DE19545559A1 - Electromagnetic noise-protected cable for motor vehicle electronic device, such as radio, electrical power supply - Google Patents
Electromagnetic noise-protected cable for motor vehicle electronic device, such as radio, electrical power supplyInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch entstörtes Kabel, als elektrische Zuführung für ein elektronisches Gerät in einem Kraftfahrzeug.The invention relates to an electromagnetically suppressed cable, as an electrical Feeder for an electronic device in a motor vehicle.
Es ist bekannt, daß bei der Verwendung von Mikroprozessoren oder hochinte grierten, anwendungsspezifischen Schaltkreisen Störstrahlungen entstehen, die den Betrieb anderer elektronischer Systeme beeinflussen oder den Rund funkempfang oder den Funkverkehr erschweren. Gleichzeitig sind die vom Mi kroprozessor bzw. den hochintegrierten Schaltkreisen erzeugten Impulsfolgen aber auch empfindlich gegen Störungen von außen. Solche Störungen können aus anderen elektronischen Systemen, z. B. der Hochspannungszündanlage in Kraftfahrzeugen oder von starken Rundfunk- oder Fernsehsendern im Nahbe reich herrühren.It is known that when using microprocessors or high ink built-in, application-specific circuits that affect the operation of other electronic systems or the round radio reception or complicate radio communication. At the same time, the Mi microprocessor or the highly integrated circuits generated pulse trains but also sensitive to external interference. Such disorders can from other electronic systems, e.g. B. the high-voltage ignition system in Motor vehicles or strong radio or television stations in the vicinity come from rich.
Üblicherweise werden solche elektronischen Bauelemente oder Schaltungen, die auf einem Trägersubstrat, beispielsweise einer Leiterplatte angeordnet sind, mittels Abschirmgehäusen gegen solche Störeinflüsse geschützt.Such electronic components or circuits, which are arranged on a carrier substrate, for example a printed circuit board, protected against such interference by means of shielding housings.
Gemäß bekannten Anordnungen (DE 35 20 531 A1) werden auf die Leiterplatte aufsetzbare Zusatzelemente zur Bildung individueller Abschirmkammern aufge setzt.According to known arrangements (DE 35 20 531 A1) are on the circuit board attachable additional elements to form individual shielding chambers puts.
Nachteilig bei diesen Anordnungen ist die zeit- und kostenaufwendige indivi duelle Montage der einzelnen Abschirmungen sowie der zusätzliche Platzbe darf auf der Leiterplatte.A disadvantage of these arrangements is the time-consuming and costly individual duel installation of the individual shields and the additional space may be on the circuit board.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige elektro magnetische Entstörung für elektronische Baugruppen oder Schaltungen anzu geben, welche einfach und kostengünstig herstellbar ist.The invention is therefore based on the object of a reliable electro magnetic interference suppression for electronic assemblies or circuits give which is easy and inexpensive to manufacture.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Kabel eine teil weise oder vollständige Ummantelung aufweist, welche Einlagerungen aus einem Absorbermaterial enthält, das elektromagnetische Störstrahlungen ab sorbiert.According to the invention the object is achieved in that the cable part wise or complete sheathing, which inclusions contains an absorber material that emits electromagnetic interference sorbed.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sowohl die elektromagnetische Störstrahlung der elektronischen Systeme vermindert als auch deren elektro magnetische Einstrahlfestigkeit erhöht wird, da ein Teil der hochfrequenten elektromagnetischen Störenergie in Verluste durch Bewegung träger elektrisch polarisierter Partikel bzw. von Partikeln mit magnetischen Moment umgesetzt wird. Auch Materialien, welche unter Einwirkung eines elektromagnetischen Feldes Wirbelstromverluste aufweisen, sind zur Entstörung geeignet. Auf zu sätzliche Abschirmmaßnahmen kann weitgehend verzichtet werden.The advantage of the invention is that both the electromagnetic Interference radiation of the electronic systems is reduced as well as their electro Magnetic radiation resistance is increased because part of the high-frequency Electromagnetic interference energy in losses due to motion sluggish electrical polarized particles or particles with a magnetic moment becomes. Even materials that are exposed to an electromagnetic Field eddy current losses are suitable for interference suppression. On to additional shielding measures can largely be dispensed with.
Vorzugsweise besteht das absorbierende Material aus Ferriten oder Dielektrika aus polarisierten Partikeln.The absorbent material preferably consists of ferrites or dielectrics from polarized particles.
Ein so entstörtes Kabel ist zur Entstörung in Frequenzbereichen von ca. 1 MHz bis 10 GHz vorteilhaft einsetzbar.An interference-suppressed cable of this type is for interference suppression in frequency ranges of approximately 1 MHz up to 10 GHz can be used advantageously.
Weitere Ausgestaltungen des Kabels sind in den Unteransprüchen gekenn zeichnet.Further configurations of the cable are known in the subclaims draws.
Um den Entstöreffekt weiter zu verbessern, ist das erfindungsgemäß entstörte Kabel mit einem elektronischen Gerät über einen Steckverbinder verbunden und von einem Gehäuse umgeben, die ebenfalls das Absorbermaterial enthal ten.In order to further improve the interference suppression effect, the interference suppression according to the invention is Cable connected to an electronic device via a connector and surrounded by a housing that also contains the absorber material ten.
Auch die in dem elektronischen Gerät befindlichen Präzisionsbauelemente und In solchen Kombinationsinstrumenten für Kraftfahrzeuge, die zur Bestimmung und Anzeige von Betriebsparametern dienen, finden hoch empfindliche Präzisi onsbauelemente, z. B. Mikroprozessoren Anwendung, deren Arbeitsweise durch elektromagnetische Störstrahlung negativ beeinflußt wird. Solche Präzi sionsbauelemente sind aber auch selbst Quelle von Störabstrahlungen. Diese Bauelemente sind als diskrete Bauelemente, als Dickschichthybridschaltungen oder direkt als Halbleiterchip bzw. Multichipmodule auf einem Trägersubstrat in Form einer Leiterplatte angeordnet und über die auf der Leiterplatte vorhande nen Leitbahnen, vorzugsweise Kupferleitbahnen, mit elektrischen Potentialen bzw. anderen elektrischen Schaltungen verbunden.Also the precision components and in the electronic device In such combination instruments for motor vehicles, for determination and display of operating parameters, find highly sensitive precision onsbauelemente, z. B. microprocessors application, their operation is negatively influenced by electromagnetic interference. Such precision tion components are also sources of interference radiation themselves. These Components are as discrete components, as thick-film hybrid circuits or directly as a semiconductor chip or multichip modules on a carrier substrate in Form a circuit board arranged and the existing on the circuit board NEN interconnects, preferably copper interconnects, with electrical potentials or other electrical circuits connected.
Gemäß Fig. 3 weist der Kabelbaum 2 mehrere separate Leitungsadern 5 auf, die jede für sich mit einer Ummantelung 6 aus Kunststoff gegeneinander isoliert sind. Über diesen Kabelbaum 2 werden elektromagnetische Störstrahlungen aus dem Fahrzeug auf das Kombinationsgerät 1 und somit auf die in diesen befindlichen Präzisionsbauelemente 8 (Fig. 4) und anders herum übertragen.Referring to FIG. 3, the wiring harness 2 on a plurality of separate lead wires 5 which are each with a sheath 6 made of plastic insulated from each other for themselves. Via this cable harness 2 , electromagnetic interference radiation is transmitted from the vehicle to the combination device 1 and thus to the precision components 8 ( FIG. 4) located therein and vice versa.
Um diese Störeffekte zu vermindern, weist der Kabelbaum 2 eine alle Leitungs adern 5 umschließende Ummantelung 3 aus Kunststoff oder Keramik auf, welche als Einlagerungen Ferrite aufweist.In order to reduce these interfering effects, the wiring harness 2 has a sheathing 3 made of plastic or ceramic, which surrounds all the wires 5 , and which has ferrites as inclusions.
Fig. 2 zeigt die äußere Ummantelung 3 des Kabelbaumes 2 mit einer Ferrittülle. Fig. 2 shows the outer casing 3 of the cable harness 2 with a ferrite grommet.
Die Ferrite enthalten elektrisch geladene Partikel mit einem Spin, wodurch diese Partikel ein magnetisches Moment erhalten. Sie richten sich beim Auftre ten von magnetischer Strahlung entsprechend der Feldrichtung aus. Dabei wird Energie umgesetzt, was eine Dämpfung der elektromagnetischen Störstrahlung nach sich zieht.The ferrites contain electrically charged particles with a spin, which makes these particles get a magnetic moment. They align themselves when they appear ten of magnetic radiation according to the field direction. Doing so Energy implemented, which attenuates electromagnetic interference entails.
Die Absorbereigenschaften von Ferriten sind von Materialeigenschaften abhängig, die durch eine Materialkonstante, die relative Permeabilität µR re präsentiert werden, die eine komplexe Größe ist:The absorption properties of ferrites depend on material properties, which are represented by a material constant, the relative permeability µ R re, which is a complex variable:
µR = µR′- jµr; µR′′ » 1µ R = µ R ′ - jµ r ; µ R ′ ′ »1
Der Absorber kann beispielsweise ein Pulver mit Ferritpartikeln sein oder ein kristalliner Block aus reinen Ferriten. Eine Abhängigkeit der spezifischen Größe der Partikel von der Wellenlänge ist nicht gegeben.The absorber can be, for example, a powder with ferrite particles or a crystalline block of pure ferrites. A dependency on the specific size the particle of the wavelength is not given.
Alternativ können die Einlagerungen Dielektrika elektrisch polarisierter Partikel sein.Alternatively, the inclusions of dielectrics of electrically polarized particles his.
Die dielektrischen Eigenschaften des Absorbers dabei werden durch eine andere Materialkonstante, die relative Dielektrizitätskonstante εr charakterisiert.The dielectric properties of the absorber are characterized by a different material constant, the relative dielectric constant ε r .
Diese relative Dielektrizitätskonstante εr ist ebenfalls eine komplexe Größe, die sich wie folgt definiert:This relative dielectric constant ε r is also a complex quantity, which is defined as follows:
εr = εr′ - jεr′′; wobei εr′′ » 1ε r = ε r ′ - jε r ′ ′; where ε r ′ ′ »1
Da der erfindungsgemäß verwendete dielektrische Absorber ein Isolator sein muß, wird die Größe von εr′′ nicht wie üblicherweise durch die elektrische Leit fähigkeit des Materials bestimmt, sondern durch die Polarisation der Moleküle. Materialien, die solche Eigenschaften besitzen, sind beispielsweise Glas, Nylon, Keramik und Wasser.Since the dielectric absorber used according to the invention must be an insulator, the size of ε r '' is not determined as usual by the electrical conductivity of the material, but by the polarization of the molecules. Materials that have such properties include glass, nylon, ceramic and water.
Die Ummantelung 3 ist dabei so auf dem Kabelbaum 2 angeordnet, daß sie unmittelbar an das Kombinationsgerät 1 angrenzt.The casing 3 is arranged on the wiring harness 2 in such a way that it is directly adjacent to the combination device 1 .
Die Verbindung des Kabelbaumes mit dem Kombinationsinstrument 1 kann fest verdrahtet oder über einen Stecker 9 erfolgen (Fig. 3 und Fig. 4). Ausgehend von dieser Verbindung beträgt die Kabelbaumummantelung 3 ungefähr 20 cm. Für bestimmte Anwendungsfälle kann der Kabelbaum 2 auch vollständig mit der Ferrite enthaltenden Ummantelung 3 überzogen sein.The connection of the harness with the combination instrument 1 can be hardwired or via a plug 9 carried (FIG. 3 and FIG. 4). Based on this connection, the wiring harness sheath 3 is approximately 20 cm. For certain applications, the wire harness 2 can also be completely covered with the ferrite-containing sheath 3 .
Um eine mechanische Stabilität der Ummantelung 3 zu erreichen, besteht diese aus aus festem Material gefertigten Zylindern oder Ringen, welche einfach oder mehrfach hintereinander auf dem Kabelbaum 2 angeordnet sind und diesen umgeben. Die Gestaltung als Zylinder- oder Ringhälften, welche in eine Richtung zueinander klappbar ausgeführt sind, erleichtert die Installation vor Ort im Kraftfahrzeug, was insbesondere für Nachrüstungen sinnvoll ist.In order to achieve a mechanical stability of the casing 3 , this consists of cylinders or rings made of solid material, which are arranged one after the other on the cable harness 2 and surround them. The design as cylinder or ring halves, which are designed to be foldable in one direction, facilitates installation on site in the motor vehicle, which is particularly useful for retrofitting.
Im Falle des Einsatzes von Multiplexsystemen dient nur noch ein Kabel mit ge trennten und voneinander isolierten Leitungen für die Signal- und Taktübertra gung sowie für die Energieversorgung des Kombinationsgerätes 1. Dieses Kabel kann ebenso vollständig oder teilweise mit der Ferrite enthaltenden Um mantelung 3 umhüllt sein und ist über den Elektronikstecker 9 mit der Leiterplatte 10 des Kombinationsgerätes 1 verbunden.In the case of the use of multiplex systems, only one cable with separate and isolated lines for signal and clock transmission and for the energy supply of the combination device 1 is used . This cable can also be completely or partially covered with the ferrite-containing sheath 3 and is connected via the electronic connector 9 to the circuit board 10 of the combination device 1 .
Zur Verbesserung des Entstöreffektes können Teile des Steckverbinders 9 und/oder des Gehäuses 11 des Kombinationsinstrumentes oder Cockpits und/oder die Gehäuse 12 der Präzisionsbauelemente 8, bzw. das Gehäuse 13 der integrierten Schaltungen 14 das die elektromagnetische Strahlung absor bierenden Materialien enthalten.To improve the interference suppression effect, parts of the connector 9 and / or the housing 11 of the combination instrument or cockpit and / or the housing 12 of the precision components 8 , or the housing 13 of the integrated circuits 14 can contain the materials absorbing the electromagnetic radiation.
Der Steckverbinder 9 ist dabei von einer das Absorbermaterial enthaltenden Tülle 15 umgeben (Fig. 4).The connector 9 is surrounded by a spout 15 containing the absorber material ( FIG. 4).
Die Ummantelung 3 des Kabels 4A wird von einem äußeren, elektrisch isolierenden Überzug 16 umgeben (Fig. 3).The sheath 3 of the cable 4 A is surrounded by an outer, electrically insulating coating 16 ( Fig. 3).
Bei der in Fig. 4 dargestellten Leiterplatte 10 trägt ein Substrat 17 ein elektronisches Gerät 18, daß mit dem Kabel 4 oder 4A über die Steckereinrichtung 9 verbunden ist. Das elektronische Gerät 18 besteht aus einem Gehäuse 19, in welchem die Präzisionsbauelemente 8 und die integrierten Schaltkreise 14 angeordnet sind. Eine innen am Gehäuse 19 be festigte Folie 20 enthält das beschriebene Absorbermaterial. In the circuit board 10 shown in FIG. 4, a substrate 17 carries an electronic device 18 which is connected to the cable 4 or 4 A via the plug device 9 . The electronic device 18 consists of a housing 19 in which the precision components 8 and the integrated circuits 14 are arranged. An inside of the housing 19 be fastened film 20 contains the absorber material described.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß die Kabel 4 bzw. 4A, welche an das elektronische Gerät 18 führen nur teilweise mit der Ummantelung 3 aus Absorbermaterial umgeben sind. Dabei umfaßt die Ummantelung 3 nur den Teil des Kabel 4 bzw. 4A, welcher in unmittelbarer Nähe zum elektronischen Gerät 18 angeordnet ist.But there is also the possibility that the cables 4 or 4 A, which lead to the electronic device 18 , are only partially surrounded by the sheath 3 made of absorber material. The sheath 3 comprises only that part of the cable 4 or 4 A which is arranged in the immediate vicinity of the electronic device 18 .
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