CN104779974B - 网络传输的电磁干扰抑制装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种网络传输的电磁干扰抑制装置与方法,所述装置包含:一第一变压器、一第二变压器、一第一电路端电感元件及一第二电路端电感元件。所述第一变压器包含一第一电路端中央抽头与一第一缆线端中央抽头,分别用来经由两个第一电路端信号抽头接收一第一电路信号,以及经由两个第一缆线端信号抽头接收一第一缆线信号。所述第二变压器包含一第二电路端中央抽头与一第二缆线端中央抽头,分别用来经由两个第二电路端信号抽头接收一第二电路信号,以及经由两个第二缆线端信号抽头接收一第二缆线信号。所述第一电路端电感元件用来抑制该第一电路信号的共模噪声。所述第二电路端电感元件用来抑制该第二电路信号的共模噪声。

Description

网络传输的电磁干扰抑制装置与方法
技术领域
本发明关于电磁干扰抑制装置与方法,尤其关于网络传输的电磁干扰抑制装置与方法。
背景技术
由于一网络传输的非屏蔽式双绞线(Unshielded Twisted Pair Cable)容易因共模噪声(Common Mode Noise)影响而伴随电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI),一共模终止(Common Mode Termination)设计因而用来抑制电磁干扰。共模终止藉由消耗双绞线上的共模能量以达成上述目的,通常将连接双绞线的变压器的其中一绕组的中央抽头经由一匹配电阻(例如一75欧姆的电阻)与一电容耦接至一接地端以消耗共模能量,然而此种作法成效不佳,部分要求严格的设计甚至需采用较昂贵的高性能变压器方能使电磁干扰的测试符合要求。
更多先前技术可由下列文献得知:公开号I318063的台湾专利。
发明内容
鉴于先前技术的缺陷,本发明的一目的在于提供一种网络传输的电磁干扰抑制装置与方法,以改善先前技术。
本发明公开了一种网络传输的电磁干扰抑制装置,其一实施例包含:一第一变压器、一第二变压器、一第一电路端电感元件以及一第二电路端电感元件。所述第一变压器包含一第一电路端中央抽头与一第一缆线端中央抽头,分别用来经由两个第一电路端信号抽头接收一第一电路信号,以及经由两个第一缆线端信号抽头接收一第一缆线信号。所述第二变压器包含一第二电路端中央抽头与一第二缆线端中央抽头,分别用来经由两个第二电路端信号抽头接收一第二电路信号,以及经由两个第二缆线端信号抽头接收一第二缆线信号。所述第一电路端电感元件耦接于第一电路端中央抽头与一系统接地端之间,用来抑制该第一电路信号的共模噪声。所述第二电路端电感元件耦接于第二电路端中央抽头与系统接地端之间,用来抑制该第二电路信号的共模噪声,其中该第一与第二电路端电感元件相互独立且分开运作。
上述网络传输的电磁干扰抑制装置的另一实施例包含:一第一变压器;一第一缆线端电感元件;以及一第一电路端电感元件。所述第一变压器包含一第一缆线端中央抽头与一第一电路端中央抽头,分别用来经由两个第一缆线端信号抽头接收一第一缆线信号,以及经由两个第一电路端信号抽头接收一第一电路信号。所述第一缆线端电感元件耦接于第一缆线端中央抽头与一设备接地端之间,分别用来抑制该第一缆线信号的共模噪声。所述第一电路端电感元件耦接于第一电路端中央抽头与一系统接地端之间,用来抑制该第一电路信号的共模噪声。
本发明另公开一种网络传输的电磁干扰抑制方法,可决定抑制电磁干扰的电感元件的感抗。所述方法的一实施例包含:将一第一变压器的一第一中央抽头电性连接至少一第一电感元件,并将该第一变压器的两个第一信号抽头电性连接一第一对线;将一第二变压器的两个第二信号抽头电性连接一第二对线;将一第三变压器的两个第三信号抽头电性连接一第三对线;将一第四变压器的两个第四信号抽头电性连接一第四对线;依据该第一对线与第二对线所构成的特性阻抗、该第一对线与该第二及第三对线的并联所构成的特性阻抗、该第一对线与该第二、第三及第四对线的并联所构成的特性阻抗、以及该第一与第二对线的并联及该第三、第四对线的并联所构成的特性阻抗的至少其中之一来决定第一电感元件的感抗。
有关本发明的特征、实作与功效,兹配合图式作优选实施例详细说明如下。
附图说明
[图1]为本发明的网络传输的电磁干扰抑制装置的一实施例的示意图;
[图2]为本发明的网络传输的电磁干扰抑制装置的另一实施例的示意图;
[图3]为本发明的网络传输的电磁干扰抑制装置的又一实施例的示意图;
[图4]为本发明的网络传输的电磁干扰抑制装置的再一实施例的示意图;以及
[图5]为本发明的网络传输的电磁干扰抑制方法的一实施例的流程图。
具体实施方式
以下说明内容的技术用语是参照本技术领域的习惯用语,如本说明书对部分用语有加以说明或定义,该部分用语的解释应以本说明书的说明或定义为准。
本发明包含网络传输的电磁干扰抑制装置与方法,可应用于一集成电路(例如一以太网络集成电路)或一系统装置(例如一以太网络装置),且在实施为可能的前提下,本技术领域具有通常知识者能够依本说明书的公开选择等效的元件来实现本发明。由于本发明的装置所包含的部分元件单独而言可能为已知元件,因此在不影响该装置发明的充分公开及可实施性的前提下,以下说明对于已知元件的细节将予以节略。另外,本发明的方法可以是软件及/或固件的形式,可藉由本发明的装置或其等效装置来执行,在符合公开及可实施性要求的前提下,关于方法发明的说明将着重于步骤而非硬件。再者,在实施为可能的前提下,本技术领域人士可依本发明的公开内容及自身的需求选择性地实施任一实施例的部分或全部技术特征,或者选择性地实施复数个实施例的部分或全部技术特征的组合,藉此增加本发明实施时的弹性。
请参阅图1,其是本发明的网络传输的电磁干扰抑制装置的一实施例的示意图。如图1所示,本实施例的电磁干扰抑制装置100包含:一第一变压器110;一第二变压器120;一第一电路端电感元件130;以及一第二电路端电感元件140,其中电路端是指一变压器耦接一电路板的侧。所述第一变压器110包含一第一电路端中央抽头112与一第一缆线端中央抽头114,分别用来经由两个第一电路端信号抽头116接收一第一电路信号,以及经由两个第一缆线端信号抽头118接收一第一缆线信号,其中缆线端是指一变压器耦接一传输缆线的侧。所述第二变压器120包含一第二电路端中央抽头122与一第二缆线端中央抽头124,分别用来经由两个第二电路端信号抽头126接收一第二电路信号,以及经由两个第二缆线端信号抽头128接收一第二缆线信号。所述第一电路端电感元件130耦接于第一电路端中央抽头112与一系统接地端(System Ground)之间,用来抑制第一电路信号的共模噪声以减少电磁干扰。所述第二电路端电感元件140耦接于第二电路端中央抽头122与系统接地端之间,用来抑制第二电路信号的共模噪声以减少电磁干扰。本实施例中,第一与第二电路端电感元件130、140相互独立且分开运作;而于一替代实施例中,电磁干扰抑制装置100仅包含第一与第二电路端电感元件130、140的其中之一,其余不变。
图2是本发明的电磁干扰抑制装置的另一实施例的示意图,本实施例的电磁干扰抑制装置200除包含图1的元件外,进一步包含:一第一缆线端电感元件210与一第二缆线端电感元件220。第一缆线端电感元件210耦接于第一缆线端中央抽头114与一设备接地端(Chassis Ground)之间,用来抑制第一缆线信号的共模噪声以减少电磁干扰;第二缆线端电感元件220耦接于第二缆线端中央抽头124与该设备接地端之间,用来抑制第二缆线信号的共模噪声以减少电磁干扰。该第一与第二电感元件210、220相互独立且分开运作;然而在一替代实施例中,电磁干扰抑制装置200仅包含第一与第二缆线端电感元件210、220的其中之一,其余不变。另外,上述设备接地端与前述系统接地端不同;然而在实施为可行的前提下,两个接地端可以是共用的接地路径。
图3是本发明的电磁干扰抑制装置的又一实施例的示意图,相较于图2的实施例,本实施例的电磁干扰抑制装置300进一步包含:一第三变压器310;一第四变压器320;一第三电路端电感元件330;以及一第四电路端电感元件340。所述第三变压器310包含一第三电路端中央抽头312与一第三缆线端中央抽头314,分别用来经由两个第三电路端信号抽头316接收一第三电路信号,以及经由两个第三缆线端信号抽头318接收一第三缆线信号。所述第四变压器320包含一第四电路端中央抽头322与一第四缆线端中央抽头324,用来经由两个第四电路端信号抽头326接收一第四电路信号,以及经由两个第四缆线端信号抽头328接收一第四缆线信号。所述第三电路端电感元件330耦接于第三电路端中央抽头312与前述系统接地端之间,用来抑制第三电路信号的共模噪声。所述第四电路端电感元件340耦接于第四电路端中央抽头322与该系统接地端之间,用来抑制第四电路信号的共模噪声。类似地,本实施例的第三与第四电路端电感元件330、340相互独立且分开运作;而在一替代实施例中,电磁干扰抑制装置300仅包含第三与第四电路端电感元件330、340的其中之一,其余不变。
图4是本发明的电磁干扰抑制装置的再一实施例的示意图,本实施例的电磁干扰抑制装置400除包含图3的元件外,进一步包含:一第三缆线端电感元件410与一第四缆线端电感元件420。第三缆线端电感元件410耦接于第三缆线端中央抽头314与前述设备接地端之间,用来抑制第三缆线信号的共模噪声。第四缆线端电感元件420耦接于该第四缆线端中央抽头324与该设备接地端之间,用来抑制第四电路信号的共模噪声。上述第三与第四缆线端电感元件410、420相互独立且分开运作;然而在一替代实施例中,电磁干扰抑制装置400仅包含第三与第四缆线端电感元件410、420的其中之一,其余不变。
前述各实施例可进一步包含一高压测试电路以进行高压测试,举例而言,图1的实施例可于第一及/或第二缆线端电感元件与设备接地端之间设置一高压测试电路以供高压测试。另外,前述各实施例的电感元件可以是一般电感或磁珠电感(Bead),可采用固定电感或可调电感,且各电感元件可以内含于变压器中或是外接至变压器。再者,各电感元件与接地端之间可设置其它电路(例如电容或保护电路)。最后,如前文所述,各实施例的技术特征在实施为可能的前提下可由本领域人士依据本说明书的教导加以搭配组合,其中变压器的数量可以是一个或多个,且一变压器的两个端的绕组的中央抽头可分别连接一电路端电感元件以及一缆线端电感元件。
除电磁干扰抑制装置外,本发明同时公开一种网络传输的电磁干扰抑制方法,可决定用来抑制电磁干扰的电感元件的感抗。如图5所示,该方法包含下列步骤:
步骤S510:将一第一变压器的至少一第一中央抽头(例如一电路端或缆线端中央抽头)电性连接至少一第一电感元件(例如一固定或可调电感),并将该第一变压器的两个第一信号抽头电性连接一第一对线。
步骤S520:将一第二变压器的两个第二信号抽头电性连接一第二对线。
步骤S530:将一第三变压器的两个第三信号抽头电性连接一第三对线。
步骤S540:将一第四变压器的两个第四信号抽头电性连接一第四对线。
步骤S550:考虑到共模噪声的可能情形,依据第一对线与第二对线所构成的特性阻抗Z1-2(对应共模噪声存在于第一对线与第二对线之间的情形)、第一对线与第二及第三对线的并联所构成的特性阻抗Z1-2,3(对应共模噪声存在于第一对线与第二、三对线的组合之间的情形)、第一对线与第二、第三及第四对线的并联所构成的特性阻抗Z1-2,3,4(对应共模噪声存在于第一对线与第二、三、四对线的组合之间的情形)、以及第一与第二对线的并联及第三与第四对线的并联所构成的特性阻抗Z1,2-3,4(对应共模噪声存在于第一、二对线的组合与第三、四对线的组合之间的情形)的至少其中之一来决定该至少一第一电感元件的感抗,其中每个特性阻抗可以是额定值、实际量测值或依每对线的阻抗及其前后端电路的相关阻抗所推导而得的值。
承上所述,除第一变压器外,任一其它变压器的中央抽头亦可连接电感元件以抑制共模噪声,且电感元件的感抗同样可通过类似方式来决定。举例而言,上述方法可进一步包含下列步骤:将第二变压器的至少一第二中央抽头电性连接至少一第二电感元件;将该第三变压器的至少一第三中央抽头电性连接至少一第三电感元件;将该第四变压器的至少一第四中央抽头电性连接至少一第四电感元件;以及依据前述四个特性阻抗Z1-2、Z1-2,3、Z1-2,3,4、Z1,2-3,4的至少其中之一来决定第二、第三与第四电感元件的感抗。举例而言,在不考虑其它环境阻抗(例如电路板走线(Trace)阻抗及变压器阻抗等)影响的简单情况下,假定上述例子中第一、第二、第三及第四电感元件的感抗均为Z,则当共模噪声主要存在于第一与第二对线之间时,传输缆线(亦即第一至第四对线所构成的缆线,例如以太网络的双绞线)所看到的等效阻抗为Z+Z=2Z,此时若此等效阻抗2Z等于第一与第二对线所构成的特性阻抗Z1-2,亦即Z=(Z1-2)/2时,共模噪声即能因阻抗匹配而被有效抑制;类似地,当共模噪声主要存在于第一、二对线的组合与第三、四对线的组合之间时,传输缆线所看到的等效阻抗为[1/(Z+Z)]+[1/(Z+Z)]=(Z/2)+(Z/2)=Z,此时若此等效阻抗Z等于第一与第二对线的并联及第三与第四对线的并联所构成的特性阻抗Z1,2-3,4,共模噪声即能被有效抑制;其它情形可依上述说明类推。当然,本方法发明亦可进一步将电路板走线、变压器等等纳入考虑来决定电感元件的感抗,由于电路板走线的影响较小而变压器的影响可由本领域人士依电路架构以及元件与电性参数自行推导而得,因此细节说明在此予以节略。
综上所述,本发明的网络传输的电磁干扰抑制装置与方法包含至少下列优点:可有效减少共模噪声以电磁干扰;能适当决定电感元件的感抗;以及可在兼顾成本效益下容易达成。
虽然本发明的实施例如上所述,然而这些实施例并非用来限定本发明,本技术领域具有通常知识者可依据本发明的明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化,凡此种种变化均可能属于本发明所寻求的专利保护范畴,换言之,本发明的专利保护范围须视本说明书的申请专利范围所界定的为准。
【符号说明】
100 电磁干扰抑制装置
110 第一变压器
112 第一电路端中央抽头
114 第一缆线端中央抽头
116 第一电路端信号抽头
118 第一缆线端信号抽头
120 第二变压器
122 第二电路端中央抽头
124 第二缆线端中央抽头
126 第二电路端信号抽头
128 第二缆线端信号抽头
130 第一电路端电感元件
140 第二电路端电感元件
200 电磁干扰抑制装置
210 第一缆线端电感元件
220 第二缆线端电感元件
300 电磁干扰抑制装置
310 第三变压器
312 第三电路端中央抽头
314 第三缆线端中央抽头
316 第三电路端信号抽头
318 第三缆线端信号抽头
320 第四变压器
322 第四电路端中央抽头
324 第四缆线端中央抽头
326 第四电路端信号抽头
328 第四缆线端信号抽头
330 第三电路端电感元件
340 第四电路端电感元件
400 电磁干扰抑制装置
410 第四缆线端电感元件
420 第四缆线端电感元件
S510 将一第一变压器的至少一第一中央抽头电性连接至少一第一电感元件,并将该第一变压器的两个第一信号抽头电性连接一第一对线
S520将一第二变压器的两个第二信号抽头电性连接一第二对线
S530将一第三变压器的两个第三信号抽头电性连接一第三对线
S540将一第四变压器的两个第四信号抽头电性连接一第四对线
S550依据该四个对线所构成的特性阻抗Z1-2、Z1-2,3、Z1-2,3,4、Z1,2-3,4的至少其中之一来决定该至少一第一电感元件的感抗。

Claims (9)

1.一种网络传输的电磁干扰抑制装置,包含:
一第一变压器,包含一第一电路端中央抽头与一第一缆线端中央抽头,分别用来经由两个第一电路端信号抽头接收一第一电路信号,以及经由两个第一缆线端信号抽头接收一第一缆线信号;
一第二变压器,包含一第二电路端中央抽头与一第二缆线端中央抽头,分别用来经由两个第二电路端信号抽头接收一第二电路信号,以及经由两个第二缆线端信号抽头接收一第二缆线信号;
一第一电路端电感元件,耦接于所述第一电路端中央抽头与一系统接地端之间,用来抑制所述第一电路信号的共模噪声;以及
一第二电路端电感元件,耦接于所述第二电路端中央抽头与所述系统接地端之间,用来抑制所述第二电路信号的共模噪声,
其中所述第一与第二电路端电感元件相互独立。
2.根据权利要求1所述的电磁干扰抑制装置,进一步包含:
一第一缆线端电感元件,耦接于所述第一缆线端中央抽头与一设备接地端之间,用来抑制所述第一缆线信号的共模噪声;以及
一第二缆线端电感元件,耦接于所述第二缆线端中央抽头与所述设备接地端之间,用来抑制所述第二缆线信号的共模噪声,
其中所述第一与第二缆线端电感元件相互独立。
3.根据权利要求2所述的电磁干扰抑制装置,进一步包含:
一第三变压器,包含一第三电路端中央抽头与一第三缆线端中央抽头,分别用来经由两个第三电路端信号抽头接收一第三电路信号,以及经由两个第三缆线端信号抽头接收一第三缆线信号;
一第四变压器,包含一第四电路端中央抽头与一第四缆线端中央抽头,分别用来经由两个第四电路端信号抽头接收一第四电路信号,以及经由两个第四缆线端信号抽头接收一第四缆线信号;
一第三电路端电感元件,耦接于所述第三电路端中央抽头与所述系统接地端之间,用来抑制所述第三电路信号的共模噪声;以及
一第四电路端电感元件,耦接于所述第四电路端中央抽头与所述系统接地端之间,用来抑制所述第四电路信号的共模噪声,
其中所述第一、第二、第三与第四电路端电感元件相互独立。
4.根据权利要求3所述的电磁干扰抑制装置,进一步包含:
一第三缆线端电感元件,耦接于所述第三缆线端中央抽头与所述设备接地端之间,用来抑制所述第三缆线信号的共模噪声;以及
一第四缆线端电感元件,耦接于所述第四缆线端中央抽头与所述设备接地端之间,用来抑制所述第四缆线信号的共模噪声,
其中所述第一、第二、第三与第四缆线端电感元件相互独立。
5.根据权利要求2所述的电磁干扰抑制装置,进一步包含:一高压测试电路,耦接于所述第一及/或第二缆线端电感元件与所述设备接地端之间,用来进行高压测试。
6.根据权利要求1所述的网络传输的电磁干扰抑制装置,其中所述第一及第二电路端电感元件的种类为磁珠电感。
7.一种网络传输的电磁干扰抑制装置,包含:
一第一变压器,包含一第一缆线端中央抽头与一第一电路端中央抽头,分别用来经由两个第一缆线端信号抽头接收一第一缆线信号,以及经由两个第一电路端信号抽头接收一第一电路信号;
一第一缆线端电感元件,耦接于所述第一缆线端中央抽头与一设备接地端之间,用来抑制所述第一缆线信号的共模噪声;以及
一第一电路端电感元件,耦接于所述第一电路端中央抽头与一系统接地端之间,用来抑制所述第一电路信号的共模噪声。
8.一种网络传输的电磁干扰抑制方法,包含:
将一第一变压器的至少一第一中央抽头电性连接至少一第一电感元件,并将所述第一变压器的两个第一信号抽头电性连接一第一对线;
将一第二变压器的两个第二信号抽头电性连接一第二对线;
将一第三变压器的两个第三信号抽头电性连接一第三对线;
将一第四变压器的两个第四信号抽头电性连接一第四对线;以及
依据所述第一对线与第二对线所构成的特性阻抗、所述第一对线与所述第二及第三对线的并联所构成的特性阻抗、所述第一对线与所述第二、第三及第四对线的并联所构成的特性阻抗、以及所述第一与第二对线的并联及所述第三、第四对线的并联所构成的特性阻抗的至少其中之一来决定所述至少一第一电感元件的感抗,其中,
所述第一变压器的至少一第一中央抽头包括一第一缆线端中央抽头与一第一电路端中央抽头;并且
所述至少一第一电感元件包括耦接于所述第一电路端中央抽头与一系统接地端之间的电感元件。
9.根据权利要求8所述的电磁干扰抑制方法,进一步包含:
将所述第二变压器的至少一第二中央抽头电性连接至少一第二电感元件;
将所述第三变压器的至少一第三中央抽头电性连接至少一第三电感元件;
将所述第四变压器的至少一第四中央抽头电性连接至少一第四电感元件;以及
依据四个所述特性阻抗的至少其中之一来决定所述第二、第三与第四电感元件的感抗。
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