CN115039187A - 共模扼流圈 - Google Patents

Abstract

一种共模扼流圈(200、1100)包括芯(240)。共模扼流圈(200、1100)还包括缠绕在芯(240)上的第一线圈(221)、第二线圈(222)、第三线圈(223)和第四线圈(224)。共模扼流圈(200、1100)操作用于衰减一对信号的任何共模分量。该对信号中的第一信号通过第一线圈至第四线圈(221、222、223、224)中的两个线圈，并且该对信号中的第二信号通过第一线圈至第四线圈(221、222、223、224)中的另外两个线圈，使得由第一信号产生的磁场的至少一部分具有与由第二信号产生的磁场的至少一部分的方向相同的方向。

Description

共模扼流圈

技术领域

本公开涉及电子组件领域，并且具体地涉及一种共模扼流圈。

背景技术

本节介绍可以促进更好地理解本公开的方面。因此，本节的陈述应该从这个角度阅读，而不应被理解为对现有技术中的内容或非现有技术中的内容的认可。

在电子产品中，扼流圈通常是用于在使电气线路中的直流电(DC)和较低频率的交流电(AC)通过时阻止高频的电感器。扼流圈通常由经常缠绕在磁芯上的绝缘线的线圈组成，尽管一些扼流圈由串在电线上的铁氧体材料的环形“珠”组成。扼流圈的阻抗随频率增加。扼流圈的低电阻使AC和DC二者通过，几乎没有功率损耗，但扼流圈的电抗限制通过的AC量。

两个线圈缠绕在单个芯上的共模(CM)扼流圈可用于抑制来自电源线的电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)，并且可用于防止电力电子设备发生故障。它使差分电流(相等但相反)通过，同时阻止共模电流。由于绕组为负耦合，由芯中差模(DM)电流产生的磁通量趋于相互抵消。因此，扼流圈对DM电流几乎没有电感或阻抗。然而，由于正耦合绕组的组合电感，CM电流具有高阻抗。CM扼流圈通常用于工业、电气和电信应用中，以消除或减少噪声和相关的电磁干扰。

发明内容

根据本公开的一些实施例，提供了一种共模扼流圈。

在一些实施例中，共模扼流圈包括：芯；第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈，缠绕在芯上，其中，共模扼流圈操作用于衰减一对信号的任何共模分量，其中，该对信号中的第一信号通过第一线圈至第四线圈中的两个线圈，并且该对信号中的第二信号通过第一线圈至第四线圈中的另外两个线圈，使得由第一信号产生的磁场的至少一部分具有与由第二信号产生的磁场的至少一部分的方向相同的方向。

在一些实施例中，芯的至少一部分具有圆柱形状。在一些实施例中，芯的所述部分包括两个子部分，每个子部分具有圆柱形状并且通过将一个子部分的圆柱顶表面结合到另一子部分的圆柱顶表面来彼此邻接。在一些实施例中，两个子部分以镜像对称的方式结合在一起。在一些实施例中，两个子部分通过环氧树脂粘合剂结合。在一些实施例中，在芯的两个子部分之间存在气隙。在一些实施例中，气隙在5微米至10微米的范围内。在一些实施例中，芯的所述部分是一体地形成的。在一些实施例中，芯包括两个EP芯，该两个EP芯在该两个EP芯的端部表面处通过环氧树脂粘合剂结合。

在一些实施例中，第一线圈至第四线圈以不重叠的方式且以顺序次序缠绕在芯的所述部分的侧表面上。在一些实施例中，第一线圈至第四线圈以相同的缠绕方向缠绕在芯上。在一些实施例中，第一线圈具有第一端部和第二端部，并且第二线圈具有第三端部和第四端部，第二线圈的第三端部电连接到第一线圈的第二端部，其中，第三线圈具有第五端部和第六端部，并且第四线圈具有第七端部与第八端部，第三线圈的第七端部电连接到第三线圈的第六端部。在一些实施例中，第一信号经由第一线圈的第一端部输入并经由第二线圈的第四端部输出，而第二信号经由第四线圈的第八端部输入并经由第三线圈的第五端部输出。在一些实施例中，第一线圈和第二线圈以第一缠绕方向缠绕在芯上，并且第三线圈和第四线圈以与第一缠绕方向相反的第二缠绕方向缠绕在芯上。在一些实施例中，第一线圈具有第一端部和第二端部，并且第二线圈具有第三端部和第四端部，第二线圈的第三端部电连接到第一线圈的第二端部，其中，第三线圈具有第五端部和第六端部，并且第四线圈具有第七端部与第八端部，第三线圈的第七端部电连接到第三线圈的第六端部。在一些实施例中，第一信号经由第一线圈的第一端部输入并经由第二线圈的第四端部输出，而第二信号经由第三线圈的第五端部输入并经由第三线圈的第八端部输出。

在一些实施例中，第一线圈至第四线圈以不重叠的方式且以顺序次序缠绕在芯的所述部分的侧表面上。在一些实施例中，第一线圈至第四线圈以相同的缠绕方向缠绕在芯上。在一些实施例中，第一线圈具有第一端部和第二端部，并且第二线圈具有第三端部和第四端部，第一线圈的第一端部电连接到第二线圈的第三端部，并且第一线圈的第二端部电连接到第二线圈的第四端部，其中，第三线圈具有第五端部和第六端部，并且第四线圈具有第七端部和第八端部，第三线圈的第五端部电连接到第四线圈的第七端部，并且第三线圈的第六端部电连接到第四线圈的第八端部。在一些实施例中，第一信号分别经由第一线圈的第一端部和第二线圈的第三端部输入，并分别经由第一线圈的第二端部和第二线圈的第四端部输出，而第二信号分别经由第三线圈的第六端部和第四线圈的第八端部输入，并分别经由第三线圈的第五端部和第四线圈的第七端部输出。

在一些实施例中，共模扼流圈还包括开关电路，该开关电路被配置为通过以不同方式电连接第一线圈至第四线圈来使得共模扼流圈能够以不同模式工作。在一些实施例中，端部之间的电连接通过印刷电路板(PCB)上的线或迹线来实现。在一些实施例中，第一线圈至第四线圈中的每一个线圈中的线匝数在3.5到5.5之间。在一些实施例中，共模扼流圈的尺寸为22.5mm*32mm*22.3mm，公差为±0.5mm。在一些实施例中，第一线圈至第四线圈中的每一个线圈由扁平线制成。在一些实施例中，每个线圈使其两个端部用作用于输入和/或输出的一个或多个端子。在一些实施例中，第一线圈至第四线圈中的每一个线圈通过螺旋缠绕方法形成。

在一些实施例中，芯具有圆环形状，并且第一线圈至第四线圈以不重叠的方式缠绕在芯上并且彼此分离。在一些实施例中，一个或多个第一电容器电连接在第一信号通过的第一路径和第二信号通过的第二路径之间，第一路径包括第一线圈和第二线圈，并且第二路径包括第三线圈和第四个线圈。在一些实施例中，一个或多个第一电容器中的每一个第一电容器具有以下配置之一：第一电容器的一个端子电连接到第一线圈的第一端部并且第一电容器的另一端子电连接到第三线圈的第五端部；第一电容器的一个端子电连接到第一线圈的第二端部并且第一电容器的另一端子电连接到第三线圈的第六端部；或者第一电容器的一个端子电连接到第二线圈的第四端部并且第一电容器的另一端子电连接到第四线圈的第八端部。在一些实施例中，一个或多个第二电容器电连接在第一信号通过的第一路径和地之间，第一路径包括第一线圈和第二线圈；和/或其中，一个或多个第二电容器电连接在第二信号通过的第二路径和地之间，第二路径包括第三线圈和第四线圈。在一些实施例中，一个或多个第二电容器中的每一个第二电容器具有以下配置之一：第二电容器的一个端子电连接到第一线圈的第一端部并且第二电容器的另一端子电连接到地；第二电容器的一个端子电连接到第一线圈的第二端部并且第二电容器的另一端子电连接到地；第二电容器的一个端子电连接到第二线圈的第四端部并且第二电容器的另一端子电连接到地；第二电容器的一个端子电连接到第三线圈的第五端部并且第二电容器的另一端子电连接到地；第二电容器的一个端子电连接到第三线圈的第六端部并且第二电容器的另一端子电连接到地；或者第二电容器的一个端子电连接到第四线圈的第八端部并且第二电容器的另一端子电连接到地。在一些实施例中，一个或多个第一电容器电连接在第一信号通过的第一路径和第二信号通过的第二路径之间；其中，一个或多个第二电容器电连接在第一信号通过的第一路径和地之间，和/或一个或多个第二电容器电连接在第二信号通过的第二路径和地之间，其中，第一路径包括第一线圈和第二线圈，并且第二路径包括第三线圈和第四线圈。在一些实施例中，一个或多个第一电容器和/或一个或多个第二电容器设置在印刷电路板(PCB)的表面上，该表面与该PCB的设置有共模扼流圈的表面不同。

附图说明

根据以下结合附图的描述和所附权利要求，本公开的前述特征和其它特征将变得更加完全地明确。应该理解：这些附图仅描绘了根据本公开的若干实施例，并因此不应被认为限制本公开的范围，将通过使用附图以附加的特性和细节来描述本公开。

图1是示出了相关技术中示例性共模扼流圈的工作原理的图。

图2是根据本公开的实施例的示例性共模扼流圈的透视图。

图3示出了根据本公开的实施例的示例性共模扼流圈的(a)俯视图、(b)侧视图和(c)仰视图。

图4A和图4B是根据本公开的实施例的示例性共模扼流圈的部分分解透视图。

图5示出了根据本公开的实施例的示例性共模扼流圈的一半磁芯的(a)透视图、(b)仰视图和(c)侧视图。

图6A是示出了根据本公开的实施例的示例性共模扼流圈的配置的图。

图6B是示出了图6A所示的示例性共模扼流圈的等效电路的示意图。

图7是示出了印刷电路板(PCB)的示例性PCB布局的图，在该PCB上可以安装根据本公开的实施例的示例性共模扼流圈。

图8是示出了根据本公开的另一实施例的示例性共模扼流圈的另一配置的图。

图9是示出了根据本公开的又一实施例的示例性共模扼流圈的又一配置的图。

图10是示出了根据本公开的又一实施例的示例性共模扼流圈的又一配置的图。

图11是示出了根据本公开的又一实施例的示例性共模扼流圈的又一配置的图。

图12是示出了根据本公开的实施例的包括示例性共模扼流圈的EMC滤波电路的示例性配置的图。

具体实施方式

以下参考附图中示出的实施例来描述本公开。然而，应理解，这些描述仅仅提供用于示意目的，而不是限制本公开。此外，以下省略了对已知结构和技术的描述，以免不必要地模糊本公开的构思。

本领域技术人员将理解：术语“示例性”在本文中用于表示“说明性的”或“用作示例”，并且不意在暗示特定实施例优于另一个实施例或者特定特征是必不可少的。同样，除非上下文另有明确指示，否则术语“第一”和“第二”及类似术语仅用于将项目或特征的一个特定实例与另一特定实例区分开，而不指示特定顺序或排列。此外，如本文中所使用的术语“步骤”意在与“操作”或“动作”同义。除非所描述的操作的上下文或细节另有明确指示，否则本文对步骤序列的任何描述并不意味着这些操作必须以特定顺序执行，或者甚至这些操作以任意顺序执行。

本文使用的术语仅仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制示例实施例。除非上下文明确地给出相反的指示，否则如在本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在还包括复数形式。将进一步理解的是，当在本文中使用时，词语“包含”、“具有”、“包括”指明所陈述的特征、元件和/或组件等的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、元件、组件和/或其组合。还将理解：除非明确有相反说明，否则当在本文中使用时，术语“连接”，“与.....连接”，“连接到”等仅意味着在两个元件之间存在电连接或通信连接，并且它们可以直接或间接连接。

除非文中明确限定或根据上下文来理解，否则本文所用的条件性语言(诸如，“能够”、“应该”、“可以”、“例如”等)通常是为了传达一些实施例包括一些特征、元件和/或步骤同时其他实施例不包括所述特征、元件和/或状态。因此，这种条件性语言通常不是为了暗示特征、元件和/或步骤对于一个或更多个实施例而言在任何情况下都是必须的，或暗示一个或更多个实施例必须包括逻辑电路以便在具有或没有作者输入或许可的情况下决定是否将这些特征、元件和/或状态包括在任意特定实施例中，或在任意特定实施例中执行所述特征、元件和/或状态。此外，术语“或”用作包括性含义(且不是排除性含义)，使得当被使用例如以连接元件列表时，术语“或”表示列表中的元件之一、一部分或全部。此外，除了具有其普通含义之外，本文中使用的术语“每个”可以意指应用术语“每个”的元件集合的任何子集。

术语“基于”应被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“实施例”应被解读为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应被解读为“至少一个其他实施例”。下面可以包括显式和隐式的其他定义。此外，除非文中明确地另外限定，否则诸如短语“X、Y和Z中的至少一个”之类的语句应结合上下文被理解为通常用于表达项目、术语等可以是X、Y或Z或者其组合。

当然，在不脱离本发明的范围和实质特征的情况下，本公开可以以不同于本文所阐述的那些的其它特定方式来实现。下面讨论的一个或多个特定过程可以在包括一个或多个适当配置的处理电路在内的任何通信收发器中执行，在一些实施例中，该处理电路可以体现在一个或多个专用集成电路(ASIC)中。在一些实施例中，这些处理电路可以包括一个或多个微处理器、微控制器、和/或被编程有适当软件和/或固件以实现上述一个或多个操作及其变化的数字信号处理器。在一些实施例中，这些处理电路可以包括执行上述功能中的一个或多个功能的定制硬件。所提出的实施例因此在所有方面应被视为说明性的而不是限制性的。

尽管将在附图中示出并且在下面的具体实施方式中描述本公开的多个实施例，但应当理解：本发明不限于所公开的实施例，而是还能够进行多种重新布置、修改和替换，而不脱离如将在权利要求中阐述和限定的本公开。

此外，请注意，尽管在射频(RF)通信电路的背景下给出了本公开的一些实施例的以下描述，但是本公开不限于此。

此外，在本文可以使用诸如“下”、“底”、“上”、“顶”、“左”和“右”之类的相对术语来描述附图中所示的一个元件与另一元件的关系。将理解，除了附图中所示的取向之外，相对术语旨在涵盖设备的不同取向。例如，如果一幅图中的设备被翻转，则被描述为位于其它元件的“下”侧的元件将取向为在该其它元件的“上”侧。因此，示例性术语“下”可以涵盖“下”和“上”的取向，这取决于图的特定取向。类似地，如果一幅图中的设备被翻转，则被描述为位于其它元件的“下方”或“下侧”的元件将取向为在该其它元件的“上方”。因此，示例性术语“下方”或“下侧”可以涵盖上下取向两者。

本文中参考截面图描述了本公开的示例性实施例，截面图是本公开的理想化实施例(和中间结构)的示意图示。因此，例如由于制造技术和/或公差造成的图示的形状的变化可以是预期的。因此，除非本文明确如此定义，否则所公开的本公开的示例性实施例不应被解释为限于本文所示的特定区域形状，而应包括例如由于制造而造成的形状偏差。因此，图中所示的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不旨在示出设备的区域的实际形状并且不旨在限制本发明的范围，除非本文明确如此定义。

如上所述，共模扼流圈可以用于抑制一对信号相对于地的共模分量，例如噪声。下面参考图1将给出对共模扼流圈的工作原理的描述。

图1是示出了相关技术中示例性共模扼流圈100的工作原理的图。如图1所示，共模扼流圈100可以包括磁芯(或以下有时称为“芯”)130和缠绕在芯130上的两个线圈110和120。线圈110具有两端110-1和110-2，并且线圈120也具有两端120-3和120-4，用于信号输入和/或输出。此外，取决于端部的定义或线圈110和120的端部的使用方式，线圈110可以具有与线圈120的缠绕方向不同或相同的缠绕方向。

如图1的(b)正常模式或差分模式所示，信号电流在一条线路上沿从源(例如端部110-1)到负载(例如端部110-2)的一个方向传播并且在完成电路的返回线路上沿相反方向(例如从端部120-4到端部120-3)传播。此外，如图1的(a)共模所示，噪声电流在两条线路上沿相同方向(例如从端部110-1到端部110-2和从端部120-3到端部120-4)传播。

如上所述，在(a)共模的情况下，可以由对地公共的噪声引起的电流或信号的共模分量可以具有相同的传播方向，该工模分量分别由图1左上角的附图标记113和123表示。在这种情况下，如图1右上角所示，根据线圈右手定则，由这两个共模分量113和123引起的磁场可以具有相同的方向，并因此彼此叠加以产生增加的整体磁场，其反过来对抗共模分量113和123。换句话说，信号的共模分量113和123将被共模扼流圈100抑制。

相反，在(b)差模的情况下，可以是我们期望的原始差分信号的信号的差模分量可以具有不同的传播方向，分别由图1左下角处的差模分量115和125所示。在这种情况下，如图1右下角所示，由这两个差模分量115和125引起的磁场具有相反的方向，因此相互抵制或抵消，以产生不抑制差模分量115和125的减小或甚至消除的磁场。换句话说，信号的差模分量115和125将不被共模扼流圈100抑制。

因此，在共模中，一组线路中的电流沿相同的方向传播，使得组合磁通量叠加以产生相反的磁场来阻挡噪声，如图1中的(a)共模所示。在差模中，电流沿相反的方向传播，并且磁通量相减或抵消，使得磁场不对抗正常模式信号，如图1中的(b)差模所示。

然而，在典型的RF通信电路(例如用于支持LTE/LTE-A/NR的用户设备的电路)中，通常需要两个或更多个共模扼流圈，并且它们占用RF通信电路中的大部分空间(例如大于1173mm²)。此外，当在RF通信电路中使用多个共模扼流圈时，有时期望它们具有一致的电特性。然而，由于多种原因，很难在不同的扼流圈之间保持这种一致性，并且在相同RF通信电路中设置多个扼流圈的成本也非常高。此外，常规共模扼流圈由于其体积大而可能存在冷焊问题。

因此，为了解决或至少部分地缓解该问题，提出了根据本公开的一些实施例的共模扼流圈。下面参考图2至图5将给出共模扼流圈的描述。

图2至图5示出了根据本公开的实施例的示例性共模(CM)扼流圈200。图2是CM扼流圈200的倒置透视图。图3示出了CM扼流圈200的(a)俯视图、(b)侧视图和(c)仰视图。图4A和图4B是CM扼流圈200的部分分解透视图。图5示出了CM扼流圈200的一半磁芯的(a)透视图、(b)仰视图和(c)侧视图。

如图2所示，CM扼流圈200可以包括壳体210(或210-1和210-2)、包括第一线圈221、第二线圈222、第三线圈223和第四线圈224的四个线圈以及底板230，其中壳体210是如将参考图5详细说明的芯240(或240-1和240-2)的一部分。第一线圈221至第四线圈224中的每一个可以具有两个端部。即，第一线圈221具有第一端部221-1和第二端部221-2，第二线圈222具有第三端部222-3和第四端部222-4，第三线圈223具有第五端部223-5和第六端部223-6，并且第四线圈224具有第七端部224-7和第八端部224-8。每个端部可以从底板230上的凹口伸出并且用作CM扼流圈220的引脚或接触部以在CM扼流圈200安装在RF通信电路上时电连接到RF通信电路。此外，端部和/或凹口的位置和/或尺寸不限于图2至图5所示的位置和/或尺寸，并且可以基于实际需要或任何其他因素进行适配。

此外，如图2所示，壳体210可以通过将两个部分210-1和210-2结合在一起形成，例如通过环氧树脂粘合剂或通过任何其他方式。然而，在一些其他实施例中，壳体210可以一体地形成或由多于两个部分形成。

此外，虽然在图2中没有示出，CM扼流圈200还可以包括芯240(如图3和图5所示)，第一线圈221至第四线圈224缠绕在芯240上。换句话说，四个线圈221至224共享同一个磁芯240。

参考图3，示出了CM扼流圈200的示例性配置。如图3所示，CM扼流圈20可以具有22.5mm(w)*32mm(l)*22.3mm(h)的尺寸。与现有共模扼流圈相比，CM扼流圈200所占用的空间仅为具有总共四个线圈以及类似整体电特性的两个现有共模扼流圈的所占用空间的61％。此外，CM扼流圈200的体积仅为具有总共四个线圈以及类似整体电特性的两个现有共模扼流圈的57％。然而，请注意，附图中所示和/或描述中给出的任何数值仅用于说明目的，并且本公开不限于此。

如图3的(a)俯视图所示，底板230在拐角处可以略大于壳体210，并且可以在CM扼流圈200的俯视图中看到。然而，在其他实施例中，可以使用底板230的不同配置。例如，底板230可以被壳体210完全隐藏，并且在俯视图中看不到。

参考图3的(b)侧视图，壳体210的左侧壁被示出，并且第一线圈221至第四线圈224的端部通过底板230引出，并且可以在CM扼流圈200的左侧视图中看到。参考图2、图3、图4A和图4B，端部221-1、221-2、222-3、222-4、223-5、223-6、224-7和224-8中的每一个可以是第一线圈221至第四线圈224中的相应一个线圈的组成部分。然而，在一些其他实施例中，端部221-1、221-2、222-3、222-4、223-5、223-6、224-7和224-8可以单独形成，然后分别与线圈221至线圈224结合。

参考图3的(c)仰视图，第一线圈221至第四线圈224以不重叠的方式并且以顺序次序缠绕在芯240上。换句话说，第一线圈221至第四线圈224中的任何一个不与第一线圈221至第四线圈224中的另一个交错。此外，如上所述，端部和/或凹口的位置和/或尺寸不限于图2至图5所示的位置和/或尺寸，并且可以基于实际需要或任何其他因素进行适配。

图4A是示出了CM扼流圈200的倒置透视图，其中包括一半壳体210-2的一半磁芯240-2被移除，并且图4B是示出了CM扼流圈200的倒置透视图，其中包括另一半壳体210-1的另一半磁芯240-1被进一步移除。如图4A和图4B所示，线圈221至224中的每一个可以由4.5匝扁平线形成。然而，本公开不限于此。在一些其他实施例中，每个线圈可以由圆线、扁平线、空心线或其任意组合形成，并且可以由铜、铝、合金或其任意组合制成。此外，在一些其他实施例中，线圈221至224中的每一个可以具有4.5以外的匝数，例如3.5和5.5之间的任何值或任何其他合适的值。在一些实施例中，线圈221至224中的每一个可以由4.5匝SFT-AIW220℃扁铜线制成。此外，线圈221至224中的每一个可以通过螺旋缠绕方法形成，但本公开不限于此。

如图4A和图4B所示，可以通过剥去各个线圈221至224的端部处的绝缘层并在端部处涂上一层锡来形成端部221-1、221-2、222-3、222-4、223-5、223-6、224-7和224-8中的每一个，使得端部221-1、221-2、222-3、222-4、223-5、223-6、224-7和224-8可以用作用于与其他元件电连接的引脚或接触部。

此外，如图4B清楚所示，第一线圈221至第四线圈224的缠绕方向彼此相同。然而，本公开不限于此。例如，即使第一线圈221至第四线圈224中的一些线圈的缠绕方向与第一线圈221至第四线圈224中的其余线圈的缠绕方向不同，也可以通过以不同方式电连接线圈的端部或向端部提供不同方向的信号来实现相同或相似的技术效果。

图5示出了包括一半壳体210-1的一半磁芯240-1的(a)透视图、(b)仰视图和(c)侧视图。如图5所示，一半芯240-1可以是EP芯，其中心部分245-1具有圆柱形状，线圈221至224中的一些线圈(例如第一线圈221和第二线圈222)缠绕在该圆柱形状上。然而，本公开不限于此。在一些其他实施例中，一半芯240-1可以具有不同的形状。例如，一半芯240-1可以是I形芯、C形芯、U形芯、E形芯、EFD芯、ETD芯、EP芯、EI芯、EE芯、平面芯、罐型芯、环形芯、环和珠等中的任何一种。此外，如图5所示，中心部分245-1和一半壳体210-1一体地形成。然而，在一些其他实施例中，中心部分245-1和一半壳体210-1可以分开形成，并且中心部分245-1本身用作圆柱芯，而一半壳体210-1用作保护层。在一些实施例中，芯240的至少一部分可以具有圆柱形状。在一些实施例中，芯240可以由R10K材料制成。

此外，如图5所示，一半壳体210-1的内表面260和中心部分245-1之间存在空间以容纳线圈221至224中的一些线圈。

返回参考图2，请注意，由附图标记210-2指示的侧壁可以具有在图5的(b)仰视图中由附图标记210-1指示的壳体210-1的对称对应侧壁，其在图2、图4A或图5的(a)透视图中不能看到。此外，如上所述，端部和/或凹口的位置和/或尺寸不限于图2至图5所示的位置和/或尺寸，并且可以基于实际需要或任何其他因素进行适配。

图2至图5示出了CM扼流圈200的具体配置，其中芯240实际上由两个子芯制成，这两个子芯例如通过环氧树脂粘合剂彼此结合。如图5所示，每个子部分可以具有圆柱形状并且通过将一个子部分的圆柱顶表面结合到另一子部分的圆柱顶表面来彼此邻接。此外，两个子部分可以以镜像对称的方式结合在一起。然而，本公开不限于此。

此外，当两个子部分邻接在一起时，两个子部分之间可以存在非人为的气隙，并且该气隙可以在5微米至10微米的范围内。CM扼流圈200中的气隙的作用是降低磁导率并使线圈的特性较少依赖于芯材料的初始磁导率。对于共模扼流圈，由两个绕组生成的磁通量将抵消，而对于其他应用，间隙将防止大AC信号或DC偏置的饱和，并允许更严格地控制电感。然而，本公开不限于此。在一些其他实施例中，芯240可以一体地形成，并且芯240中不存在气隙，因此可以实现不同的线圈特性。

接下来，参考图6A至图12将给出对如何使用CM扼流圈200的描述。

图6A是示出了根据本公开的实施例的示例性共模扼流圈200的配置的图。如图6A所示，CM扼流圈200可以被馈入一对信号，即第一信号和第二信号，其中存在如图6A左侧的箭头所示的共模分量。CM扼流圈200的端部被电连接，使得：第一信号在端部221-1处输入到CM扼流圈200并且通过第一线圈221和第二线圈222在端部222-4处输出到RF通信电路的其他部分600，而第二信号从其他部分600在端部224-8处输入并且通过第四线圈224和第三线圈223在端部223-5处输出。换句话说，端部221-2电连接到端部222-3，并且端部223-6电连接到端部224-7。在一些实施例中，这些电连接可以通过安装有CM扼流圈200的PCB上的线或迹线来实现。

以这种方式，当第一信号和第二信号通过共模扼流圈200时，可以由噪声或干扰引起的它们的共模分量可以具有相同的传播方向，而该对信号本身具有不同的传播方向。

如图6A所示，当第一信号的共模分量在端部221-1处输入到CM扼流圈200时，根据线圈右手定则，共模分量通过第一线圈221和第二线圈222并产生由图6A中线圈上方的箭头指示的磁场。另一方面，当第二信号的共模分量在端部224-8处输入到CM扼流圈200时，根据线圈右手定则，共模分量通过第四线圈224和第三线圈223并产生由图6A中线圈下方的箭头指示的磁场。因此，由在第一线圈和第二线圈上的共模分量产生的磁场具有与由在第三线圈和第四线圈上的共模分量产生的磁场的方向相同的方向，并且它们将彼此叠加以产生更强的磁场，该磁场抑制信号的共模分量。

相比之下，信号的差模分量可以在线圈上产生不同方向的磁场，如前面参考图1所解释的，因此磁场相互抵消，并且信号本身没有被抑制。

图6B是示出了图6A所示的示例性共模扼流圈200的等效电路的示意图。如图6B所示，端部221-2电连接到端部222-3，并且端部223-6电连接到端部224-7。在等效电路的上下文中，CM扼流圈200可以被称为两级共模扼流圈。

图7是示出了印刷电路板(PCB)的示例性PCB布局的图，在该PCB上可以安装根据本公开的实施例的示例性共模扼流圈(例如图2所示的CM扼流圈200)。此外，如上所述，端部和/或凹口的位置和/或尺寸不限于图2至图5所示的位置和/或尺寸，并且可以基于实际需要或任何其他因素进行适配。因此，PCB布局也可以相应地进行适配。通过该PCB布局，可以实现包括CM扼流圈200的更复杂的电路(例如RF通信电路)。此外，焊盘或接触部的位置和/或尺寸不限于图7所示的位置和/或尺寸，并且可以基于实际需要或任何其他因素进行适配。

图8是示出了根据本公开的另一实施例的示例性共模扼流圈的另一配置的图。图8所示的实施例与图6A的实施例的不同之处在于：端部以不同的方式电连接，并且一些端部可以用于不同的目的而其余端部保持相同。具体而言，端部221-2电连接到端部223-5而不是端部222-3，并且端部224-7电连接到端部222-4而不是端部223-6。此外，第一信号经由端部223-6而不是端部222-4输出到其他部分600，并且第二信号经由端部222-3而不是223-5输出。以这种方式，第二线圈222的功能与第三线圈223的功能互换。因此，图8所示的CM扼流圈的工作原理类似于图6A所示的工作原理，并且为简单起见省略其详细说明。

图9是示出了根据本公开的又一实施例的示例性共模扼流圈的又一配置的图。图9所示的实施例与图8的实施例的不同之处在于：端部以另外不同的方式电连接，并且一些端部可以用于另外不同的目的而其余端部保持相同。具体而言，第二信号在端部224-7处而不是在端部222-3处输出，并且在端部222-4处而不是在端部224-8处输入。此外，端部224-8电连接到端部222-3，而端部222-4不再电连接到端部224-7。以这种方式，第二线圈222的功能与第四线圈224的功能互换。因此，图9所示的CM扼流圈的工作原理类似于图8所示的工作原理，并且为简单起见省略其详细说明。

图10是示出了根据本公开的又一实施例的示例性共模扼流圈的又一配置的图。图10所示的实施例与图8和图9的实施例的不同之处在于：端部以另外不同的方式电连接，并且一些端部可以用于另外不同的目的而其余端部保持相同。具体而言，第一信号除了在端部221-1处之外还在端部222-3处输入，并且第二信号除了在端部224-8处之外还在端部224-6处输入。此外，第一信号除了在222-4处之外还在端部221-2处输出，并且第二信号除了在端部224-5处之外还在端部224-7处输出。此外，端部之间没有内部连接。以这种方式，第一线圈221和第二线圈222在共模中可以被视为单个线圈，具有较高的电流容量以及工模中生成的较少磁通。因此，与图8和图9所示的两级共模扼流圈相比，图10所示的CM扼流圈的工作原理更像是单个共模扼流圈。然而，一般工作原理大致相似，并且为简单起见省略其详细描述。

通过图6A、图8、图9、图10的实施例，显然可以存在已经描述和示出的解决方案的许多备选方案，只要实现类似的功能。事实上，当使用CM模式扼流圈200时，可以考虑三个因素：线圈的缠绕方向、信号方向以及端部的定义(即输入、输出或内部连接)。换句话说，虽然在本公开中仅示出和描述了一些备选方案，但是本领域技术人员可以考虑上述三个因素来设计具有类似配置的另一CM扼流圈200，这仍然落入本公开的范围内。

此外，可以在CM扼流圈200内部或外部提供开关电路或单元，以通过以不同方式电连接第一线圈221至第四线圈224来使得共模扼流圈200能够以不同模式工作。即，如果在内部提供开关电路，则CM扼流圈200可以通过开关单元以不同的模式(例如图6A、图8、图9或图10所示的模式)操作。换句话说，CM扼流圈200可以是多功能共模扼流圈200。在一些其他实施例中，可以在外部(例如在安装有CM扼流圈200的PCB上)提供开关电路。

图11是示出了根据本公开的又一实施例的示例性共模扼流圈1100的又一配置的图。CM扼流圈1100在某种程度上是CM扼流圈100和CM扼流圈200的组合，因为CM扼流圈1100的芯具有类似于CM扼流圈100的圆环形状，而四个线圈缠绕在芯上，并且它们端部中的一些与CM扼流圈200类似地进行电连接。

如图11的(a)共模所示，当信号的共模分量分别在端部1111-1和端部1113-5处输入时，它们产生具有由箭头指示的相同方向的磁场，并且磁场叠加以产生更强的磁场，该磁场抑制信号的共模分量。如图11的(b)差模所示，当信号的差模分量分别在端部1111-1和端部1114-8处输入时，它们产生具有由箭头指示的不同方向的磁场，并且磁场被抵消，因此信号不会衰减。

然而，由于CM扼流圈1100的芯的形状/尺寸，实现了不同的滤波特性，因此它可以用于除CM扼流圈200之外的其他场景。

图12是示出了根据本公开的实施例的包括示例性共模扼流圈200的EMC滤波电路的示例性配置的图。图12所示的EMC滤波电路旨在满足各种安全法规。许多安全法规要求，每当“短路故障”可能使人处于危险之中时，必须使用X类电容器(或下文中的“第一电容器”)或Y类电容器(或下文中的“第二电容器”)，以保证即使在电容器发生故障时电流隔离。雷击和其他来源会导致主电源中的高压浪涌。安全电容器通过将浪涌能量分流到地来保护人和设备免受高压浪涌的影响。具体地，安全法规要求X类和Y类电源滤波电容器的特定布置。原则上，任何电介质都可用于构建X类和Y类电容器；或许通过包括内部熔丝来改进安全性。在实践中，满足X类和Y类规范的电容器通常是陶瓷RFI/EMI抑制电容器或塑料薄膜RFI/EMI抑制电容器。

除了满足安全法规之外，X类电容器可以与共模扼流圈(例如CM扼流圈200或1100)一起使用以滤除差模噪声，而Y类电容器可以与共模扼流圈(例如CM扼流圈200或1100)一起使用以滤除共模噪声。

如图12所示，一个或多个第一电容器(X CAP)可以电连接在第一信号通过的第一路径和第二信号通过的第二路径之间，第一路径包括第一线圈221和第二线圈222，并且第二路径包括第三线圈223和第四线圈224。在一些实施例中，一个或多个第一电容器中的每一个可以具有以下配置之一：第一电容器的一个端子电连接到端部221-1并且第一电容器的另一端子电连接到端部223-5；第一电容器的一个端子电连接到端部221-2(或等效地，端部222-3)并且第一电容器的另一端子电连接到端部223-6(或等效地，端部224-7)；或者第一电容器的一个端子电连接到端部222-4并且第一电容器的另一端子电连接到端部224-8。

同样如图12所示，一个或多个第二电容器(Y CAP)可以电连接在第一信号通过的第一路径和地(GND)之间，第一路径包括第一线圈221和第二线圈222。备选地或附加地，一个或多个第二电容器可以电连接在第二信号通过的第二路径和地之间，第二路径包括第三线圈223和第四线圈224。在一些实施例中，一个或多个第二电容器中的每一个可以具有以下配置之一：第二电容器的一个端子电连接到端部221-1并且第二电容器的另一端子电连接到地；第二电容器的一个端子电连接到端部221-2(或等效地，端部222-3)并且第二电容器的另一端子电连接到地；第二电容器的一个端子电连接到端部222-4并且第二电容器的另一端子电连接到地；第二电容器的一个端子电连接到端部223-5并且第二电容器的另一端子电连接到地；第二电容器的一个端子电连接到端部223-6(或等效地，端部224-7)并且第二电容器的另一端子电连接到地；或者第二电容器的一个端子电连接到端部224-8并且第二电容器的另一端子电连接到地。

此外，在一些实施例中，基于安全或设计的要求，一个或多个第一电容器和一个或多个第二电容器可以同时存在。此外，第一电容器和/或第二电容器的电容可以基于安全或设计的要求来确定。

在一些实施例中，一个或多个第一电容器和/或一个或多个第二电容器可以设置在印刷电路板(PCB)的表面上，该表面与该PCB的设置有共模扼流圈的表面不同。以这种方式，可以减小PCB的尺寸，并因此减小最终产品的尺寸。

通过第一电容器和/或第二电容器，EMC滤波器可以由CM扼流圈200形成。

通过以上给出的对根据本公开的实施例的CM扼流圈的描述，可以看出，根据本公开的实施例的CM扼流圈比现有CM扼流圈占用更少的空间，同时提供相同或甚至更好的电特性。此外，由于在根据本公开的一些实施例的CM扼流圈中四个线圈共享相同的磁芯和相同的壳体/底板，因此可以降低包括在生产成本中的加工成本。

此外，在一些情况下，通过根据本公开的一些实施例的CM扼流圈，可以优化用于安装CM扼流圈的工艺。例如，可以完全避免目前现有的安装工艺所需的冷焊，并且进一步降低成本。此外，根据本公开的一些实施例的CM扼流圈的设计所带来的一些其他益处可以包括但不限于：(1)组件的管理和物流供应链将变得简单；(2)根据本公开的一些实施例的CM扼流圈的DC电阻与相同或相似尺寸的现有CM扼流圈相比要小得多，因此将节省更多的能量。

已经参考实施例和附图描述了本公开。应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以进行各种修改、替换和添加。因此，本公开的范围不限于上述特定实施例，而是仅由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (32)

1.一种共模扼流圈(200、1100)，包括：

芯(240)；

第一线圈(221)、第二线圈(222)、第三线圈(223)和第四线圈(224)，缠绕在所述芯(240)上，

其中，所述共模扼流圈(200)操作用于衰减一对信号的任何共模分量，

其中，所述一对信号中的第一信号通过所述第一线圈至所述第四线圈(221、222、223、224)中的两个线圈，并且所述一对信号中的第二信号通过所述第一线圈至所述第四线圈(221、222、223、224)中的另外两个线圈，使得由所述第一信号产生的磁场的至少一部分具有与由所述第二信号产生的磁场的至少一部分的方向相同的方向。

2.根据权利要求1所述的共模扼流圈(200)，其中，所述芯(240)的至少一部分具有圆柱形状。

3.根据权利要求2所述的共模扼流圈(200)，其中，所述芯(240)的所述部分包括两个子部分，每个子部分具有圆柱形状并且通过将一个子部分的圆柱顶表面结合到另一子部分的圆柱顶表面来彼此邻接。

4.根据权利要求3所述的共模扼流圈(200)，其中，所述两个子部分以镜像对称的方式结合在一起。

5.根据权利要求3所述的共模扼流圈(200)，其中，所述两个子部分通过环氧树脂粘合剂结合。

6.根据权利要求3所述的共模扼流圈(200)，其中，所述芯(240)的所述两个子部分之间存在气隙。

7.根据权利要求6所述的共模扼流圈(200)，其中，所述气隙在5微米至10微米的范围内。

8.根据权利要求2所述的共模扼流圈(200)，其中，所述芯(240)的所述部分是一体地形成的。

9.根据权利要求2所述的共模扼流圈(200)，其中，所述芯(240)包括两个EP芯，所述两个EP芯在所述两个EP芯的端部表面处通过环氧树脂粘合剂结合。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的共模扼流圈(200)，其中，所述第一线圈至所述第四线圈(221、222、223、224)是以不重叠的方式且以顺序次序缠绕在所述芯(240)的所述部分的侧表面上的。

11.根据权利要求10所述的共模扼流圈(200)，其中，所述第一线圈至所述第四线圈(221、222、223、224)是以相同的缠绕方向缠绕在所述芯(240)上的。

12.根据权利要求11所述的共模扼流圈(200)，其中，所述第一线圈(221)具有第一端部(221-1)和第二端部(221-2)，并且所述第二线圈(222)具有第三端部(222-3)和第四端部(222-4)，所述第二线圈(222)的第三端部(222-3)电连接到所述第一线圈(221)的第二端部(221-2)，

其中，所述第三线圈(223)具有第五端部(223-5)和第六端部(223-6)，并且所述第四线圈(224)具有第七端部(224-7)和第八端部(224-8)，所述第三线圈(223)的第七端部(224-7)电连接到所述第三线圈(223)的第六端部(223-6)。

13.根据权利要求12所述的共模扼流圈(200)，其中，所述第一信号经由所述第一线圈(221)的第一端部(221-1)输入并经由所述第二线圈(222)的第四端部(222-4)输出，而所述第二信号经由所述第四线圈(224)的第八端部(224-8)输入并经由所述第三线圈(223)的第五端部(223-5)输出。

14.根据权利要求10所述的共模扼流圈(200)，其中，所述第一线圈(221)和所述第二线圈(222)以第一缠绕方向缠绕在所述芯(240)上，并且所述第三线圈(223)和所述第四线圈(224)以与所述第一缠绕方向相反的第二缠绕方向缠绕在所述芯(240)上。

15.根据权利要求14所述的共模扼流圈(200)，其中，所述第一线圈(221)具有第一端部(221-1)和第二端部(221-2)，并且所述第二线圈(222)具有第三端部(222-3)和第四端部(222-4)，所述第二线圈(222)的第三端部(222-3)电连接到所述第一线圈(221)的第二端部(221-2)，

其中，所述第三线圈(223)具有第五端部(223-5)和第六端部(223-6)，并且所述第四线圈(224)具有第七端部(224-7)和第八端部(224-8)，所述第三线圈(223)的第七端部(224-7)电连接到所述第三线圈(223)的第六端部(223-6)。

16.根据权利要求15所述的共模扼流圈(200)，其中，所述第一信号经由所述第一线圈(221)的第一端部(221-1)输入并经由所述第二线圈(222)的第四端部(222-4)输出，而所述第二信号经由所述第三线圈(223)的第五端部(223-5)输入并经由所述第四线圈(224)的第八端部(223-8)输出。

17.根据权利要求11所述的共模扼流圈(200)，其中，所述第一线圈(221)具有第一端部(221-1)和第二端部(221-2)，并且所述第二线圈(222)具有第三端部(222-3)和第四端部(222-4)，所述第一线圈(221)的第一端部(221-1)电连接到所述第二线圈(222)的第三端部(222-3)，并且所述第一线圈(221)的第二端部(221-2)电连接到所述第二线圈(222)的第四端部(222-4)，

其中，所述第三线圈(223)具有第五端部(223-5)和第六端部(223-6)，并且所述第四线圈(224)具有第七端部(224-7)和第八端部(224-8)，所述第三线圈(223)的第五端部(223-5)电连接到所述第四线圈(224)的第七端部(224-7)，并且所述第三线圈(223)的第六端部(223-6)电连接到所述第四线圈(224)的第八端部(224-8)。

18.根据权利要求17所述的共模扼流圈(200)，其中，所述第一信号分别经由所述第一线圈(221)的第一端部(221-1)和所述第二线圈(222)的第三端部(221-3)输入，并分别经由所述第一线圈(221)的第二端部(221-2)和所述第二线圈(222)的第四端部(222-4)输出，而所述第二信号分别经由所述第三线圈(223)的第六端部(223-6)和所述第四线圈(224)的第八端部(224-8)输入，并分别经由所述第三线圈(223)的第五端部(223-5)和所述第四线圈(224)的第七端部(224-7)输出。

19.根据权利要求10至18中任一项所述的共模扼流圈(200)，还包括开关电路，所述开关电路被配置为通过以不同方式电连接所述第一线圈至所述第四线圈(221、222、223、224)来使得所述共模扼流圈(200)能够以不同模式工作。

20.根据权利要求12、15或17所述的共模扼流圈(200)，其中，端部之间的电连接是通过印刷电路板PCB上的线或迹线来实现的。

21.根据权利要求1所述的共模扼流圈(200、1100)，其中，所述第一线圈至所述第四线圈(221、222、223、224)中的每一个线圈中的线匝数在3.5至5.5之间。

22.根据权利要求1所述的共模扼流圈(200)，其中，所述共模扼流圈(200)的尺寸为22.5mm*32mm*22.3mm，公差为±0.5mm。

23.根据权利要求1所述的共模扼流圈(200)，其中，所述第一线圈至所述第四线圈(221、222、223、224)中的每一个线圈由扁平线制成。

24.根据权利要求1所述的共模扼流圈(200、1100)，其中，所述第一线圈至所述第四线圈(221、222、223、224)中的每一个线圈使其两个端部用作用于输入和/或输出的一个或多个端子。

25.根据权利要求1所述的共模扼流圈(200、1100)，其中，所述第一线圈至所述第四线圈(221、222、223、224)中的每一个线圈是通过螺旋缠绕方法形成的。

26.根据权利要求1所述的共模扼流圈(200、1100)，其中，所述芯(240)具有圆环形状，并且所述第一线圈至所述第四线圈(221、222、223、224)以不重叠的方式缠绕在所述芯(240)上并彼此分离。

27.根据权利要求13或16所述的共模扼流圈(200、1100)，其中，一个或多个第一电容器电连接在所述第一信号通过的第一路径和所述第二信号通过的第二路径之间，所述第一路径包括所述第一线圈(221)和所述第二线圈(222)，并且所述第二路径包括所述第三线圈(223)和所述第四线圈(224)。

28.根据权利要求27所述的共模扼流圈(200、1100)，其中，所述一个或多个第一电容器中的每一个第一电容器具有以下配置之一：

所述第一电容器的一个端子电连接到所述第一线圈(221)的第一端部(221-1)，并且所述第一电容器的另一端子电连接到所述第三线圈(223)的第五端部(223-5)；

所述第一电容器的一个端子电连接到所述第一线圈(221)的第二端部(221-2)，并且所述第一电容器的另一端子电连接到所述第三线圈(223)的第六端部(223-6)；或

所述第一电容器的一个端子电连接到所述第二线圈(222)的第四端部(222-4)，并且所述第一电容器的另一端子电连接到所述第四线圈(224)的第八端部(224-8)。

29.根据权利要求13或16所述的共模扼流圈(200、1100)，其中，一个或多个第二电容器电连接在所述第一信号通过的第一路径和地之间，所述第一路径包括所述第一线圈(221)和所述第二线圈(222)；和/或

其中，一个或多个第二电容器电连接在所述第二信号通过的第二路径和地之间，所述第二路径包括所述第三线圈(223)和所述第四线圈(224)。

30.根据权利要求29所述的共模扼流圈(200、1100)，其中，所述一个或多个第二电容器中的每一个第二电容器具有以下配置之一：

所述第二电容器的一个端子电连接到所述第一线圈(221)的第一端部(221-1)，并且所述第二电容器的另一端子电连接到地；

所述第二电容器的一个端子电连接到所述第一线圈(221)的第二端部(221-2)，并且所述第二电容器的另一端子电连接到地；

所述第二电容器的一个端子电连接到所述第二线圈(222)的第四端部(222-4)，并且所述第二电容器的另一端子电连接到地；

所述第二电容器的一个端子电连接到所述第三线圈(223)的第五端部(223-5)，并且所述第二电容器的另一端子电连接到地；

所述第二电容器的一个端子电连接到所述第三线圈(223)的第六端部(223-6)，并且所述第二电容器的另一端子电连接到地；或

所述第二电容器的一个端子电连接到所述第四线圈(224)的第八端部(224-8)，并且所述第二电容器的另一端子电连接到地。

31.根据权利要求13或16所述的共模扼流圈(200、1100)，其中，一个或多个第一电容器电连接在所述第一信号通过的第一路径和所述第二信号通过的第二路径之间；

其中，一个或多个第二电容器电连接在所述第一信号通过的第一路径和地之间，和/或一个或多个第二电容器电连接在所述第二信号通过的第二路径和地之间，

其中，所述第一路径包括所述第一线圈(221)和所述第二线圈(222)，并且所述第二路径包括所述第三线圈(223)和所述第四线圈(224)。

32.根据权利要求27至31中任一项所述的共模扼流圈(200、1100)，其中，所述一个或多个第一电容器和/或所述一个或多个第二电容器设置在印刷电路板PCB的表面上，所述表面与所述PCB的设置有所述共模扼流圈(200、1100)的表面不同。

Images