DE10013431C2 - Broadband interference suppression device and line networks with such an interference suppression device - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine breitbandige Entstöreinrichtung für Hochfrequenz (HF)-Störsignale und Leitungsnetzwerke mit einer solchen Entstöreinrichtung.The invention relates to a broadband interference suppression device for high frequency (HF) interference signals and line networks with such an interference suppression device.

Leitungsnetzwerke, insbesondere Netzwerke in der Umgebung von elektro­ magnetischen Störquellen, wie bspw. in Kraftfahrzeugen, können insbesondere über hochfrequente elektromagnetische Felder Störsignale aufnehmen, welche die Funktion von Komponenten des Netzwerks beeinträchtigen oder solche Komponenten im Extremfall auch zerstören können.Line networks, in particular networks in the vicinity of electro Magnetic sources of interference, such as in motor vehicles, can in particular record interference signals via high-frequency electromagnetic fields, which impair the function of components of the network or such In extreme cases, components can also be destroyed.

Drosselspulen sind in der Elektrotechnik als Bauteile mit induktivem Widerstand bekannt. Mit dieser Eigenschaft sind diese Bauteile geeignet um hochfrequente Stromanteile auf einer Leitung zu absorbieren.Choke coils are used in electrical engineering as components with inductive resistance known. With this property, these components are suitable for high-frequency Absorb electricity components on a line.

In der DE 198 08 341 A1 ist eine Drosselspule offenbart, deren Kern aus fer­ romagnetischem Material zwei Teilwicklungen trägt, die in Reihe geschaltet und gegeneinander gewickelt sind. Die Anordnung der beiden Teilwicklungen führt bei der Drosselspule dazu, daß nur der magnetische Fluss der Teilwicklungen wirksam ist, der nicht mit der anderen Teilwicklung verkettet ist. Der Hauptanteil der magnetischen Energie sitzt damit im Außenfeld und nicht im Kern.DE 198 08 341 A1 discloses a choke coil, the core of which is made of fer Romagnetic material carries two partial windings, which are connected in series and are wound against each other. The arrangement of the two partial windings leads in the choke coil that only the magnetic flux of the partial windings is effective, which is not chained to the other partial winding. The main part the magnetic energy is thus in the outer field and not in the core.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zur Störung derartiger Leitungsnetzwerke sowie Leitungsnetzwerke mit einer solchen Ent­ störeinrichtung anzugeben.The object of the present invention is therefore a device for malfunction such line networks and line networks with such a Ent specify interference device.

Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgabe sind in den unabhängigen An­ sprüchen beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Aus­ gestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.Solutions to this task according to the invention are in the independent An sayings described. The dependent claims contain advantageous Aus designs and developments of the invention.

Die erfindungsgemäße Störeinrichtung ist einfach aufgebaut und zeichnet sich durch eine besonders geringe Kapazität zwischen Eingangs- und Ausgangslei­ tung aus und ist damit besonders zur breitbandigen Entstörung von Strom­ schleifen eines Leitungsnetzwerks geeignet. Eine bevorzugte Ausführungsform mit einem zerlegbaren Körper für die Entstöreinrichtung ermöglicht sowohl den einfachen nachträglichen Einbau einer solchen Entstöreinrichtung in gegebene Leitungssysteme als auch eine Variation der Dämpfungswirkung der Entstörein­ richtung. Die Entstöreinrichtung ist dabei vorzugsweise als Serien-Drossel in eine Stromschleife eines Leitungsnetzwerks eingefügt. Gemäß einer vorteil­ haften Weiterbildung eines Leitungsnetzwerks ist in Leitungszügen, für welche u. U. eine solche Serien-Drossel in Betracht zu ziehen ist, von vornherein eine für die Wicklungen der Drossel benötigte Leitungslänge vorgehalten, welche in nicht entstörend wirkender Form, insbesondere auf einem Ersatz-Trägerkörper, der vorzugsweise aus Kunststoff besteht, aufgewickelt ist.The interference device according to the invention is simple in construction and is distinguished due to a particularly low capacity between input and output lines tion and is therefore particularly suitable for broadband interference suppression of electricity suitable for looping a line network. A preferred embodiment with a detachable body for the interference suppressor enables both the simple retrofitting of such an interference suppression device into a given one  Line systems as well as a variation of the damping effect of the interference suppressor direction. The interference suppression device is preferably a series choke in inserted a current loop of a line network. According to an advantage further development of a line network is in line trains for which u. U. Such a series choke is to be considered from the outset line length required for the windings of the choke, which in non-interference form, especially on a replacement carrier, which is preferably made of plastic, is wound.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft einsetzbar bspw. in elektronischen Schaltungen für Zündpillen von Airbagsystemen, um durch Störfelder verur­ sachtes Auslösen eines Airbags zu vermeiden, in KFZ-Bussystemen wie bspw. einem CAN-System zur Verringerung von Übertragungsstörungen und/oder zum Schutz angeschlossener Bauelemente in einem Sende- und/oder Emp­ fangssystem für Funksignale wie bspw. einem Autoradio oder einem Autotele­ fon-Empfangssystem, dabei insbesondere in der Antennenzuleitung zwischen einer Sende-Empfangsantenne und einem Empfängereingang.The invention can be used particularly advantageously, for example in electronic Circuits for squibs of airbag systems to cause interference fields avoid gently deploying an airbag in vehicle bus systems such as a CAN system to reduce transmission interference and / or to protect connected components in a transmission and / or emp Catching system for radio signals such as a car radio or a car telescope fon receiving system, in particular in the antenna feed between a transceiver antenna and a receiver input.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Da­ bei zeigt:The invention is based on preferred embodiments illustrated in detail with reference to the figures. because at shows:

Fig. 1 eine schematische Struktur eines Bus-Systems Fig. 1 shows a schematic structure of a bus system

Fig. 2 das Aufbauprinzip einer erfindungsgemäßen Entstöreinrichtung Fig. 2 shows the construction principle of an interference suppression device according to the invention

Fig. 3 einen vorteilhaften zerlegbaren Aufbau einer Entstöreinrichtung Fig. 3 shows an advantageous demountable structure of a suppression device

Das in Fig. 1 schematisch skizzierte Leitungsnetzwerk sei als ein KFZ- Bussystem nach Art eines CAN-Bussystems angenommen, welches eine Mehrzahl von Steuergeräten SG1, SG2, SGn enthält, welche im Beispielsfall jeweils mit einem Pol an ein CAN-Leitungsnetzwerk und mit einem anderen Pol an ein gemeinsames Bezugspotential M, bspw. die elektrische Fahrzeugmasse angeschlossen sind. Die Pole können dabei insbesondere auf Seiten des CAN- Leitungsnetzwerks mehradrig sein.The line network sketched schematically in FIG. 1 is assumed to be a motor vehicle bus system in the manner of a CAN bus system, which contains a plurality of control units SG1, SG2, SGn, which in the example case each have one pole to a CAN line network and another Pol are connected to a common reference potential M, for example the electrical vehicle ground. The poles can be multi-core, in particular on the part of the CAN line network.

Wie beispielhaft für die Steuergeräte SG2 und SGn skizziert, kann unter Einfluß eines externen hochfrequenten elektromagnetischen Feldes HE in einer Lei­ tungsschleife, welche die beiden genannten Steuergeräte sowie Verbindungs­ leitungen des CAN-Leitungsnetzwerkes und die Fahrzeugmasse als Rücklei­ tung enthält, ein hochfrequenter Störstrom IS induziert werden, welcher die Funktion der Steuergeräte beeinträchtigen oder sogar die Gefahr der Zerstö­ rung solcher Steuergeräte beinhalten kann. Durch Einfügung einer Drossel BD in Serie zu den Komponenten der genannten Stromschleife, welche für hoch­ frequente Stromanteile auf der Leitung einen hohen Widerstand bewirkt und diese Stromanteile vorzugsweise absorbiert, können solche hochfrequenten Störstromanteile wirksam unterdrückt werden.As outlined by way of example for the control units SG2 and SGn, can influence an external high-frequency electromagnetic field HE in a Lei tion loop, which the two control units mentioned and connection lines of the CAN line network and the vehicle ground as return device contains, a high-frequency interference current IS induced, which the Function of the control units impair or even the risk of destruction may include such control units. By inserting a choke BD in series with the components of the current loop mentioned, which are for high Frequent current components on the line causes a high resistance and these current components are preferably absorbed, such high-frequency Interference current components can be effectively suppressed.

In Fig. 2 ist in Seitenansicht (A) und in Längsansicht (B) eine besonders vor­ teilhafte Ausführungsform einer solchen Serien-Drossel skizziert, welche einen hohen Widerstand für die Störstromanteile IS bewirkt und insbesondere bei minimalen Streufeldern eine besonders geringe kapazitive Verkopplung der Zuleitungen zu der Drossel minimiert. Die Entstöreinrichtung weist zwei im we­ sentlichen gleiche Spulenkerne FK1, FK2 auf, welche vorteilhafterweise aus Ferritmaterial bestehen. Die Spulenkerne sind in geringem seitlichem Abstand zueinander angeordnet. Die Enden der vorteilhafterweise stabförmigen Spulen­ kerne liegen jeweils fluchtend in Ebenen senkrecht zu den Längsachsen der Spulenkerne. Auf diese Weise ist ein besonders kurzer Rückschlußweg der in den beiden Spulenkernen antiparallel erzeugten Magnetfelder gegeben und eine Abstrahlung nach außen minimiert. Der Rückschluß kann weiter verbessert werden, indem die Enden der Spulenkerne über magnetische Joche ver­ bunden sind. Ein magnetischer Fluß in den Spulenkernen wird durch eine Spulenanordnung mit einem zwischen einer Zuleitung E1 und einer Zuleitung E2 vorzugsweise unterbrechungsfrei durchgehenden elektrischen Leiter er­ zeugt. Der Leiter ist dabei abwechselnd gegensinnig um je einen der beiden Spulenkerne gewickelt, wodurch sich die für die Minimierung des magnetischen Streufeldes im Rückflußfeld HR vorteilhafte Antiparallelität der Magnetfeldrich­ tungen in den beiden Kernen ergibt und zugleich die Leiterenden E1 und E2 an entgegengesetzten Enden der Spulenanordnung in Längsrichtung zu liegen kommen. Durch diese räumlich entgegengesetzte Anordnung der Leiterenden E1 und E2 ist eine kapazitive Verkopplung dieser beiden Leiterenden, veran­ schaulicht durch die Kapazität C_SKS, weitgehend unterdrückt und der durch die Induktionsspulenanordnung bewirkte Serienwiderstand wird nicht durch eine kapazitive Verkopplung von Leitungsenden wieder beeinträchtigt.In Fig. 2 in side view (A) and in longitudinal view (B) a particularly advantageous embodiment of such a series choke is sketched, which causes a high resistance to the interference current IS and especially with minimal stray fields, a particularly low capacitive coupling of the leads the throttle minimized. The interference suppression device has two essentially identical coil cores FK1, FK2, which advantageously consist of ferrite material. The coil cores are arranged at a small lateral distance from one another. The ends of the advantageously rod-shaped coil cores are each aligned in planes perpendicular to the longitudinal axes of the coil cores. In this way, a particularly short return path of the magnetic fields generated antiparallel in the two coil cores is given and radiation to the outside is minimized. The conclusion can be further improved by the ends of the coil cores are connected via magnetic yokes. A magnetic flux in the coil cores is generated by a coil arrangement with an electrical conductor between a feed line E1 and a feed line E2, preferably without interruption. The conductor is alternately wound in opposite directions around each of the two coil cores, which results in the advantageous anti-parallelism of the magnetic field directions in the two cores for minimizing the magnetic stray field in the reflux field HR and at the same time the conductor ends E1 and E2 at opposite ends of the coil arrangement in the longitudinal direction come to rest. Due to this spatially opposite arrangement of the conductor ends E1 and E2, a capacitive coupling of these two conductor ends, illustrated by the capacitance C _SKS , is largely suppressed and the series resistance caused by the induction coil arrangement is not impaired again by a capacitive coupling of line ends.

In der in Fig. 2(B) mit Blickrichtung in Längsachse der Spulenkerne FK1, FK2 skizzierten Ansicht ist die abwechselnde Umschlingung der beiden Spulenker­ ne durch den elektrischen Leiter und die daraus resultierenden gegenläufigen Wicklungssinne der Wicklungen W für die beiden Spulenkerne ersichtlich. Es ergibt sich in Längsrichtung eine Folge von 8-förmigen Doppelwindungen des elektrischen Leiters.In the view outlined in FIG. 2 (B) with a view in the longitudinal axis of the coil cores FK1, FK2, the alternating looping of the two coil cores ne through the electrical conductor and the resulting opposite winding senses of the windings W for the two coil cores can be seen. In the longitudinal direction there is a sequence of 8-shaped double turns of the electrical conductor.

Ein vorteilhafter Aufbau einer solchen Entstöreinrichtung ist in Fig. 3 skizziert. Hierbei besteht ein Trägerkörper aus vorzugsweise zwei Trägerteilen T1 und T2, wobei die Spulenkerne mit jeweils einem Ende fest in dem einen Trägerteil T1 verankert sind und das andere Trägerteil einerseits Aufnahmeöffnungen AO für die gegenüberliegenden Spulenkernenden und zum anderen Verbindungs­ mittel zum Verbinden der beiden Trägerhälften T1 und T2 aufweist, vorzugs­ weise in Form von Abstandsstegen ST und an deren dem Trägerteil T1 zugewandten Enden angeordneten lösbaren Rastmitteln RM, welche beispielsweise mittels Rastzungen Ausnehmungen im ersten Trägerteil T1 hintergreifen. Durch die Lösbarkeit der Verbindung der beiden Trägerhälften T1 und T2 kann nach­ träglich durch Veränderung der Windungszahl die Induktivität der Entstörein­ richtung geändert werden. Durch die einfache Verbindung ist ein solcher Auf­ bau einer Entstöreinrichtung insbesondere auch geeignet zur nachträglichen bedarfsweisen Bestückung von Leitern mit einer Drossel, wobei sowohl Ein­ zeldrähte als auch Doppeladerdrähte, z. B. CAN-Leitungen, auf die Spulenker­ ne aufgewickelt werden. Hiermit läßt sich insbesondere eine breitbandige Common-Mode-EMV in CAN-Systemen erreichen. Die Entstöreinrichtung ist aber auch unabhängig von separaten Common-Mode-Drosseln in Steuerge­ räten vorteilhaft in Leitungsnetzwerken einsetzbar. Der Trägerkörper besteht vorteilhafterweise aus einem Kunststoff.An advantageous construction of such a interference suppression device is outlined in FIG. 3. Here, a carrier body consists of preferably two carrier parts T1 and T2, the coil cores having one end firmly anchored in one carrier part T1 and the other carrier part on the one hand receiving openings AO for the opposite coil core ends and on the other hand connecting means for connecting the two carrier halves T1 and T2 has, preferably in the form of spacer webs ST and at their ends facing the support part T1 arranged releasable locking means RM, which engage recesses in the first support part T1, for example by means of locking tongues. Due to the detachability of the connection of the two carrier halves T1 and T2, the inductance of the interference suppression device can be changed afterwards by changing the number of turns. Due to the simple connection, such a construction of an interference suppression device is also particularly suitable for retrofitting, if necessary, equipping conductors with a choke, both single wires and double-core wires, for. B. CAN lines, are wound on the spool ne. In this way, a broadband common-mode EMC can be achieved in CAN systems. The interference suppression device can, however, also be used advantageously in line networks, independently of separate common-mode chokes in control units. The carrier body advantageously consists of a plastic.

In Leitungsabschnitten eines Leitungsnetzwerks in welchen die Anordnung ei­ ner Entstördrossel nicht zwingend, u. U. aber nachträglich vorteilhaft sein kann, kann günstigerweise in diesem Leitungszug eine Leitungslänge vorgehalten sein, welche für eine Entstördrossel der beschriebenen Art im Bedarfsfalle aus­ reichend ist. Diese Leitungslänge kann dabei anfänglich, d. h. solange eine Entstörung durch eine Drossel nicht konkret vorgesehen ist, auf einem separa­ ten Trägerkörper ohne Entstörwirkung aufgewickelt sein, wobei eine streu­ strahlungsarme Wickelart bevorzugt ist.In line sections of a line network in which the arrangement ei ner suppression choke not mandatory, u. U. but can be advantageous afterwards, can conveniently maintain a line length in this cable run be, which for a suppression choke of the type described if necessary is sufficient. This line length can initially, i. H. as long as one Interference suppression by a choke is not specifically provided on a separa th carrier body can be wound up without interference, with a litter low-radiation type of winding is preferred.

Claims (8)

1. Breitbandige HF-Entstöreinrichtung mit zwei benachbarten Induktionsspulen, welche mit kurzen magnetischen Rückschlußwegen antiparallel ausgerichtet und deren Wicklungen (W) durch einen durchgehenden elektrischen Leiter gebildet sind, wobei der Leiter 8-förmig abwechselnd gegensinnig um paral­ lel ausgerichtete Spulenkerne (FK1, FK2) gewickelt und zuführende und abführende Leiterenden (E1, E2) räumlich entgegengesetzt angeordnet sind.1. broadband RF interference suppression device with two adjacent induction coils, which are aligned anti-parallel with short magnetic return paths and their windings (W) through a continuous electrical conductor are formed, the conductor 8-shaped alternately in opposite directions to paral lel aligned coil cores (FK1, FK2) wound and feeding and Leaking conductor ends (E1, E2) are arranged spatially opposite. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenkerne (FK1, FK2) einseitig in einem Halter (T1) befestigt sind und ein mit dem Halter lösbar verbindbares Teil (T2) die gegenüberliegenden Enden der Spulenkerne (FK1, FK2) fixiert und abschließt.2. Device according to claim 1, characterized in that the coil cores (FK1, FK2) are fastened on one side in a holder (T1) and one with the Holder releasably connectable part (T2) the opposite ends of the Coil cores (FK1, FK2) fixed and locked. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spu­ lenkerne (FK1, FK2) aus Ferritmaterial bestehen.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the Spu Handlebars (FK1, FK2) consist of ferrite material. 4. Elektrisches Leitungsnetz mit wenigstens einer Entstöreinrichtung nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entstöreinrichtung als Serien- Drossel (BD) in eine Stromschleife (SGn-CAN-SG2) eingefügt ist.4. Electrical line network with at least one interference suppression device according to An saying 1, characterized in that the interference suppression device as a series Choke (BD) is inserted into a current loop (SGn-CAN-SG2). 5. Leitungsnetz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine für die Entstöreinrichtung reservierte Leitungslänge in nicht entstörend wirkender Form in einem Leiterzug vorgehalten ist.5. Line network according to claim 4, characterized in that one for the Interference suppressor reserved cable length in non-interference-suppressing Form is held in a conductor track. 6. Leitungsnetzwerke nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß es Teil einer elektronischen Schaltung für Zündpillen von Airbagsystemen ist. 6. Line networks according to claim 4 or 5, characterized in that it is part of an electronic circuit for squibs of airbag systems.   7. Leitungsnetzwerk nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß es Teil eines Kfz-Bussystems ist.7. Line network according to claim 4 or 5, characterized in that it Is part of a motor vehicle bus system. 8. Leitungsnetzwerk nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß es Teil eines Sende- und/oder Empfangssystems für Funksignale ist.8. Line network according to claim 4 or 5, characterized in that it Is part of a transmission and / or reception system for radio signals.