AdobeStock_70547714 [Konvertiert]-01-983791-edited.png

Schaffner IEC-Steckerfilter

Posted by Holger Urban

Ultra-kompakt und innovativ – FN 9280 und FN 9290

Die Schaffner Gruppe hat ihr Produktprogramm von IEC-Steckerfiltern um die einstufige Version FN 9280 und die zweistufige Variante FN 9290 erweitert. Mit ultrakompakter Bauform sowie dem patentierten Einschub mit integriertem Schalter und Sicherungshaltern setzen die EMV-Filtermodule mit IEC-Gerätestecker Typ C14 neue Massstäbe.
Das vielseitige Flanschsystem für schnelle und flexible Montage unterstreicht die Inno-vationskraft des Schweizer Unternehmens. Völlig neu ist auch, dass die rückseitigen Anschlüsse wahlweise mit Faston-Steckern oder mit Federkraftklemmen ausgestattet sind.

Inlet1.png

Leadership bei EMV-Filtern

Die FN 9280- und FN 9290-IEC-Steckerfilter festigen die Marktführerschaft der Schaffner Gruppe im Bereich EMV-Filter, die aus über 50 Jahren Kompetenz, Erfahrung und Know-how entstanden ist. Mit nur 46 mm Gehäusehöhe lanciert Schaffner die kompakteste Filterserie in der Klasse der EMV-Filtermodule und definiert damit einen völlig neuen Standard.
Die FN 9280-Baureihe ist mit leistungsstarken, einstufigen EMV-Filtern aufgebaut. Bei gleichem Gehäuseausschnitt verfügt FN 9290 über ein zweistufiges Filter mit höherer Dämpfung für Anwendungsbereiche mit erhöhten Störpegeln. Für den Einsatz in medizinisch elektrischen Geräten eignen sich die B-Versionen beider Baureihen mit minimalem Ableitstrom von max.
5 uA. Optional ist die einstufige EMV-Filter-Serie mit zusätzlicher Erdleiterdrossel zur Unter-drückung von Masseschleifen als Standard- (Typ E) oder Medizinal-Ausführung (Typ EB) lieferbar.

 

FN_9280_Open_High.png

 

Einschub mit Netzschalter und Sicherungshalter

Herausragendes Merkmal der neuen Filterfamilien ist ein Einschub, der den Netzschalter und die Sicherungen aufnimmt. Erstmals wurde ein 2-poliger Netzschalter mit zwei Sicherungs-haltern für 5x20-mm-Sicherungen in einer herausnehmbaren Einheit integriert. Auf der Unterseite bietet ein zusätzlicher Aufnahmeclip Platz für eine Ersatzsicherung. Der 2-polige Netzschalter ist für Einschaltströme bis 82 A ausgelegt. Da in vielen Applikationen getaktete Netzteile ohne Einschaltstrombegrenzung zum Einsatz kommen, ist dies ein wichtiges Kriterium für die Lebensdauer des Geräteschalters. Mit einfachem Werkzeug wie einem Schraubenzieher oder einem Armeemesser kann der Einschub aus dem Filtermodul zum Sicherungswechsel entfernt werden. Um ein versehentliches Einschalten des Gerätes während Wartungs-, Reparatur- oder Servicearbeiten zu verhindern, kann die Einheit gezielt entnommen werden. Die aktiven Anschlüsse sind sowohl nicht mit den Fingern als auch nicht mit einem Draht von 1 mm Durchmesser berührbar. Somit erfüllen die Sicherungshalter der neuen EMV-Filtermodule die Schutz-Kategorie PC3.

 

Kraftzwerge mit Federkraftklemmen

Neben den bei IEC-Steckerfiltern seit Jahren bewährten Faston-Steckzungen sind die neuen Filterfamilien alternativ mit Federkraftklemmen erhältlich. Für eine rüttelsichere Verdrahtung mit verbesserter Haltekraft sind die Federkraftklemmen besonders geeignet. Sie können Starr- und Flex-Drähte von 0.2 mm bis 1.5 mm Querschnitt aufnehmen.

Bei Applikationen mit erhöhtem Vibrationsrisiko zeigt der neue Anschluss seine Stärken: Die Federkraftklemme mit ihrer Kombination aus Kupfer und Stahl sorgt dafür, dass die Kabel auch bei erhöhter Vibration fest im Terminal sitzen und der Kontaktwiderstand minimal bleibt. Die anwendungsorientierte Materialauswahl und der intelligente Systemaufbau reduzieren daher Kabelbrüche selbst im schwierigen Umfeld auf ein absolutes Minimum.

 

Vier auf einen Streich - das neue Flanschmontage-System

Völlig neu entwickelt wurde auch das Flanschmontage-System mit wahlweise horizontal oder vertikal angeordneten Befestigungslöchern. Mit den beim Distributionsartikel mitgelieferten Flansch-Rahmen und den Schrauben für den rückseitigen Filtereinbau werden alle Bauteile für den vorder- und rückseitigen Geräteeinbau geliefert. Der gewünschte Rahmen wird je nach Montageart von vorne oder von hinten auf den Filter geschnappt. Dank der Metalleinlage des in Kunststoff-Metall-Verbundtechno logie hergestellten Flansches ist dieser sehr stabil und sitzt fest am Filter, nachdem er aufgeschnappt wurde.

Inlet2.png

Für rückwärtigen Einbau erleichtern die Schraubaufnahmen die Montage, da keine zusätzliche Scheiben oder Muttern zur Montage erforderlich sind. Die Metalleinlage im Rahmen stellt ausserdem eine flächige Verbindung zwischen der Frontplatte und dem Filtergehäuse her. Damit wird eine bestmögliche Abschirmung erreicht und eine klare Trennung zwischen dem ungestörten Aussenbereich und dem Geräteinneren hergestellt. So werden die Filtermodule allen in der Praxis vorkommenden geschraubten Montagearten gerecht.
Natürlich sind die Filter für die Produktion auch mit fertig vormontiertem Flansch lieferbar. Der Bestellschlüssel im Datenblatt der Filterfamilien listet die Optionen entsprechend auf. Das vielseitige Schaffner Montagerahmen-Konzept verkörpert somit Innovation, Funktionalität und Flexibilität in einem.

Alternativ zur Flanschmontage sind alle Filter als sogenannte Snap-in-Ausführung für die schnelle und zuverlässige Schnappmontage für den Einbau von vorne lieferbar. Mittels der Standard-Schnappbefestigung können die Filter in Frontplatten mit Blechstärken zwischen
1 und 2.5 mm problemlos ohne Werkzeug befestigt werden. Bei 2.5 mm Blechstärke liegt die Haltekraft bei über 200 N, bei geringeren Blechstärken noch höher.

Schaffner_TA_Technical_contribution_FN9280_9290_7.jpgStandard Filter FN 9280 und Filter mit Erdleiterdrossel FN 9280E

 

Saubere Netz-Trennung dank 2-poligem Schalter

The pictures show the circuit diagrams of the module series FN 9280 and FN 9280E. In both cases, the line switch is placed on the mains side in front of the fuses and provides all-pole disconnection of the filter from the mains. Therefore, no current can flow into the EMC filter or the downstream components of the application when disconnected from the mains. Even reactive and leakage currents that the line frequency would generate in the Cx and Cy capacitors are avoided. In order to meet the limit values reduced to 0.5 W as of January 2013 by the EU regulation regarding the energy consumption of all devices with integrated power supply, an all-pole disconnection during the OFF phase is a good solution. Equipped with the shown single-stage EMC filter, the FN 9280 offers good attenuation characteristics which could be improved with regard to conventional solutions despite the compact design.

Wenn der Erdleiter zum Störer wird 

Das zweite Schema zeigt die Version FN 9280E, bei der neben der stromkompensierten Drossel L1 des Standardfilters noch zusätzlich die Erdleiterdrossel L2 im netzseitigen Erdanschluss sitzt. Hochfrequente, von der Applikation verursachte asymmetrische Gleichtakt-Störungen werden somit weiterhin gefiltert, da die Störströme über die Y-Kondensatoren der Gerätemasse kurz - geschlossen werden. Die Drossel L1 in den Aktivleitern verhindert, dass asymmetrische Störungen sich über das Netz ausbreiten. Die Erdleiterdrossel L2 unterdrückt die Ausbreitung von Störungen via Masseschleifen über den Schutzleiteranschluss des Netzes. Mit den E-Typen können somit Erdschleifen und asymmetrische Störungen zusammen wirksam unterdrückt werden.

 

Unerreichte Schirmungsleistung

Nicht nur mit der verbesserten EMV-Filter-Performance, sondern auch mit der Konstruktion der neuen Tiefzieh-Stahlgehäuse haben die Ingenieure von Schaffner gute Arbeit  geleistet. Die konsequente Weiterentwicklung der Gehäusetechnik unter Anwendung von Materialwissen und Erkenntnissen aus Simulationen hat es ermöglicht, ein Stahlblechgehäuse mit 75 mm Tiefe bei einer Breite von nur 28 mm tiefzuziehen. Gegenüber Tiefziehgehäusen aus Aluminium haben die Stahlgehäuse eine um ca. Faktor 10 höhere Schirmungsleistung. Vor allem bei niederfre-quenten Magnetfeldern mit überlagerten Störungen, wie diese oft von Trafos und magnetischen Bauteilen im Gerät erzeugt werden, unterbindet das Stahlgehäuse bei korrekter Montage sicher jegliche Verkopplung mit den Filter-Drosseln und stellt so die Wirksamkeit des Filters sicher. Dies ist besonders bei den zweistufigen Filtern mit ihren hohen Dämpfungswerten wichtig.

 

Zweistufiges Filter FN 9290 mit bis zu 80 dBuV Dämpfung

Schaffner_TA_Technical_contribution_FN9280_9290_8.jpgFN 9290 Standardtyp (B-Typ ohne Y-Kondensatoren)

Die Aussenmasse der zweistufigen Version FN 9290 sind baugleich mit der einstufigen Version mit Erdleiterdrossel. Für die neue zweistufige Familie wurde ein Filter entwickelt, das die gleichen Ableitströme wie die FN 9280 hat und trotzdem in der Gleichtaktunterdrückung
(Kurve B) mit bis zu 80 dBuV eine verbesserte Dämpfung aufweist.

 

"Typische Dämpfung"Schaffner_TA_Technical_contribution_FN9280_9290_9.jpg

Um die Unterscheide in der Dämpfung der einzelnen Filterversionen aufzuzeigen, werden hier die 1A-Varianten miteinander verglichen. Die Gleichtaktunterdrückung (Kurve B) nach CISPR 17 der zweistufigen Filtervariante FN 9290 hat in dem für die Gleichtaktunterdrückung wichtigen Frequenzbereich zwischen 1 MHz und 30 MHz eine um bis zu 20 dB höhere Dämpfung. Bei der Gegentaktunterdrückung (Kurve A) liegt die Dämpfung der zweistufigen Filtervariante bei  150 kHz – dem Startwert in den Fachgrundnormen für leitungsgebundene Störungen – um  ca. 20 dB höher.

 

Verbesserte Dämpfungswerte auch beim zweistufigen Medizinal-Filter
"Typische Dämpfung"

Schaffner_TA_Technical_contribution_FN9280_9290_10.jpg

Bei medizinischen Geräten mit Patientenkopplung ist der Ableitstrom am meisten beschränkt. Hier kommen die B-Varianten der Filtermodule zum Einsatz. Durch das Fehlen der Y-Kondensa-toren wurden extrem niedrige Werte für den Ableitstrom erreicht, aber auch die Gleichtaktun-terdrückung im oberen Frequenzbereich reduziert. Die zweistufige Version FN 9290B erzielt für Frequenzen >1 MHz eine ca. 10 dB höhere Gleichtaktunterdrückung (Kurve B) als das einstufige Medizinal-Filter (FN 9280B). Bei der Gegentaktunterdrückung (Kurve A) verhalten sich die B-Typen fast identisch wie die Standard-Ausführungen.

 

Neue Anwendungsfelder dank nahezu unbegrenzter Flexibilität

Die Kombination des IEC-Steckers mit dem Filtermodul ist aus EMV-Gesichtspunkten ideal, weil hier kein Risiko der Einkopplung in die entstörten Netzleitungen nach dem Filter möglich ist. Vor allem die zweistufige Ausführung der neuen IEC-Steckerfilter-Module erschliesst neue Anwendungsfelder, die bisher nur mit Chassis-Einbaufiltern gelöst werden konnten.
Damit FN 9280E und FN 9290 als Upgrade von FN 9280 bei Anwendungen mit höheren Emissionen problemlos eingesetzt werden können, empfiehlt es sich, ihre längere Einbautiefe von Beginn an vorzusehen. Das ermöglicht Geräte-Designern die volle Flexibilität bei der EMV-Filterauswahl und senkt das Risiko bei der EMV-Prüfung von Gerätefamilien mit verschie-den Varianten in Bezug auf Leistung und Ausstattung.

Die Filterfamilien erfüllen die Sicherheitsstandards für die meisten Anwendungen für elektroni-sche Geräte wie Netzteile, EDV-Systeme, Büroeinrichtungen oder Test- und Messgeräte. IEC/ EN 61010, der Sicherheits-Standard für Mess- und Prüfgeräte, elektrische Steuer- und Regel-geräte, elektrische Laborgeräte sowie In-vitro-Diagnostik Geräte, fordert in den meisten Fällen einen zweipoligen Netzschalter. Der zweipolige Sicherungshalter stellt hundertprozentig sicher, dass beim Auftreten eines Einzelfehlers keine berührbaren Teile gefährlich aktiv werden können, und erfüllt mit PC3 die höchste Kategorie des Berührschutzes.
Die aktuelle Ausgabe 3.1 der IEC 60601-1, der Sicherheitsnorm für medizinische elektrische Geräte, verlangt von den Herstellern eine Risiko-Analyse nach IEC 61508 mit Abschätzung und Bewertung. Mit den neuen Filtermodul-Serien können die Risiken auf ein Minimum reduziert werden.

Schaffner_TA_Technical_contribution_FN9280_9290_11.jpg

 

Je nach Kategorie der Anwendung können die Standard- oder Medizinal-Ausführungen für medizinische elektrische Geräte eingesetzt werden. Bei Spritzenpumpen, Beatmungsgeräten, Bestrahlungslampen, Laser oder medizinische Überwachungsgeräten sowie alle medizinisch elektrischen Geräten, welche unmittelbar mit dem Patienten verbunden sind, kommen die Medizinal-Ausführungen (B-Typen) mit Ihrem Ableitstrom unter 5 uA zum Zug. Neben den Anforderungen an den Ableitstrom fordern die Sicherheitsnormen IEC/EN 60601-1 auch  höhere Luft- und Kriechstrecken und eine höhere Spannungsfestigkeit. Für die B-Typen wurde dies im Rahmen der Zulassung von einem unabhängigen, zertifizierten Testlabor bestätigt. Die neuen Filtermodulserien sind daher besonders für alle Produkte geeignet, bei denen eine Risikoanalyse im anzuwendenden Sicherheitsstandard verlangt wird.

 

Strombereich und Zulassungen

Die neuen Baureihen sind für Ströme von 1 bis 10 A und Einphasennetze bis 250 VAC ausgelegt. Die Filter sind für den weltweiten Einsatz nach UL, CSA, ENEC und CQC geprüft und sind RoHS-und REACH-konform. 

Die FN9280/90 sind nicht nur für den Einsatz in Audio-/Video- und IT-Geräten geeignet, sondern auch nach bestimmten Teilen der IEC 62368-1 geprüft. Dies ermöglicht eine einfache Zertifizierung nach dem neuen gefahrgutbasierten Standard für die genannten Anwendungen. Darüber hinaus erfüllen die Filter die Anforderungen der IEC 60601-1 und können in medizinischen Anwendungen eingesetzt werden, wobei der Ableitstrom stark eingeschränkt ist.

 

Kombination mit verriegelbarem Netzkabel vereinfacht konstruktiven Aufwand

Der Vorteil eines standardisierten IEC-Steckers ist weltweiter Bekanntheitsgrad und Anerken-nung. Vor allem im IT-Bereich ist der Typ C14 weit verbreitet. Gerätehersteller können mit einer Ausführungsvariante des Gerätes und einem länderspezifischen Netzkabel den globalen Markt bedienen, was die Geräte-Zulassung in vielen Fällen vereinfacht. In der IEC 60320,
dem Standard für IEC Stecker, ist keine Verriegelung vorgesehen. Passend zu allen Filtern und Filtermodulen mit standardisierten C14-Steckern bietet Schaffner die Netzkabelserie IL13 als Anschluss-Lösung mit Verriegelung an.

Werden IEC-Steckerfilter in Kombination mit den verriegelbaren Kabelfamilien IL anstelle Festverdrahtung mit gesonderter Zugentlastung eingesetzt, vereinfacht das den Aufwand für Konstruktion, Montage und Zulassung in vielen Fällen. Anwendungsbeispiele sind vibrations-starke Anwendungen oder Produkte, bei denen die Produktnorm bei der Sicherheitsprüfung der Netzleitung eine Zugprüfung vorschreibt, wie z. B. bei Haushaltsgeräten wie Geschirrspüler oder Klimageräte, die nach IEC/EN 60335-1 geprüft werden.

Die Verwendung der Netzkabelfamilie IL13 in Kombination mit den neuen IEC-Steckerfilter-Modulen erfordert weder Modifikationen am Filter, noch zeitaufwendige Montagearbeiten für Verriegelungs-Vorrichtungen und kann jederzeit einfach nachgerüstet werden, da die Verriegelung mit jedem handelsüblichen Standard-IEC-Stecker funktioniert.

Diesen Post teilen: