with a magnetic core composed of two soft magnetic materials of different permeability and saturation induction.
- amorphous powder or nanocrystalline powder has also been used. This is evident from EP 302 355 A1. Despite the significantly higher permeability of the amorphous material and in particular of the nanocrystalline material, a powder core will also have a lower permeability here compared to solid cores even from crystalline material because of the binder used.
- the object of the present invention is to use a toroidal choke for radio interference suppression with a core structure which has even more compact dimensions with the same power as known radio interference suppression chokes and is also extremely quiet.
- This object is achieved in that on at least one end face of a stacked discs or a ring-shaped disk, which consists of compressed flakes made of amorphous or nanocrystalline alloys with the addition of plastic binders, is placed from a wound band of a soft magnetic material.
- the extreme low noise is achieved by the disks of amorphous or nanocrystalline flakes attached to the end face of the cutting tape or ring tape core.
- These disks largely have the very high permeability of the amorphous or nanocrystalline material in that, in contrast to powder cores, the individual particles have relatively large dimensions in the direction of flow, so that the binding agent required for strength causes only a slight impairment of the permeability.
- the exploitation of this property is the reason for the further reduced dimensions compared to the known with the same performance.
- the annealing treatment for setting the nanocrystalline structure is about 12 h at 480 ° C to 5 min at 700 ° C. With a thickness of less than 0.04 mm, the flakes have a length and width in the range from 0.8 to about 2.5 mm.
- a suitable plastic binder is epoxy or phenolic resin, which is added in an amount such that a volume fill factor greater than 48%, based on the flakes, is obtained. With these values, a permeability level for the flakes disk of 500 to 1500 relative permeability can be achieved. Any crystalline soft magnetic material can be used as the material for the disc or band core. Pure iron, which can contain additives of up to 1.5% by weight of silicon or aluminum, is usually sufficient.
- FIG. 1 shows the toroidal core 1 with the winding 2 indicated, while in FIG. 2 a section perpendicular to it is shown without the winding.
- Fig. 2 shows that the toroidal core 1 consists of a central area, which is a conventional band core 3, on the end faces of which there are flake disks 4 and 5, which consist of amorphous or nanocrystalline material and with the help of a binder to one solid bodies are pressed together.
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Abstract
Description
- Zur Begrenzung leitungsgebundener hochfrequenter Störenergien werden Funkentstördrosseln im allgemeinen als Längsglieder dort eingesetzt, wo Kondensatoren allein keinen ausreichenden störungsarmen Funkempfang sicherstellen. Derartige Drosseln sind insbesondere erforderlich zur Entstörung von Halbleiter-Schaltungen, welche in bezug auf Funkstörungen einen kleinen Innenwiderstand aufweisen. Beispielsweise werden sie benötigt in mit Thyristoren arbeitenden Helligkeitsreglern. Solche Drosseln sollen
- die notwendige Entstörung bei möglichst geringem Aufwand an Siebmitteln bewirken,
- die eigentliche Funktion der Schaltung nicht nachteilig beeinflussen, also z. B. nach Ablauf des Schaltvorgangs für den Laststrom keinen nennenswerten ohmschen und induktiven Widerstand mehr darstellen,
- den Halbleiter gegen zu hohe Spannungsspitzen und zu steilen Anstieg des Einschaltstromes schützen
- sowie kleine Abmessungen haben und streuarm sein.
- Eine Ringkerndrossel, die diese Forderungen erfüllt, ist beispielsweise in DE 18 04 835 C3 beschrieben. Hier wird vorgeschlagen, für den Ringkern der Funkentstördrossel zwei unterschiedliche, weichmagnetische metallische Werkstoffe zu verwenden, wobei der erste dieser Werkstoffe eine relativ niedrige Permeabilität bei gleichzeitig hoher Sättigungsinduktion und der zweite Werkstoff eine mittlere Permeabilität aufweist.
- Die Erfindung betrifft eine Ringkerndrossel zur Funkentstörung von Halbleiterschaltungen, die nach dem Phasenanschnittverfahren arbeiten, mit einem aus zwei weichmagnetischen Materialien unterschiedlicher Permeabilität und Sättigungsinduktion zusammengesetzten Magnetkern.
- Weiterhin ist es aus DE 23 43 377 B2 bekannt, für den Kern einer Funkentstördrossel neben Blechringen einen Pulverkern zu verwenden, der aus mit Kunststoff verpreßtem Eisenpulver besteht. Hierbei dient der aus mit Kunststoff verpreßtem Eisenpulver bestehende Teil des zusammengesetzten Drosselkerns als Werkstoff mit geringerer Permeabilität, da der Kunststoffbinder zwischen den Eisenteilchen magnetisch wie einzelne Luftspalte wirkt.
- Für magnetische Kerne, die aus gepreßtem weichmagnetischem Pulver bestehen, hat man auch schon amorphes Pulver oder auch nanokristallines Pulver verwendet. Dies geht aus EP 302 355 A1 hervor. Trotz der wesentlich höheren Permeabilität des amorphen Materials und insbesondere des nanokristallinen Materials wird aber auch hier ein Pulverkern wegen des verwendeten Binders gegenüber Massivkernen selbst aus kristallinem Material eine niedrigere Permeabilität aufweisen.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ringkerndrossel zur Funkentstörung zu verwenden mit einem Kernaufbau, der noch kompaktere Maße bei gleicher Leistung als bekannte Funkentstördrosseln aufweist und darüberhinaus extrem geräuscharm ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf mindestens eine Stirnseite eines aus gestapelten Scheiben oder aus einem gewickelten Band eines weichmagnetischen Materials gebildeten Ringkerns eine ebenfalls ringförmige Scheibe aufgesetzt ist, die aus zusammengepreßten Flakes aus amorphen oder nanokristallinen Legierungen unter Zusatz von Kunststoffbinder besteht.
- Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung erreicht man die extreme Geräuscharmut durch die an die Stirnseite des Schnittband- oder Ringbandkerns befestigten Scheiben aus amorphen oder nanokristallinen Flakes. Diese Scheiben haben weitgehend die sehr hohe Permeabilität des amorphen oder nanokristallinen Materials dadurch, daß im Gegensatz zu Pulverkernen die Einzelpartikel in Flußrichtung relativ große Abmessungen haben, so daß das zur Festigkeit erforderliche Bindemittel nur eine geringe Beeinträchtigung der Permeabilität verursacht. Die Ausnutzung dieser Eigenschaft ist die Ursache für die gegenüber dem Bekannten weiter verringerten Abmessungen bei gleicher Leistung.
- Vorteilhafterweise verwendet man für die nanokristallinen Flakes eine Legierung von 2 bis 4 at.-% Neodym, 10 bis 18 at.-% Silizium, 5 bis 10 at.-% Bor, 0,1 bis 3 at.-% Kupfer, Rest Eisen. Die Glühbehandlung zur Einstellung der nanokristallinen Struktur beträgt etwa 12 h bei 480 °C bis 5 min bei 700 °C. Die Flakes haben bei einer Dicke von unter 0,04 mm eine Länge und Breite im Bereich von 0,8 bis etwa 2,5 mm. Als Kunststoffbinder eignet sich Epoxid- oder Phenolharz, das in einer Menge zugesetzt wird, daß sich ein Volumenfüllfaktor größer 48 %, bezogen auf die Flakes einstellt. Mit diesen Werten läßt sich ein Permeabilitätsniveau für die Flakes-Scheibe von 500 bis 1500 relative Permeabilität erreichen. Als Material für den Scheiben- oder Bandkern läßt sich jedes kristalline weichmagnetische Material verwenden. Üblicherweise genügt Reineisen, das Zusätze von bis zu 1,5 Gew.-% Silizium oder Aluminium enthalten kann.
- Fig. 1 zeigt den Ringkern 1 mit angedeuteter Wicklung 2, während in Fig. 2 ein Schnitt senkrecht dazu ohne die Wicklung dargestellt ist. Fig. 2 läßt erkennen, daß der Ringkern 1 aus einem mittleren Bereich besteht, der ein üblicher Bandkern 3 ist, an dessen Stirnseiten sich außen Flakes-Scheiben 4 und 5 befinden, die aus amorphem oder nanokristallinem Material bestehen und mit Hilfe eines Binders zu einem festen Körper zusammengepreßt sind.
- Als Vergleich der erfindungsgemäßen Drossel mit bekannten Anordnungen wurden Muster mit den Maßen: Außen⌀ 40 mm, Innen⌀ 23 mm und Höhe 6,5 mm gemessen. Hieraus ergaben sich folgende Werte:
Kern Nr. Aufbau Entstörung Geräusche Stabilität Mindestlast A Fe-Bandkern 52 dB 25 Phon 25 W B Fe-Scheiben 52 dB 20 Phon 25 W C Einseitige Flake-Scheibe 52 dB 28 Phon 25 W D nur Flake-Scheiben 30 dB 9 Phon ≥60 W E Drossel nach DE 1804835 54 dB 38 Phon 25 W
Claims (5)
- Ringkerndrossel zur Funkentstörung von Halbleiterschaltungen, die nach dem Phasenanschnittverfahren arbeiten, mit einem aus zwei weichmagnetischen Materialien unterschiedlicher Permeabilität und Sättigungsinduktion zusammengesetzten Magnetkern, dadurch gekennzeichnet , daß auf mindestens eine Stirnseite eines aus gestapelten Scheiben oder aus einem gewickelten Band eines weichmagnetischen Materials gebildeten Ringkerns (1) eine ebenfalls ringförmige Scheibe (4,5) aufgesetzt ist, die aus zusammengepreßten Flakes aus amorphen oder nanokristallinen Legierungen unter Zusatz von Kunststoffbinder besteht.
- Ringkerndrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß auf jeder Stirnseite des Ringkerns (3) aus weichmagnetischem Material eine ringförmige Scheibe (4,5) aus zusammengepreßten Flakes aufgebracht ist.
- Ringkerndrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie in Reihe zu einem Verbraucher und einer Steuereinrichtung, die nach dem Phasenanschnittverfahren arbeitet, geschaltet ist.
- Ringkerndrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Legierung der zusammengepreßten Flakes die Zusammensetzung 2 bis 4 at.-% Neodym, 10 bis 18 at.-% Silizium, 5 bis 10 at.-% Bor, 0,1 bis 3 at.-% Kupfer, Rest Eisen, enthält und aus durch Kristallisation des amorphen Materials hervorgerufener nanokristalliner Struktur besteht.
- Ringkerndrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flakes innerhalb der Scheiben so ausgerichtet sind, daß die Längsabmessungen der Flakes in Richtung des Flusses verlaufen.
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