DE102011084942A1 - Device for electromagnetic noise suppression in motor car, has suppression circuit supplying counter signal to irradiation element, which irradiates electromagnetic counter field, which destructively overlaps interference field - Google Patents

Device for electromagnetic noise suppression in motor car, has suppression circuit supplying counter signal to irradiation element, which irradiates electromagnetic counter field, which destructively overlaps interference field Download PDF

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Stefan Lichterfeld
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Abstract

The device has a suppression circuit (114) including an interference signal supply line (101), which supplies an interference signal. The interference signal causes irradiation of an electromagnetic interference field during passing through a control line (112). The circuit produces a counter signal, which has a same frequency as the interference signal. The circuit supplies the counter signal to an irradiation element (113). The irradiation element irradiates an electromagnetic counter field caused by the counter signal. The counter field destructively overlaps the interference field. The control line and the irradiation element are conductive paths of a printed circuit board. The interference signal is a pulse width modulated control signal for an electrical actuator. An independent claim is also included for a method for electromagnetic noise suppression.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Funkentstörung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, ein Verfahren zur elektromagnetischen Funkentstörung gemäß Oberbegriff von Anspruch 8 sowie eine Verwendung der Vorrichtung.The invention relates to a device for electromagnetic interference suppression according to the preamble of claim 1, a method for electromagnetic interference suppression according to the preamble of claim 8 and a use of the device.

Unter dem Begriff elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) wird die Fähigkeit einer elektrischen Anlage oder eines elektrischen Systems verstanden, in seiner elektromagnetischen Umwelt einerseits störungsfrei arbeiten zu können und andererseits selbst keine elektromagnetischen Störungen zu verursachen, die für andere in dieser Umwelt vorhandenen elektrischen Anlagen oder elektrischen Systeme unannehmbar wären. Zur elektromagnetischen Umwelt zählen dabei sowohl elektromagnetische als auch elektrische und magnetische Felder, die am Standort der elektrischen Anlage oder des elektrischen Systems erfassbar sind oder von der elektrischen Anlage oder dem elektrischen System selbst erzeugt werden. Um die Anforderungen an eine vorgeschriebene EMV zu erfüllen, muss ggf. auf geeignete Dämpfungsmaßnahmen zurückgegriffen werden. Die Dämpfungsmaßnahmen können dabei sowohl die Emission eigener elektromagnetischer Strahlung eindämmen als auch die elektrische Anlage oder das elektrische System gegen aus der Umwelt einwirkende elektromagnetische Strahlung abschirmen.The term electromagnetic compatibility (EMC) is the ability of an electrical system or an electrical system to be able to work without interference in its electromagnetic environment on the one hand and on the other hand not to cause electromagnetic interference, the other existing in this environment electrical systems or electrical systems unacceptable. The electromagnetic environment includes both electromagnetic and electrical and magnetic fields that can be detected at the location of the electrical system or the electrical system or generated by the electrical system or the electrical system itself. In order to meet the requirements for a prescribed EMC, it may be necessary to resort to suitable damping measures. The damping measures can both curb the emission of their own electromagnetic radiation and shield the electrical system or the electrical system against acting from the environment electromagnetic radiation.

In diesem Zusammenhang offenbart die DE 10 2010 008 553 A1 eine Vorrichtung zur Abschirmung eines Elektronikmoduls, welches auf einer Leiterplatte angeordnete elektronische Bauteile enthält, (z.B. einen Gleichspannungswandler) die elektromagnetische Strahlung aussenden. Weiterhin umfasst das Elektronikmodul einen mit der Leiterplatte verbundenen Kühlkörper aus elektrisch leitfähigem Material. Die Leiterplatte selbst weist ebenfalls mindestens eine Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material auf. Aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit dienen der Kühlkörper und die Leiterplatte als Abschirmelemente. Die offenbarte Vorrichtung ist zerlegbar und damit wartungsfreundlich, da keine angelöteten oder eingepressten Schirmteile verwendet werden.In this context, the DE 10 2010 008 553 A1 a device for shielding an electronic module, which contains arranged on a printed circuit board electronic components (eg, a DC-DC converter) emit the electromagnetic radiation. Furthermore, the electronics module comprises a circuit board connected to the heat sink of electrically conductive material. The printed circuit board itself also has at least one layer of an electrically conductive material. Due to their electrical conductivity of the heat sink and the circuit board serve as shielding. The disclosed device can be disassembled and thus maintenance-friendly, since no soldered or pressed-in shield parts are used.

In der DE 10 2009 009 091 A1 wird eine Abschirmvorrichtung für eine Steckverbindung zwischen einem Gehäuse und einem Kabelbaum eines Fahrzeugs beschrieben. Die Abschirmvorrichtung umfasst eine Entstörplatine, die mit Eingangs- und Ausgangsverbindungen in Form von Steckkontakten eines Steckers oder einer Steckbuchse leitend verbunden ist. Leiterbahnen auf der Entstörplatine verbinden die Steckkontakte mit einer Anschlussleiste am Rand der Entstörplatine. Diese Anschlussleiste ist gemeinsam mit der Entstörplatine in einem Gehäuse angeordnet. Dabei ist die Entstörplatine vollständig von Kunststoffmasse umhüllt, aus der die Steckkontakte herausragen. Die Innenanschlüsse der Anschlussleiste hingegen sind frei von Kunststoffmasse. Die offenbarte Abschirmvorrichtung hat den Vorteil, dass sie platzsparend in verschiedenen Gehäusegattungen im Bereich einer Öffnung in einer Metallwand angeordnet werden kann. Da die Entstörplatine die Öffnung abdeckt und diese hinter einer Metallschicht verbirgt, ist es nahezu unmöglich, dass Störfelder von außen auf die in dem Gehäuse angeordneten Platinen einwirken. Umgekehrt können auch nahezu keine Störfelder von den innen liegenden Platinen nach außen abgegeben werden.In the DE 10 2009 009 091 A1 a shielding device for a connector between a housing and a wiring harness of a vehicle will be described. The shielding device comprises a suppression board, which is conductively connected to input and output connections in the form of plug contacts of a plug or a socket. Tracks on the suppression board connect the plug contacts with a terminal strip on the edge of the suppression board. This terminal block is arranged together with the suppression circuit board in a housing. The suppressor board is completely surrounded by plastic compound from which protrude the plug contacts. The internal connections of the terminal block, however, are free of plastic compound. The disclosed shielding device has the advantage that it can be arranged to save space in different housing types in the region of an opening in a metal wall. Since the suppression board covers the opening and conceals it behind a metal layer, it is almost impossible for external interference fields to act on the boards arranged in the housing. Conversely, almost no interference fields can be emitted from the inner boards to the outside.

Die DE 197 13 449 C2 schlägt ein Funkentstörfilter zur Dämpfung von hochfrequenten Störsignalen auf den Versorgungspotentialleitern einer elektrischen Einrichtung vor. Eine Störsignalerfassungseinheit erfasst ein Störsignal und erzeugt ein dem Störsignal entsprechendes Referenzsignal. Das Referenzsignal wird an eine Verarbeitungseinheit weitergeführt, welche das Referenzsignal für eine nachgeordnete Gegenkopplungseinheit filtert und verstärkt. Die Gegenkopplungseinheit wiederum erzeugt ein Entstörsignal und koppelt dieses auf den Versorgungspotentialleiter ein. Das Entstörsignal ist gegenüber dem Störsignal um 180° phasenversetzt, wodurch das Störsignal größtenteils kompensiert wird.The DE 197 13 449 C2 proposes a radio interference suppression filter for damping high-frequency interference signals on the supply potential conductors of an electrical device. An interference signal detection unit detects an interference signal and generates a reference signal corresponding to the interference signal. The reference signal is passed on to a processing unit which filters and amplifies the reference signal for a downstream negative feedback unit. The negative feedback unit in turn generates a suppression signal and couples this to the supply potential conductor. The interference suppression signal is 180 ° out of phase with respect to the interference signal, whereby the interference signal is largely compensated.

Die im Stand der Technik bekannten passiven Abschirmvorrichtungen und aktiven Entstörfilter sind jedoch aus verschiedenen Gründen nachteilbehaftet. Im Falle von passiven Abschirmvorrichtungen wird entweder zusätzliches Raumvolumen beansprucht, was gerade im Hinblick auf eine immer weiter zunehmende Miniaturisierung von Elektronikbauteilen ein nicht zu vernachlässigendes Problem darstellt. Sofern eine ohnehin vorhandene Leiterplatte des Bauteils zur Abschirmung genutzt wird, wird zwar im Wesentlichen kein zusätzliches Raumvolumen beansprucht. Jedoch wird die elektromagnetische Strahlung in diesem Fall nur in eine einzelne Abstrahlrichtung gedämpft. Die bekannten aktiven Funkenstörfilter wiederum können zwar vergleichsweise platzsparend auf einer Leiterplatte angeordnet werden, dienen jedoch nur dem Schutz desjenigen Bauteils vor elektromagnetischer Strahlung, an dem sie angeordnet sind. Ein Abstrahlen von eigenverursachter elektromagnetischer Strahlung kann nicht verhindert werden, wodurch alle in der Umgebung des elektronischen Bauteils angeordneten Bauteile ebenfalls mit einem Entstörfilter versehen werden müssen, was mit hohem zusätzlichem Aufwand verbunden ist. However, the known in the prior art passive shielding and active noise filter are disadvantageous for various reasons. In the case of passive shielding devices, either additional volume is required, which represents a problem that can not be neglected, especially in view of the ever-increasing miniaturization of electronic components. If an already existing printed circuit board of the component is used for shielding, while essentially no additional volume of space is claimed. However, in this case, the electromagnetic radiation is attenuated only in a single emission direction. Although the known active spark arrester filter can be arranged comparatively space-saving on a printed circuit board, but only serve to protect that component from electromagnetic radiation to which they are arranged. A radiation of self-induced electromagnetic radiation can not be prevented, whereby all arranged in the environment of the electronic component components must also be provided with a noise filter, which is associated with high additional effort.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Entstörvorrichtung vorzuschlagen, die platzsparend ist und gleichzeitig das Abstrahlen elektromagnetischer Störstrahlung von einem elektronischen Bauteil in alle Raumrichtungen weitestgehend verhindert. The object of the invention is therefore to propose a suppression device that saves space and at the same time blasting Electromagnetic interference from an electronic component largely prevented in all directions.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung zur elektromagnetischen Funkentstörung gemäß Anspruch 1 und das Verfahren zur elektromagnetischen Funkentstörung gemäß Anspruch 8 gelöst.This object is achieved by the device for electromagnetic interference suppression according to claim 1 and the method for electromagnetic interference suppression according to claim 8.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Funkentstörung, welche eine Störsignalzuleitung, eine Entstörschaltung und ein Abstrahlelement umfasst. Die Störsignalzuleitung führt der Entstörschaltung ein Störsignal zu, wobei das Störsignal beim Durchlaufen einer Störabstrahlquelle ein Abstrahlen eines elektromagnetischen Störfelds verursacht. Die Entstörschaltung erzeugt ein Gegensignal, welches im Wesentlichen frequenzgleich mit dem Störsignal ist und einen zum Störsignal im Wesentlichen invertierten Amplitudenhub aufweist. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Entstörschaltung das Gegensignal dem Abstrahlelement zuführt und dass das Abstrahlelement ein durch das Gegensignal verursachtes elektromagnetisches Gegenfeld abstrahlt, welches das Störfeld destruktiv überlagert. Indem die Entstörschaltung ein Gegensignal erzeugt, welches dieselbe Frequenz besitzt wie das Störsignal, jedoch einen invertierten Amplitudenhub aufweist, sind das Störsignal und das Gegensignal um 180° phasenversetzt, also gegenphasig. Durch das Abstrahlen des Gegensignals als Gegenfeld über ein geeignetes, als Antenne dienendes Abstrahlelement, überlagern sich das Gegenfeld und das Störfeld in der Umgebung der Vorrichtung destruktiv und schwächen sich gegenseitig ab. Die Erfindung bietet somit den Vorteil, mittels einer vergleichsweise einfach aufgebauten und kompakten Vorrichtung die Emission eines elektromagnetischen Störfelds effektiv zu verringern und das Einhalten vorgegebener EMV-Standards zu ermöglichen.The invention relates to a device for electromagnetic interference suppression, which comprises a Störsignalzuleitung, a suppression circuit and a radiating element. The Störsignalzuleitung leads to the noise filter to an interference signal, wherein the interference signal when passing through a noise emission source causes a radiation of an electromagnetic interference field. The interference suppression circuit generates a counter signal which is substantially equal in frequency to the interference signal and has an amplitude deviation that is substantially inverted to the interference signal. The device is characterized in that the interference suppression circuit feeds the counter signal to the emission element and that the emission element radiates an electromagnetic counter field caused by the counter signal, which destructively superimposes the interference field. Since the interference suppression circuit generates a counter signal which has the same frequency as the interference signal but has an inverted amplitude deviation, the interference signal and the counter signal are phase-shifted by 180 °, ie in antiphase. By emitting the counter signal as an opposing field via a suitable, serving as an antenna radiating element, the opposing field and the interference field in the environment of the device destructively overlap and weaken each other. The invention thus offers the advantage of effectively reducing the emission of an electromagnetic interference field by means of a comparatively simple and compact device and of making it possible to comply with prescribed EMC standards.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Abstrahlelement und die Störabstrahlquelle Leiterbahnen einer Platine sind und insbesondere Leiterbahnen derselben Platine sind. In den meisten Anwendungsfällen wird das Störfeld zwar unbeabsichtigt, jedoch auch unvermeidbar, beim Durchlaufen einer Leiterbahn oder eines oder mehrerer Leiterbahnabschnitte erzeugt. Die Leiterbahn oder der oder die Leiterbahnabschnitte sind somit in der Regel die Störabstrahlquellen, welche als Antennen zum Abstrahlen des Störfelds wirken. Durch Verwenden einer weiteren Leiterbahn auf einer Platine desselben Bauelements oder sogar einer Leiterbahn auf derselben Platine als Abstrahlelement, ergibt sich der Vorteil, dass mit vergleichsweise minimalem Aufwand das Gegenfeld abgestrahlt werden kann. Als Abstrahlelement kann dabei eine vollständige Leiterbahn oder ein oder mehrere Leiterbahnabschnitte vorgesehen sein.It is preferably provided that the emission element and the emission source are printed conductors of a printed circuit board and in particular are printed conductors of the same printed circuit board. In most applications, the interference field is generated unintentionally, but also inevitably, when passing through a conductor track or one or more conductor track sections. The conductor track or the conductor track sections or sections are thus generally the interference radiation sources which act as antennas for emitting the interference field. By using a further conductor on a board of the same component or even a conductor on the same board as a radiating element, there is the advantage that with relatively little effort, the opposing field can be radiated. In this case, a complete printed conductor or one or more printed conductor sections can be provided as the emitting element.

Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass das Abstrahlelement und die Störabstrahlquelle im Wesentlichen identische geometrische Ausformungen aufweisen, wobei das Abstrahlelement insbesondere parallel zur Störabstrahlquelle ausgerichtet ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Störabstrahlquelle und das Abstrahlelement im Wesentlichen identische Abstrahleigenschaften aufweisen, was eine weitestgehend exakte Überlagerung sowie ein dadurch verursachtes, weitgehendes gegenseitiges Auslöschen des Störfelds und des Gegenfelds ermöglicht. Sofern das Abstrahlelement und die Störabstrahlquelle parallel zueinander ausgerichtet sind, wird die Überlagerung des Störfelds und des Gegenfelds weiter verbessert. Somit wird auch die gegenseitige Auslöschung und das EMV-Verhalten weiter verbessert. It is expediently provided that the emission element and the emission source have substantially identical geometric formations, the emission element being aligned in particular parallel to the emission source. This results in the advantage that the disturbance radiation source and the emission element have substantially identical emission properties, which permits a largely exact superimposition as well as a resulting extensive mutual extinguishment of the interference field and of the opposing field. If the emission element and the emission source are aligned parallel to one another, the superimposition of the interference field and the opposing field is further improved. Thus, the mutual extinction and the EMC behavior is further improved.

Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Entstörschaltung Leistungssteuermittel umfasst, welche Amplituden des Gegensignals derart einstellen oder einregeln, dass sie im Wesentlichen hubgleich mit Amplituden des Störsignals sind. Das Einregeln der Amplituden des Gegensignals auf einen mit den Amplituden des Störsignals identischen Hub führt dazu, dass das Gegenfeld mit derselben Leistung abgestrahlt wird wie das Störfeld. Bei identischer Leistung des Störfelds und des Gegenfelds sowie einem Phasenversatz von 180° können sich das Störfeld und das Gegenfeld theoretisch gegenseitig vollständig auslöschen. Weiterhin sind allerdings auch die geometrischen Ausformungen für die abgestrahlte Leistung des Störfelds und des Gegenfelds von Bedeutung. Daher ist es erfindungsgemäß ebenfalls möglich, unterschiedliche Abstrahleigenschaften der Störabstrahlquelle und des Abstrahlelements durch eine diesen unterschiedlichen Abstrahleigenschaften Rechnung tragende Einstellung bzw. Eiregelung des Amplitudenhubs des Gegensignals auszugleichen. In addition, it is advantageous that the interference suppression circuit comprises power control means which set or adjust amplitudes of the counter signal in such a way that they are substantially equal in lift to amplitudes of the interference signal. Adjusting the amplitudes of the counter signal to a stroke identical to the amplitudes of the interference signal causes the opposing field to be radiated with the same power as the interference field. With identical power of the interference field and the opposing field and a phase offset of 180 °, the interference field and the opposing field can theoretically cancel each other out completely. Furthermore, however, the geometric shapes for the radiated power of the interference field and the opposing field of importance. Therefore, it is also possible according to the invention to compensate for different emission characteristics of the emission source and of the emission element by means of a setting or control of the amplitude deviation of the counter signal which takes account of these different emission properties.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass eine Beabstandung des Abstrahlelements von der Störabstrahlquelle im Wesentlichen gering ist im Vergleich zur Wellenlänge des Störsignals. Je weniger weit das Abstrahlelement vom Störstrahlelement beabstandet ist, desto exakter kann die gegenphasige Überlagerung des Störfelds und des Gegenfelds in alle Raumrichtungen eingestellt werden, was wiederum ein vollständigeres gegenseitige Auslöschen ermöglicht. Eine zu große Beabstandung im Vergleich zur Wellenlänge würde dazu führen, dass sich das Störfeld und das Gegenfeld nicht in alle Abstrahlrichtungen gegenphasig überlagern können. Furthermore, it is advantageous that a spacing of the emission element from the emission source is substantially small in comparison to the wavelength of the interference signal. The less far the radiation element is spaced from the interfering radiation element, the more precisely the opposite-phase superimposition of the interference field and the opposing field can be adjusted in all spatial directions, which in turn enables a more complete mutual cancellation. Too large a spacing compared to the wavelength would mean that the interference field and the opposing field can not be superimposed in opposite directions in all emission directions.

Außerdem ist es bevorzugt, dass die Entstörschaltung ein Signalfilter, insbesondere ein Hochpassfilter, umfasst. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass Signale, welche nicht oder nur unwesentlich zum Erzeugen und Abstrahlen des Störfelds beitragen, vor der Erzeugung des Gegensignals gefiltert werden und nicht zur Erzeugung des Gegensignals verwendet werden. Das erzeugte Gegensignal umfasst somit nur für die Erzeugung des Gegenfelds und für die Auslöschung des Störfelds wesentliche Signalkomponenten. Da vergleichsweise hohe Frequenzen stärker zur Erzeugung des Störfelds beitragen, ist ein Hochpassfilter in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft.Moreover, it is preferred that the interference suppression circuit comprises a signal filter, in particular a high-pass filter. This results in the advantage that signals which do not contribute or only insignificantly contribute to the generation and emission of the interference field, filtered before generating the counter signal and not be used to generate the counter signal. The generated counter signal thus comprises only for the generation of the opposing field and for the cancellation of the interference field essential signal components. Since comparatively high frequencies contribute more to the generation of the interference field, a high-pass filter is particularly advantageous in this context.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Entstörschaltung zum Erzeugen von Gegensignalen im Frequenzbereich von 10 kHz bis 10 MHz, insbesondere im Frequenzbereich von 100 kHz bis 1 MHz, ausgelegt ist. Dieser Frequenzbereich wird häufig zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung von Elektromotoren oder elektrischen Stellgeräten verwendet. Die erfindungsgemäße Entstörschaltung eignet sich damit besonders zur Funkentstörung derartiger Aktuatoren.It is preferably provided that the interference suppression circuit for generating counter-signals in the frequency range of 10 kHz to 10 MHz, in particular in the frequency range of 100 kHz to 1 MHz, is designed. This frequency range is often used for the pulse width modulated control of electric motors or electric actuators. The suppression circuit according to the invention is thus particularly suitable for the radio interference suppression of such actuators.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur elektromagnetischen Funkentstörung, bei welchem durch ein Störsignal beim Durchlaufen einer Störabstrahlquelle ein Abstrahlen eines elektromagnetischen Störfelds verursacht wird. Das Störsignal wird mittels einer Störsignalzuleitung einer Entstörschaltung zugeführt und von der Entstörschaltung wird ein Gegensignal erzeugt. Das Gegensignal ist im Wesentlichen frequenzgleich mit dem Störsignal und weist einen zum Störsignal im Wesentlichen invertierten Amplitudenhub auf. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Gegensignal einem Abstrahlelement zugeführt wird und dass vom Abstrahlelement ein durch das Gegensignal verursachtes elektromagnetisches Gegenfeld abgestrahlt wird, welches das Störfeld destruktiv überlagert. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit zur Auschführung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elektromagnetischen Funkentstörung ausgelegt und führt zu den im Zusammenhang mit dieser Vorrichtung bereits beschriebenen Vorteilen.The invention further relates to a method for electromagnetic interference suppression, in which an emission of an electromagnetic interference field is caused by an interference signal when passing through a noise emission source. The interference signal is fed by means of a Störsignalzuleitung a suppression circuit and of the suppression circuit, a counter signal is generated. The counter signal is substantially equal in frequency to the interference signal and has an amplitude to the interference signal substantially inverted amplitude. The method is characterized in that the counter-signal is supplied to a radiating element and that the radiating element emits an electromagnetic counter-field caused by the counter-signal, which destructively superimposes the interference field. The inventive method is thus designed for Auschführung in a device according to the invention for electromagnetic interference suppression and leads to the advantages already described in connection with this device.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Störsignal ein pulsweitenmoduliertes Ansteuersignal für einen elektrischen Aktuator ist. Elektrische Aktuatoren werden häufig pulsweitenmoduliert im Frequenzbereich von 10 kHz bis 10 MHz angesteuert, womit die Ansteuersignale beim Durchlaufen von Leiterbahnen oder Leiterbahnabschnitten Störfelder abstrahlen können. Die Leiterbahnen oder Leiterbahnabschnitte sind in diesem Fall die Störabstrahlquellen. Indem das abgestrahlte Gegenfeld zur Auslöschung eines durch ein pulsweitenmoduliertes Ansteuersignal verursachten Störfelds ausgelegt ist, kann das EMV-Verhalten entsprechender Ansteuerschaltungen deutlich verbessert werden.It is preferably provided that the interference signal is a pulse-width-modulated drive signal for an electric actuator. Electric actuators are often controlled pulse-width modulated in the frequency range of 10 kHz to 10 MHz, so that the drive signals can emit interference when passing through tracks or trace sections. The printed conductors or printed conductor sections are in this case the noise radiation sources. By designing the radiated opposing field to cancel out an interference field caused by a pulse width modulated drive signal, the EMC behavior of corresponding drive circuits can be significantly improved.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elektromagnetischen Funkentstörung in einem Kraftfahrzeug.The invention further relates to a use of the device according to the invention for electromagnetic interference suppression in a motor vehicle.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.Further preferred embodiments will become apparent from the subclaims and the following description of an embodiment with reference to figures.

Es zeigtIt shows

1 schematisch eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elektromagnetischen Funkentstörung, 1 1 shows schematically a possible embodiment of a device according to the invention for electromagnetic interference suppression,

2 beispielhaft zwei elektromagnetische Felder, welche sich gegenseitig destruktiv überlagern und 2 For example, two electromagnetic fields, which overlap each other destructively and

3 ein Flussdiagramm, welches die einzelnen Ablaufschritte einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur elektromagnetischen Funkentstörung darstellt. 3 a flowchart illustrating the individual steps of a possible embodiment of the method according to the invention for electromagnetic interference suppression.

1 zeigt schematisch eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elektromagnetischen Funkentstörung. Die Vorrichtung umfasst Störsignalzuleitung 101, Abstrahlelement 113 und Entstörschaltung 114. Über Störsignalzuleitung 101 wird ein Störsignal, welches auf Ansteuerleitung 112 von einer Steuereinheit (nicht dargestellt) an einen elektrischen Aktuator (ebenfalls nicht dargestellt) ausgegeben wird, Entstörschaltung 114 zugeführt. Entstörschaltung 114 wiederum besteht aus ohmschen Widerständen 102, 103, 104 und 105 sowie aus Kondensator 106 und npn-Transistor 107. Über Leitungsbahn 108 ist Enststörschaltung 114 mit elektrischer Masse 109 verbunden. Zudem ist Spannungsquelle 110 vorgesehen, welche über ohmschen Vorwiderstand 111 mit Enststörschaltung 114 verbunden ist. Beispielsgemäß beträgt der Widerstandswert von ohmschem Widerstand 102 10 kΩ, von ohmschem Widerstand 103 1 kΩ, von ohmschem Widerstand 104 200 Ω und von ohmschem Widerstand 105 100 kΩ. Ohmscher Vorwiderstand 111 besitzt einen elektrischen Widerstand von 1 kΩ und die Kapazität von Kondensator 106 beträgt 1 nF. Entstörschaltung 114 umfasst zudem einen Hochpassfilter, welcher von ohmschem Widerstand 103 und Kondensator 106 gebildet wird. 1 schematically shows a possible embodiment of the inventive device for electromagnetic interference suppression. The device comprises Störsignalzuleitung 101 , Radiating element 113 and suppression circuit 114 , Via interfering signal supply 101 is an interference signal, which on control line 112 from a control unit (not shown) to an electric actuator (also not shown) is output, suppression circuit 114 fed. snubber 114 again consists of ohmic resistors 102 . 103 . 104 and 105 as well as from capacitor 106 and npn transistor 107 , Via cableway 108 is Enststörschaltung 114 with electrical ground 109 connected. In addition, voltage source 110 provided, which via ohmic resistor 111 with interference suppression 114 connected is. By way of example, the resistance value is ohmic resistance 102 10 kΩ, of ohmic resistance 103 1 kΩ, of ohmic resistance 104 200 Ω and ohmic resistance 105 100 kΩ. Ohmic resistor 111 has an electrical resistance of 1 kΩ and the capacitance of capacitor 106 is 1 nF. snubber 114 also includes a high-pass filter, which of ohmic resistance 103 and capacitor 106 is formed.

Das auf Ansteuerleitung 112 übertragene Ansteuersignal ist pulsweitenmoduliert mit einer Modulationsfrequenz, die je nach Intensität der Ansteuerung zwischen 100 kHz und 1 MHz liegt. Dieses Ansteuersignal wirkt als Störsignal, da es aufgrund seiner Modulationsfrequenz von Ansteuerleitung 112, welche als Störabstrahlquelle wirkt, als elektromagnetisches Störfeld abgestrahlt wird. Alle auf Ansteuerleitung 112 übertragenen Signale werden über Störsignalzuleitung 101 Entstörschaltung 114 zugeführt. Mithilfe des aus Kondensator 106 und ohmschem Widerstand 103 bestehenden Hochpassfilters werden die zugeführten Signale zunächst gefiltert, so dass nur das eigentliche Störsignal an npn-Transistor 107 weitergeleitet wird. npn-Transistor 107 wird nun in Abhängigkeit des an seiner Basis anliegenden Störsignals leitend bzw. sperrend geschaltet, wodurch ein zum Störsignal gegenphasiges Gegensignal auf Abstrahlelement 113 erzeugt wird. Abstrahlelement 113 strahlt entsprechend ein elektromagnetisches Gegenfeld ab. Die elektrische Leistung des Gegensignals und somit die elektromagnetische Leistung des Gegenfelds kann über Spannungsquelle 110 eingestellt werden. The on control line 112 transmitted drive signal is pulse width modulated with a modulation frequency, which is depending on the intensity of the drive between 100 kHz and 1 MHz. This drive signal acts as a noise signal, since it due to its modulation frequency of drive line 112 , which acts as a disturbance radiation source, is emitted as electromagnetic interference field. All on control line 112 transmitted signals are via Störsignalzuleitung 101 snubber 114 fed. Using the off capacitor 106 and ohmic resistance 103 existing high-pass filter, the input signals are filtered first, so that only the actual noise to npn transistor 107 is forwarded. npn transistor 107 is now turned on or off depending on the voltage applied to its base interfering signal, whereby an opposite phase to the interference signal counter signal on radiating element 113 is produced. radiating 113 accordingly emits an electromagnetic opposing field. The electric power of the counter signal and thus the electromagnetic power of the opposing field can via voltage source 110 be set.

Sowohl Abstrahlelement 113 als auch Störabstrahlquelle 112 sind als Leiterbahnen auf derselben Platine ausgebildet. Sie besitzen im Wesentlichen identische geometrische Ausformungen und sind zueinander parallel angeordnet. Da sich zwischen Abstrahlelement 113 und Störabstrahlquelle 112 Entstörschaltung 114 befindet, sind Abstrahlelement 113 und Störabstrahlquelle 112 mit 5 cm Entfernung zueinander beabstandet. Die Wellenlänge des Störfelds beträgt bei einer Modulationsfrequenz von 100 kHz etwa 3000 m, bei einer Modulationsfrequenz von 1 MHz noch etwa 300 m. Die Beabstandung von Abstrahlelement 113 zu Störabstrahlquelle 112 ist daher gering im Vergleich zu Wellenlänge des Störfelds bzw. des Gegenfelds, welches dieselbe Wellenlänge wie das Störfeld aufweist. Somit kommt es zu einer weitestgehend exakten Überlagerung des Störfelds und des Gegenfelds in allen Raumrichtungen, wodurch sich beide Felder gegenseitig weitestgehend auslöschen. Dadurch werden die EMV-Eigenschaften der Steuereinheit des elektrischen Aktuators, besonders hinsichtlich des elektromagnetischen Fernfelds, deutlich verbessert. Both radiating element 113 as well as noise emission source 112 are formed as tracks on the same board. They have substantially identical geometric shapes and are arranged parallel to each other. As seen between radiating element 113 and noise emission source 112 snubber 114 are located, are radiating element 113 and noise emission source 112 spaced 5 cm apart. The wavelength of the interference field is about 3000 m at a modulation frequency of 100 kHz, and about 300 m at a modulation frequency of 1 MHz. The spacing of radiating element 113 to noise emission source 112 is therefore small compared to the wavelength of the interference field or of the opposing field, which has the same wavelength as the interference field. Thus, it comes to a largely exact superposition of the interference field and the opposing field in all spatial directions, causing both fields cancel each other as far as possible. As a result, the EMC properties of the control unit of the electric actuator, especially in terms of the electromagnetic far field, significantly improved.

In 2 sind schematisch zwei elektromagnetische Felder bzw. Wellen längs einer einzelnen Raumrichtung zu sehen, welche miteinander wechselwirken. Elektromagnetisches Feld 21 ist ein Störfeld, elektromagnetisches Feld 22 ist ein zum Störfeld gegenphasiges Gegenfeld mit identischer Frequenz und identischem Amplitudenhub. Das sich beide Felder exakt gegenphasig und somit destruktiv überlagern, löschen sie sich gegenseitig aus (23).In 2 schematically two electromagnetic fields or waves along a single spatial direction can be seen, which interact with each other. Electromagnetic field 21 is an interference field, electromagnetic field 22 is an antiphase counterphase with identical frequency and amplitude swing. The two fields exactly in opposite phase and thus destructively superimpose, they cancel each other out ( 23 ).

In 3 sind die einzelnen Ablaufschritte einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens als Flussdiagramm dargestellt. In Verfahrensschritt 31 wird ein pulsweitenmoduliertes Ansteuersignal an einen elektrischen Aktuator ausgegeben. Das Ansteuersignal wirkt beim Durchlaufen einer Störabstrahlquelle als Störsignal, da es das Abstrahlen eines elektromagnetischen Störfelds bewirkt. In Schritt 32 wird das Ansteuersignal bzw. das Störsignal einer Entstörschaltung zugeführt. Die Entstörschaltung wiederum erzeugt in Verfahrensschritt 33 ein Gegensignal mit zum Störsignal identischer Frequenz und identischem Amplitudenhub, jedoch entgegengesetzter Phase. In Schritt 34 wird das Gegensignal an ein Abstrahlelement weitergeleitet, mittels dessen ein Gegenfeld abgestrahlt wird. Das Gegenfeld weist somit dieselbe Frequenz und dieselbe Amplitude auf wie das Störfeld, verhält sich zu diesem jedoch gegenphasig. Im folgenden Schritt 35 überlagern sich das Störfeld und das Gegenfeld destruktiv und löschen sich gegenseitig aus.In 3 the individual steps of an exemplary embodiment of the method according to the invention are shown as a flow chart. In process step 31 a pulse width modulated drive signal is output to an electric actuator. The drive signal acts as a noise signal when passing through a noise emission source, since it causes the emission of an electromagnetic interference field. In step 32 the drive signal or the interference signal is supplied to a suppression circuit. The suppressor circuit in turn generates in process step 33 a counter signal with identical frequency to the interference signal and identical amplitude deviation, but opposite phase. In step 34 the counter signal is forwarded to a radiating element, by means of which an opposing field is radiated. The opposing field thus has the same frequency and the same amplitude as the interference field, but behaves in opposite phase to this. In the following step 35 The interfering field and the opposing field are destructively destructive and cancel each other out.

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Claims (10)

Vorrichtung zur elektromagnetischen Funkentstörung, umfassend eine Störsignalzuleitung (101), eine Entstörschaltung (114) und ein Abstrahlelement (113), wobei die Störsignalzuleitung (101) der Entstörschaltung (114) ein Störsignal zuführt, wobei das Störsignal beim Durchlaufen einer Störabstrahlquelle (112) ein Abstrahlen eines elektromagnetischen Störfelds verursacht, wobei die Entstörschaltung (114) ein Gegensignal erzeugt und wobei das Gegensignal im Wesentlichen frequenzgleich mit dem Störsignal ist und einen zum Störsignal im Wesentlichen invertierten Amplitudenhub aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Entstörschaltung (114) das Gegensignal dem Abstrahlelement (113) zuführt und dass das Abstrahlelement (113) ein durch das Gegensignal verursachtes elektromagnetisches Gegenfeld abstrahlt, welches das Störfeld destruktiv überlagert.Device for electromagnetic interference suppression, comprising an interference signal line ( 101 ), a suppression circuit ( 114 ) and a radiating element ( 113 ), wherein the Störsignalzuleitung ( 101 ) of the interference suppression circuit ( 114 ) supplies an interference signal, wherein the interference signal when passing through a noise emission source ( 112 ) causes a radiation of an electromagnetic interference field, wherein the interference suppression circuit ( 114 ) generates a counter signal and wherein the counter signal is substantially equal in frequency to the interference signal and has an interference signal substantially inverted amplitude deviation, characterized in that the interference suppression circuit ( 114 ) the counter signal the radiating element ( 113 ) and that the radiating element ( 113 ) radiates an electromagnetic opposite field caused by the counter signal, which destructively superimposes the interference field. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstrahlelement (113) und die Störabstrahlquelle (112) Leiterbahnen einer Platine sind und insbesondere Leiterbahnen derselben Platine sind. Apparatus according to claim 1, characterized in that the radiating element ( 113 ) and the disturbance radiation source ( 112 ) Are printed conductors of a circuit board and in particular conductor tracks of the same circuit board. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstrahlelement (113) und die Störabstrahlquelle (112) im Wesentlichen identische geometrische Ausformungen aufweisen, wobei das Abstrahlelement (113) insbesondere parallel zu Störabstrahlquelle (112) ausgerichtet ist.Device according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that the radiating element ( 113 ) and the disturbance radiation source ( 112 ) have substantially identical geometric shapes, wherein the radiating element ( 113 ) in particular parallel to the disturbance radiation source ( 112 ) is aligned. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entstörschaltung (114) Leistungssteuermittel (110) umfasst, welche Amplituden des Gegensignals derart einstellen oder einregeln, dass sie im Wesentlichen hubgleich mit Amplituden des Störsignals sind.Device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the interference suppression circuit ( 114 ) Performance control means ( 110 ), which set or adjust the amplitudes of the counter signal in such a way that they are substantially equal in lift to amplitudes of the interference signal. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beabstandung des Abstrahlelements (113) von der Störabstrahlquelle (112) im Wesentlichen gering ist im Vergleich zur Wellenlänge des Störsignals.Device according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that a spacing of the radiating element ( 113 ) from the disturbance radiation source ( 112 ) is substantially small compared to the wavelength of the interfering signal. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entstörschaltung (114) ein Signalfilter (103, 106), insbesondere ein Hochpassfilter (103, 106), umfasst.Device according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the interference suppression circuit ( 114 ) a signal filter ( 103 . 106 ), in particular a high-pass filter ( 103 . 106 ). Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entstörschaltung (114) zum Erzeugen von Gegensignalen im Frequenzbereich von 10 kHz bis 10 MHz, insbesondere im Frequenzbereich von 100 kHz bis 1 MHz, ausgelegt ist.Device according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the interference suppression circuit ( 114 ) is designed to generate counter-signals in the frequency range of 10 kHz to 10 MHz, in particular in the frequency range of 100 kHz to 1 MHz. Verfahren zur elektromagnetischen Funkentstörung, insbesondere zur Ausführung in einer Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, – bei welchem durch ein Störsignal beim Durchlaufen einer Störabstrahlquelle ein Abstrahlen eines elektromagnetischen Störfelds verursacht wird (31), – wobei das Störsignal mittels einer Störsignalzuleitung einer Entstörschaltung zugeführt wird (32), – wobei von der Entstörschaltung ein Gegensignal erzeugt wird (33) und – wobei das Gegensignal im Wesentlichen frequenzgleich mit dem Störsignal ist – und einen zum Störsignal im Wesentlichen invertierten Amplitudenhub aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegensignal einem Abstrahlelement zugeführt wird (34) und dass vom Abstrahlelement ein durch das Gegensignal verursachtes elektromagnetisches Gegenfeld abgestrahlt wird, welches das Störfeld destruktiv überlagert (35).Method for electromagnetic interference suppression, in particular for implementation in a device according to at least one of Claims 1 to 7, - in which an emission of an electromagnetic interference field is caused by an interference signal when passing through a source of interference radiation ( 31 ), - wherein the interference signal is supplied by means of a Störsignalzuleitung a Entstörschaltung ( 32 ), - by the noise suppression circuit, a counter signal is generated ( 33 ) and - wherein the counter signal is substantially equal in frequency to the interference signal - and has an interference signal substantially inverted amplitude deviation, characterized in that the counter signal is supplied to a radiating element ( 34 ) and that the radiating element emits an electromagnetic opposing field caused by the counter signal, which destructively superimposes the interference field ( 35 ). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Störsignal ein pulsweitenmoduliertes Ansteuersignal für einen elektrischen Aktuator ist.A method according to claim 8, characterized in that the interference signal is a pulse width modulated drive signal for an electric actuator. Verwendung der Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem Kraftfahrzeug.Use of the device according to at least one of claims 1 to 7 in a motor vehicle.
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