CN108417935A - 平面滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种平面滤波器，属于共模电感滤波器技术领域。本发明包括由环形磁芯和柱形磁芯构成的磁芯主体，柱形磁芯位于环形磁芯内，环形磁芯的中间设置有两块电路板，电路板上开设有供柱形磁芯通过的圆孔，沿圆孔周缘向外设置有螺旋线状的铜箔线圈，铜箔线圈印刷于电路板上；上下两个铜箔线圈产生同方向的磁场，磁芯主体与铜箔线圈构成共模电感；电路板上焊接有元器件，元器件包括贴片X电容、贴片Y电容以及贴片电阻。本发明制作成非常薄的片状，减少滤波器的体积；利用电路板直接印刷和贴片方式，减少生产成本，允许通过较大的电流通过，克服单一贴片电容容量限制，满足容量要求。

Description

平面滤波器
技术领域
本发明涉及一种平面滤波器，属于共模电感滤波器技术领域。
背景技术
现有滤波器包括由基座、磁芯主体和线圈绕组构成的电感，以及插接式的电容与电阻。现有滤波器的改进点主要集中于电感部分，电感部分采用的最多的还是立式结构。在专利ZL201520142180.7《共模噪声滤波器》中提出了一种片状的滤波器，其为了衰减共模噪声，在滤波器中设置有两层共模滤波器部，共模滤波器部设置有螺旋线状的线圈导体和开孔。但是其结构极为复杂，采用了上下共计九层结构，增加了生产成本；牺牲了允许通过的电流大小换取了体积上的缩小，得不偿失。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种新型的平面滤波器，其目的是在满足滤波器体积缩小的同时，实现通过电流的增加，并且降低了生产成本。
本发明所述的平面滤波器，包括由环形磁芯和柱形磁芯构成的磁芯主体，柱形磁芯位于环形磁芯内，环形磁芯的中间设置有两块电路板，电路板上开设有供柱形磁芯通过的圆孔，沿圆孔周缘向外设置有螺旋线状的铜箔线圈，铜箔线圈印刷于电路板上；上下两个铜箔线圈产生同方向的磁场，磁芯主体与铜箔线圈构成共模电感；电路板上焊接有元器件，元器件包括贴片X电容、贴片Y电容以及贴片电阻。
进一步地，所述电路板包括电路板Ⅰ和电路板Ⅱ，两者之间相互平行且存在间隙。
进一步地，所述电路板Ⅰ上设置有五块贴片X电容Ⅰ和一块贴片电阻，其中五块贴片X电容Ⅰ并联使用。
进一步地，所述电路板Ⅱ上设置有七块贴片X电容Ⅱ和两块贴片Y电容，其中七块贴片X电容Ⅱ并联使用。
进一步地，所述电路板Ⅰ和电路板Ⅱ通过五根连接柱相固定，连接柱分别连接贴片X电容Ⅰ、贴片X电容Ⅱ、贴片Y电容、贴片电阻和接地线。
进一步地，所述电路板Ⅰ和电路板Ⅱ中，其中一块连接零线，另一块连接火线。
进一步地，所述元器件与共模电感构成共模电感滤波器电路拓扑，共模电流先经过贴片X电容Ⅰ，其次是电路板中间的共模电感，然后是贴片X电容Ⅱ、贴片Y电容以及贴片电阻。
进一步地，所述环形磁芯包括半环形磁芯Ⅰ和半环形磁芯Ⅱ，柱形磁芯包括柱形磁芯Ⅰ和柱形磁芯Ⅱ，在电路板Ⅰ上方的磁芯主体包括半环形磁芯Ⅰ和柱形磁芯Ⅰ，电路板Ⅱ下方的磁芯主体包括半环形磁芯Ⅱ和柱形磁芯Ⅱ；半环形磁芯Ⅰ沿柱形磁芯Ⅰ对称设置，半环形磁芯Ⅱ沿柱形磁芯Ⅱ对称设置。
进一步地，所述半环形磁芯Ⅰ和半环形磁芯Ⅱ相粘接构成闭合的磁路时，柱形磁芯Ⅰ和柱形磁芯Ⅱ相粘接构成闭合的圆柱体。
进一步地，所述磁芯主体采用平面型的铁氧体。
本发明的有益效果是：采用本发明所述的平面滤波器，一方面可以制作成非常薄的片状，减少滤波器的体积；另一方面利用电路板直接印刷和贴片方式，减少生产成本。同时，本发明所述的平面滤波器，由于在电路板上焊接的元器件相互并联使用，允许通过较大的电流通过，克服单一贴片X电容容量限制，满足容量要求。
附图说明
图1是本发明的立体图。
图2是本发明的左视图。
图3是本发明的主视图。
图4是图2的A-A剖视图。
图5是图2的B-B剖视图。
图6是圆孔Ⅰ和圆孔Ⅱ的结构示意图。
图7是磁芯主体的结构示意图。
图中：1、电路板Ⅰ；2、电路板Ⅱ；3、半环形磁芯Ⅰ；4、半环形磁芯Ⅱ；5、铜箔线圈Ⅰ；6、贴片X电容Ⅰ；7、连接柱；8、贴片电阻；9、铜箔线圈Ⅱ；10、贴片X电容Ⅱ；11、贴片Y电容；12、圆孔Ⅰ；13、圆孔Ⅱ；14、柱形磁芯Ⅰ；15、柱形磁芯Ⅱ。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。
本发明所述的平面滤波器，采用平面型的铁氧体磁芯主体，在磁芯主体的中间设置有两块电路板，电路板上焊接有贴片X电容、贴片Y电容11以及贴片电阻8，在电路板上印刷有替代铜线绕组的铜箔线圈。因此，本发明一方面可以制作成非常薄的片状，减少滤波器的体积；另一方面利用电路板直接印刷和贴片方式，减少生产成本。
如图1至图3所示，本发明主要包括两大部分，一部分是磁芯主体，另一部分是电路板。其中磁芯主体又包括环形磁芯和柱形磁芯，电路板包括电路板Ⅰ1和电路板Ⅱ2。环形磁芯构成闭合环形，位于电路板Ⅰ1和电路板Ⅱ2外侧，柱形磁芯则贯穿电路板Ⅰ1和电路板Ⅱ2中心。柱形磁芯位于环形磁芯的内内部，柱形磁芯一端位于环形磁芯内壁上侧的中心，另一端位于内壁下侧的中心。在电路板Ⅰ1中心处设置有圆孔Ⅰ12，电路板Ⅱ2中心处设置有圆孔Ⅱ13。柱形磁芯贯穿圆孔Ⅰ12和圆孔Ⅱ13。
电路板Ⅰ1和电路板Ⅱ2中，其中一块连接零线，另一块连接火线，因此电路板Ⅰ1和电路板Ⅱ2并不直接相连，两者之间相互平行且存在一定距离。电路板Ⅰ1和电路板Ⅱ2通过连接柱7相固定。
图4是图2的A-A剖视图，由图4可知，接线柱设置有五根。五根分别连接：贴片X电容Ⅰ6、贴片X电容Ⅱ10、贴片Y电容11、贴片电阻8和接地线。在A-A剖视图给出的电路板Ⅰ1上设置有五块贴片X电容Ⅰ6和一块贴片电阻8，其中五块贴片X电容Ⅰ6并联使用。因为贴片X电容Ⅰ6所需要的容量较大，单一贴片X电容Ⅰ6最大只能到56nF，无法达到470nF的要求，因此需要并联使用。
电路板Ⅰ1中的中心处设置有圆孔Ⅰ12，圆孔Ⅰ12与柱形磁芯同轴设置，柱形磁芯紧贴圆孔外沿，与外沿处的螺旋线状的铜箔线圈Ⅰ5相接触。在电路板Ⅰ1的两侧还设置有环形磁芯，环形磁芯覆盖铜箔线圈Ⅰ5的全部范围。
同样，图5是图2的B-B剖视图，由图5可知，电路板Ⅱ2上设置有七块贴片X电容Ⅱ10和两块贴片Y电容11，其中七块贴片X电容Ⅱ10并联使用。因为贴片X电容Ⅱ10所需要的容量较大，单一贴片X电容Ⅱ10最大只能到56nF，无法达到680nF的要求，因此需要并联使用。贴片Y电容11一般都是两两配对，需要串联连接到火线、零线之间并将两个贴片Y电容11的中点通过连接柱7接地。加上二两个贴片Y电容11对共模干扰噪声的滤波作用，使共模干扰得到了明显的抑制。
通过电路板Ⅰ1和电路板Ⅱ2上的元器件，以及磁芯主体的配合，实现完整的平面滤波器的共模电感滤波器电路拓扑。该共模电感滤波器电路拓扑先经过贴片X电容Ⅰ6，其次是电路板中间的共模电感，然后是贴片X电容Ⅱ10、贴片Y电容11以及贴片电阻8。
如图6所示，在电路板Ⅰ1上设置有代替铜线绕组的铜箔线圈Ⅰ5，铜箔线圈Ⅰ5采用螺旋线结构，其起始位置从圆孔Ⅰ12外沿开始，一直延伸到螺旋线的最外圈结束。同理，在电路板Ⅱ2上也设置有相似结构的铜箔线圈Ⅱ9。柱形磁芯贯穿带有铜箔线圈Ⅰ5的电路板Ⅰ1、带有铜箔线圈Ⅱ9的电路板Ⅱ2，相当于在柱形磁芯外侧缠绕有一圈铜线绕组，构成共模电感。共模电流在共模电感器中同方向，铜箔线圈Ⅰ5和铜箔线圈Ⅱ9内产生同方向的磁场，这时增大了线圈铜箔线圈Ⅰ5、铜箔线圈Ⅱ9电感量，也就是增大了对共模电流的感抗，使共模电流受到了更大的抑制，达到衰减共模电流的目的，起到了抑制共模干扰噪声的作用。
如图7所示，磁芯主体从功能上虽然分为环形磁芯和柱形磁芯，但是实际从结构上是分体式结构，为了便于与电路板相配合。在电路板Ⅰ1上方的磁芯主体包括半环形磁芯Ⅰ3和柱形磁芯Ⅰ14，电路板Ⅱ2下方的磁芯主体包括半环形磁芯Ⅱ4和柱形磁芯Ⅱ15，当半环形磁芯Ⅰ3和半环形磁芯Ⅱ4相粘接构成闭合的磁路时，柱形磁芯Ⅰ14和柱形磁芯Ⅱ15相粘接构成闭合的圆柱体。半环形磁芯Ⅰ3沿柱形磁芯Ⅰ14对称设置，半环形磁芯Ⅱ4沿柱形磁芯Ⅱ15对称设置。上半部分磁芯主体和下半部分磁芯主体相互扣合粘结，实现与电路板的连接。
本发明可广泛运用于共模电感滤波器场合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的专利涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种平面滤波器，包括由环形磁芯和柱形磁芯构成的磁芯主体，柱形磁芯位于环形磁芯内，其特征在于，环形磁芯的中间设置有两块电路板，电路板上开设有供柱形磁芯通过的圆孔，沿圆孔周缘向外设置有螺旋线状的铜箔线圈，铜箔线圈印刷于电路板上；上下两个铜箔线圈产生同方向的磁场，磁芯主体与铜箔线圈构成共模电感；电路板上焊接有元器件，元器件包括贴片X电容、贴片Y电容(11)以及贴片电阻(8)。
2.根据权利要求1所述的平面滤波器，其特征在于，所述电路板包括电路板Ⅰ(1)和电路板Ⅱ(2)，两者之间相互平行且存在间隙。
3.根据权利要求2所述的平面滤波器，其特征在于，所述电路板Ⅰ(1)上设置有五块贴片X电容Ⅰ(6)和一块贴片电阻(8)，其中五块贴片X电容Ⅰ(6)并联使用。
4.根据权利要求3所述的平面滤波器，其特征在于，所述电路板Ⅱ(2)上设置有七块贴片X电容Ⅱ(10)和两块贴片Y电容(11)，其中七块贴片X电容Ⅱ(10)并联使用。
5.根据权利要求4所述的平面滤波器，其特征在于，所述电路板Ⅰ(1)和电路板Ⅱ(2)通过五根连接柱(7)相固定，连接柱(7)分别连接贴片X电容Ⅰ(6)、贴片X电容Ⅱ(10)、贴片Y电容(11)、贴片电阻(8)和接地线。
6.根据权利要求2所述的平面滤波器，其特征在于，所述电路板Ⅰ(1)和电路板Ⅱ(2)中，其中一块连接零线，另一块连接火线。
7.根据权利要求1或6所述的平面滤波器，其特征在于，所述元器件与共模电感构成共模电感滤波器电路拓扑，共模电流先经过贴片X电容Ⅰ(6)，其次是电路板中间的共模电感，然后是贴片X电容Ⅱ(10)、贴片Y电容(11)以及贴片电阻(8)。
8.根据权利要求1所述的平面滤波器，其特征在于，所述环形磁芯包括半环形磁芯Ⅰ(3)和半环形磁芯Ⅱ(4)，柱形磁芯包括柱形磁芯Ⅰ(14)和柱形磁芯Ⅱ(15)，在电路板Ⅰ(1)上方的磁芯主体包括半环形磁芯Ⅰ(3)和柱形磁芯Ⅰ(14)，电路板Ⅱ(2)下方的磁芯主体包括半环形磁芯Ⅱ(4)和柱形磁芯Ⅱ(15)；半环形磁芯Ⅰ(3)沿柱形磁芯Ⅰ(14)对称设置，半环形磁芯Ⅱ(4)沿柱形磁芯Ⅱ(15)对称设置。
9.根据权利要求8所述的平面滤波器，其特征在于，所述半环形磁芯Ⅰ(3)和半环形磁芯Ⅱ(4)相粘接构成闭合的磁路时，柱形磁芯Ⅰ(14)和柱形磁芯Ⅱ(15)相粘接构成闭合的圆柱体。
10.根据权利要求9所述的平面滤波器，其特征在于，所述磁芯主体采用平面型的铁氧体。
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