CN117747260A - 一种一体化高性能共模电感 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种一体化高性能共模电感，属于电子器件技术领域，包括共模磁芯，共模磁芯包括第一磁芯、第二磁芯，以及沿着第一磁芯的外围和第二磁芯的外围进行包围，并将第一磁芯和第二磁芯进行连接的第一固定铜箔，第一磁芯和第二磁芯中的一个用于具有高磁导率，另一个用于具有高频高阻抗，至少两个绕组线圈，相邻两绕组线圈分别绕制于第一磁芯和第二磁芯的相对两侧，且相邻两绕组线圈的绕制方向相反，一绕组线圈绕制于第一磁芯和第二磁芯共同形成的第一部件，另一绕组线圈绕制于第一磁芯和第二磁芯共同形成的第二部件，其中，第一部件和第二部件相对设置，通过该设置，实现在一个共模电感上同时具备高磁导率性能及高频高阻抗性能的特点。

Description

一种一体化高性能共模电感

技术领域

本发明属于电子器件技术领域，具体涉及一种一体化高性能共模电感。

背景技术

共模电感(CommonmodeChoke)，也叫共模扼流圈，常用于电脑的开关电源中过滤共模的电磁干扰信号，在板卡设计中，共模电感也是起EMI滤波的作用，用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射，也是作为USB-PD快充电源中重要的电子元器件。

现有的共模电感通常由单一的材料构成，如锰锌、纳米晶或其他材料，然而，随着快充电源的开关频率越来越高，由此产生的电磁干扰(EMI)信号也越来越强，现有的共模电感由于采用的是单一的材料，在电磁干扰信号的作用下，共模电感难以对外电磁噪声和外界对内电磁同时进行兼容，最终导致快充电源的使用效果不佳。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种一体化高性能共模电感，以解决上述背景技术中现有的共模电感难以对外电磁噪声和外界对内电磁同时进行兼容，最终导致快充电源的使用效果不佳的技术问题。

本发明提出的一种一体化高性能共模电感，包括共模磁芯，所述共模磁芯包括第一磁芯、与所述第一磁芯相对设置的第二磁芯，以及沿着所述第一磁芯的外围和所述第二磁芯的外围进行包围，并将所述第一磁芯和所述第二磁芯进行连接的第一固定铜箔，所述第一磁芯和第二磁芯中的一个用于具有高磁导率，另一个用于具有高频高阻抗；

至少两个绕组线圈，相邻两所述绕组线圈分别绕制于所述第一磁芯和所述第二磁芯的相对两侧，且相邻两所述绕组线圈的绕制方向相反，一所述绕组线圈绕制于所述第一磁芯和所述第二磁芯共同形成的第一部件，另一所述绕组线圈绕制于所述第一磁芯和所述第二磁芯共同形成的第二部件；

其中，所述第一部件和所述第二部件相对设置。

进一步的，所述第一磁芯包括两个第一长边部和两个第一窄边部，所述第二磁芯包括两个第二长边部和两个第二窄边部；

两个所述第一长边部分别和两个所述第二长边部相对设置以构成所述第一部件和所述第二部件，两个所述第一窄边部分别和两个所述第二窄边部相对设置以构成第三部件和第四部件；

其中，所述第三部件和所述第四部件均在所述绕组线圈的绕制范围之外。

进一步的，所述共模电感包括第一绕组线圈和第二绕组线圈；

其中，所述第一绕组线圈和所述第二绕组线圈的绕制方向相反，所述第一绕组线圈绕制于所述第一部件上，所述第二绕组线圈绕制于所述第二部件上。

进一步的，所述第一绕组线圈沿着所述第一部件的外围呈矩形绕制，所述第二绕组线圈沿着所述第二部件的外围呈矩形绕制；

其中，所述第一绕组线圈和所述第二绕组线圈均为单层排布。

进一步的，所述第一长边部的横截面积、所述第一窄边部的横截面积、所述第二长边部的横截面积以及所述第二窄边部的横截面积均相等。

进一步的，所述第一长边部的横截面、所述第一窄边部的横截面、所述第二长边部的横截面以及所述第二窄边部的横截面的形状均相同。

进一步的，所述第一磁芯和所述第二磁芯中的一个材质为铁基纳米晶磁材，另一个材质为镍锌磁材。

进一步的，所述第一磁芯的材质为铁基纳米晶磁材，所述第二磁芯的材质为镍锌磁材。

进一步的，所述共模电感还包括支架和第二固定铜箔；

其中，至少两个绕组线圈中每个所述绕组线圈共同形成的多个外部，多个所述外部中至少有一个所述外部与所述支架的一侧相对；

所述第二固定铜箔沿着多个所述外部后并绕过所述支架的一侧壁，使得多个外部中有一个所述外部与所述固定支架的内壁紧密贴合，以将所述共模磁芯和所述绕组线圈均固定于所述支架上。

进一步的，所述支架上还设有供所述绕组线圈上的连接端子伸出的开口。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

在本发明提供的一体化高性能共模电感中，通过将共模磁芯分为第一磁芯和第二磁芯，且第一磁芯和第二磁芯中的一个用于具有高磁导率，另一个用于具有高频高阻抗，利用第一磁芯和第二磁芯中的高磁导率性能及高频高阻抗性能，从而使得本发明提供的共模磁芯具有良好的宽频共模性能，同时结合第一固定铜箔将第一磁芯和第二磁芯进行连接，并且第一磁芯和第二磁芯连接之后共同形成的第一部件和第二部件上分别绕制了一绕组线圈，且绕制方向相反，通过本实施例提供的共模电感，实现在一个共模电感上同时具备高磁导率性能及高频高阻抗性能的特点，解决传统共模电感因采用单一的材料，导致在电磁干扰信号的作用下，共模电感难以对外电磁噪声和外界对内电磁同时进行兼容，最终导致快充电源的使用效果不佳的问题。

附图说明

图1为本发明一实施例一体化高性能共模电感的立体图；

图2为本发明一实施例中共模磁芯的立体图；

图3为本发明一实施例中共模磁芯的爆炸图；

图4为本发明一实施例中共模磁芯和绕组线圈的装配图。

附图说明：

100、共模磁芯；110、第一磁芯；120、第二磁芯；130、第一固定铜箔；140、第一部件；150、第二部件；160、第三部件；170、第四部件；200、第一绕组线圈；300、第二绕组线圈；400、支架；500、第二固定铜箔。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1-图4，所示为本发明一实施例提供的一种一体化高性能共模电感，共模磁芯100，共模磁芯100包括第一磁芯110、与第一磁芯110相对设置的第二磁芯120，以及沿着第一磁芯110的外围和第二磁芯120的外围进行包围，并将第一磁芯110和第二磁芯120进行连接的第一固定铜箔130，第一磁芯110和第二磁芯120中的一个用于具有高磁导率，另一个用于具有高频高阻抗；

至少两个绕组线圈，相邻两绕组线圈分别绕制于第一磁芯110和第二磁芯120的相对两侧，且相邻两绕组线圈的绕制方向相反，一绕组线圈绕制于第一磁芯110和第二磁芯120共同形成的第一部件140，另一绕组线圈绕制于第一磁芯110和第二磁芯120共同形成的第二部件150；

其中，第一部件140和第二部件150相对设置。

具体来说，通过将共模磁芯100成第一磁芯110和第二磁芯120，利用第一磁芯110和第二磁芯120中的高磁导率性能及高频高阻抗性能，从而使得本实施例中的共模磁芯100具有良好的宽频共模性能，同时结合第一固定铜箔130将第一磁芯110和第二磁芯120进行连接，并且第一磁芯110和第二磁芯120连接之后共同形成的第一部件140和第二部件150上分别绕制了一绕组线圈，且两绕组线圈的绕制方向相反，通过本实施例提供的共模电感，实现在一个共模电感上同时具备高磁导率性能及高频高阻抗性能的特点，解决传统共模电感因采用单一的材料，导致在电磁干扰信号的作用下，共模电感难以对外电磁噪声和外界对内电磁同时进行兼容，最终导致快充电源的使用效果不佳的问题。

需要说明的是，在一些优选的实施例的当中，为保障共模电感的正常运行，第一固定铜箔130的外部还做喷涂绝缘处理，因绝缘处理属于本领域常规技术，在此不做特别说明。

具体来说，在本实施例中，共模电感包括第一绕组线圈200和第二绕组线圈300；

其中，第一绕组线圈200和第二绕组线圈300的绕制方向相反，第一绕组线圈200绕制于第一部件140上，第二绕组线圈300绕制于第二部件150上，具体来说，第一绕组线圈200沿着第一部件140的外围呈矩形绕制，第二绕组线圈300沿着第二部件150的外围呈矩形绕制，并且第一绕组线圈200和第二绕组线圈300均为单层排布，通过单层排布，使得其绕组分布寄生电容做到最小，以及利用共模电感中的高频高阻抗性能，使得该共模器件获得较宽频率共模特性。

在一些优选的实施例当中，第一绕组线圈200和第二绕组线圈300均为扁平漆包铜线。

并且为实现在本实施例中的共模电感同时具备高磁导率性能及高频高阻抗性能的特点，本实施例中的第一磁芯110和第二磁芯120中的一个材质为铁基纳米晶磁材，另一个材质为镍锌磁材，在一些优选的实施例的当中，第一磁芯110的材质为铁基纳米晶磁材，第二磁芯120的材质为镍锌磁材，在实际情况中，纳米晶磁材具有高磁导率性能，镍锌磁材具有高频高阻抗性能，并且需要说明的是，本实施例中的第一磁芯110的材质为铁基纳米晶磁材并非是对第一磁芯110的材质的限定，第一磁芯110也可以为镍锌磁材，第二磁芯120也可以为铁基纳米晶磁材。

需要说明的是，第一磁芯110和第二磁芯120中的一个可以由带材卷绕制成层叠状，且磁芯的填充系数为0.75-0.85。

进一步地，第一磁芯110包括两个第一长边部和两个第一窄边部，第二磁芯120包括两个第二长边部和两个第二窄边部；

两个第一长边部分别和两个第二长边部相对设置以构成第一部件140和第二部件150，两个第一窄边部分别和两个第二窄边部相对设置以构成第三部件160和第四部件170；

其中，第三部件160和第四部件170均在绕组线圈的绕制范围之外，也就是说，第三部件160和第四部件170为裸露设置，在实际情况中，裸露设置的第三部件160和第四部件170可以增加共模器件的差模分量。

为便于理解本案，在本实施例中第一磁芯110和第二磁芯120均可以呈矩形设置，其具有四条边，也就是说，第一磁芯110包括两个第一长边部和两个第一窄边部，第二磁芯120包括两个第二长边部和两个第二窄边部，需要说明的是，长边部和窄边部并未在说明书附图中有所标记，但依据本附图可以明确得出长边部和窄边部，故在此不做特别说明。

另外，第一长边部的横截面积、第一窄边部的横截面积、第二长边部的横截面积以及第二窄边部的横截面积均相等，第一长边部的横截面、第一窄边部的横截面、第二长边部的横截面以及第二窄边部的横截面的形状均相同，需要说明的是，该形状可以为均为长方形，也就是说，本实施例中的第一磁芯110各个边和第二磁芯120各个边的大小、面积均相同，使得共模电感的整体磁路均匀，同时结合第三部件160和第四部件170裸露于绕组线圈的绕制范围之外，使得该共模电感获得一定的泄露磁通，从而兼具一定的差模插入损耗性能，最终使得该共模电感具有一定的差模滤波性能，减免实际应用电路额外增加成本及增加整体EMI滤波电路体积。

另外，在一些实际情况中，该共模电感还包括支架400和第二固定铜箔500；

其中，至少两个绕组线圈中每个绕组线圈共同形成的多个外部，多个外部中至少有一个外部与支架400的一侧相对；

第二固定铜箔500沿着多个外部后并绕过支架400的一侧壁，使得多个外部中有一个外部与固定支架400的内壁紧密贴合，以将共模磁芯100和绕组线圈均固定于支架400上。

进一步地，支架400上还设有供绕组线圈上的连接端子伸出的开口。

在实际情况中，第二固定铜箔500可以沿第一绕组线圈200和第二绕组线圈300，且包1.1Ts首尾焊接相连的背胶铜箔，其作用主要是规避共模电感与PFC电感、主功率变压器之间相互串扰的问题，起到一定的屏蔽作用。

需要说明的是，1.1Ts首尾焊接是说明第二固定铜箔500围绕完毕后，其末端超过首端，从而便于将第二固定铜箔500的首尾端进行焊接。

综上，本发明一实施例提供的一种一体化高性能共模电感，与现有技术中的共模电感相比，至少具有如下有益效果：

在本发明提供的一体化高性能共模电感中，通过将共模磁芯100分为第一磁芯110和第二磁芯120，且第一磁芯110和第二磁芯120中的一个用于具有高磁导率，另一个用于具有高频高阻抗，利用第一磁芯110和第二磁芯120中的高磁导率性能及高频高阻抗性能，从而使得本实施例中的共模磁芯100具有良好的宽频共模性能，同时结合第一固定铜箔130将第一磁芯110和第二磁芯120进行连接，并且第一磁芯110和第二磁芯120连接之后共同形成的第一部件140和第二部件150上分别绕制了一绕组线圈，且两绕组线圈的绕制方向相反，通过本实施例提供的共模电感，实现在一个共模电感上同时具备高磁导率性能及高频高阻抗性能的特点，解决传统共模电感因采用单一的材料，导致在电磁干扰信号的作用下，共模电感难以对外电磁噪声和外界对内电磁同时进行兼容，最终导致快充电源的使用效果不佳的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指请参阅该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式请参阅。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种一体化高性能共模电感，其特征在于，包括：

共模磁芯，所述共模磁芯包括第一磁芯、与所述第一磁芯相对设置的第二磁芯，以及沿着所述第一磁芯的外围和所述第二磁芯的外围进行包围，并将所述第一磁芯和所述第二磁芯进行连接的第一固定铜箔，所述第一磁芯和第二磁芯中的一个用于具有高磁导率，另一个用于具有高频高阻抗；

至少两个绕组线圈，相邻两所述绕组线圈分别绕制于所述第一磁芯和所述第二磁芯的相对两侧，且相邻两所述绕组线圈的绕制方向相反，一所述绕组线圈绕制于所述第一磁芯和所述第二磁芯共同形成的第一部件，另一所述绕组线圈绕制于所述第一磁芯和所述第二磁芯共同形成的第二部件；

其中，所述第一部件和所述第二部件相对设置。

2.根据权利要求1所述的一体化高性能共模电感，其特征在于，所述第一磁芯包括两个第一长边部和两个第一窄边部，所述第二磁芯包括两个第二长边部和两个第二窄边部；

两个所述第一长边部分别和两个所述第二长边部相对设置以构成所述第一部件和所述第二部件，两个所述第一窄边部分别和两个所述第二窄边部相对设置以构成第三部件和第四部件；

其中，所述第三部件和所述第四部件均在所述绕组线圈的绕制范围之外。

3.根据权利要求2所述的一体化高性能共模电感，其特征在于，所述共模电感包括第一绕组线圈和第二绕组线圈；

其中，所述第一绕组线圈和所述第二绕组线圈的绕制方向相反，所述第一绕组线圈绕制于所述第一部件上，所述第二绕组线圈绕制于所述第二部件上。

4.根据权利要求3所述的一体化高性能共模电感，其特征在于，所述第一绕组线圈沿着所述第一部件的外围呈矩形绕制，所述第二绕组线圈沿着所述第二部件的外围呈矩形绕制；

其中，所述第一绕组线圈和所述第二绕组线圈均为单层排布。

5.根据权利要求2所述的一体化高性能共模电感，其特征在于，所述第一长边部的横截面积、所述第一窄边部的横截面积、所述第二长边部的横截面积以及所述第二窄边部的横截面积均相等。

6.根据权利要求2所述的一体化高性能共模电感，其特征在于，所述第一长边部的横截面、所述第一窄边部的横截面、所述第二长边部的横截面以及所述第二窄边部的横截面的形状均相同。

7.根据权利要求1所述的一体化高性能共模电感，其特征在于，所述第一磁芯和所述第二磁芯中的一个材质为铁基纳米晶磁材，另一个材质为镍锌磁材。

8.根据权利要求7所述的一体化高性能共模电感，其特征在于，所述第一磁芯的材质为铁基纳米晶磁材，所述第二磁芯的材质为镍锌磁材。

9.根据权利要求1所述的一体化高性能共模电感，其特征在于，所述共模电感还包括支架和第二固定铜箔；

其中，至少两个绕组线圈中每个所述绕组线圈共同形成的多个外部，多个所述外部中至少有一个所述外部与所述支架的一侧相对；

所述第二固定铜箔沿着多个所述外部后并绕过所述支架的一侧壁，使得多个外部中有一个所述外部与所述固定支架的内壁紧密贴合，以将所述共模磁芯和所述绕组线圈均固定于所述支架上。

10.根据权利要求9所述的一体化高性能共模电感，其特征在于，所述支架上还设有供所述绕组线圈上的连接端子伸出的开口。