CN1252747C - 共模滤波器 - Google Patents

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Abstract

一种共模滤波器，其包括：鼓型心(10)，其包括心部分(11)，以及四边形凸缘部分(12)；设置在鼓型心(10)的凸缘部分(12)上的电极(20)；以及一对缠绕在鼓型心(10)的心部分(11)上且具有分别连接到电极(20)的端部的导线(1)和(2)，其中，每个凸缘部分(12)具有在相应的两个电极(20)之间的凹槽(15)，以及用于将凹槽(15)分成两个引出凹槽部分(17a)和(17b)的分离凸起(16)；导线(1)和(2)以这样的分布式缠绕方式缠绕在鼓型心(10)的心部分(11)上，即，规定导线(1)和(2)之间的导线间距离(a)和每根导线(1)和(2)的相邻圈之间的缠绕间距(b)；以及导线(1)和(2)逐一通过引出凹槽部分(17a)和(17b)引出，同时由分离凸起(16)来分离，使得导线(1)和(2)的端部分别连接到电极(20)。

Description

共模滤波器
技术领域
本发明涉及一种用于抑制信号线或者类似物中的共模噪声的共模滤波器，具体涉及一种用于诸如DVI(数字视频接口)或者HDMI(高清晰度多媒体接口)之类的高速差分信号接口的小尺寸共模滤波器。
背景技术
已知一种结构，如图8所示，其中，差模阻抗以这样的方式减小，即，一对导线双股缠绕在鼓型心的心部分上，以改进导线的耦合程度，且该对导线的引出部分在引出时相互靠近，以改进导线引出部分的耦合程度(日本专利未审查的出版物No.2003-77730)。
如在专利文献3中所述，当该对导线双股缠绕，同时充分地相互紧密接触时，差模阻抗可以减小，但是只是在充分低于截止频率的频带中才是这样的情况。如果导线相互紧密接触，那么因为导线间电容增加会产生截止频率降低的问题。尤其是用于诸如DVI或者HDMI之类的高速差分信号接口的情况下，要求大约6GHz或者更高的截止频率。如果该对导线只是双股缠绕，那么不能获得这样的高截止频率。顺便提及，在日本专利未审查的出版物No.2003-77730中，还描述了一种结构，其中，导线的端部通过导电连接凹槽连接到电极，同时分离。因为导线被引出时在导线引出部分中相互紧密接触，所以当导线的电绝缘膜在导线连接时由于热而损坏时，仍然产生线间耐压和绝缘电阻减小的问题。此外，它没有讲授在GHz频带中表现出好的磁特性的磁心的材料。
发明内容
在这样的情况下，本发明的第一个目的是提供一种表面安装型共模滤波器，其截止频率是如此高，以致于适于传送高速差分信号，且其具有高耐压和高稳定性。
本发明的第二个目的是提供一种表面安装型共模滤波器，其中，缠绕在鼓型心上的导线之间的导线间距离的变化最小化，以获得电特性变化的降低。
(1)为了达到前述目的，本发明提供了一种共模滤波器，其包括：磁性或者非磁性鼓型心，其包括心部分，以及一对设置在心部分的相对侧上使得与心部分形成一体的凸缘部分；设置在鼓型心的该对凸缘部分上的电极；以及至少两根缠绕在鼓型心的心部分上且具有分别连接到电极的端部的导线，其中，鼓型心的每个凸缘部分具有在相应的两个电极之间的凹槽，以及用于将凹槽分成两个的分离凸起；导线以这样的分布式缠绕方式缠绕在鼓型心的心部分上，即，规定导线之间的导线间距离(a)和每根导线的相邻圈之间的缠绕间距(b)；以及导线逐一通过凹槽引出，同时被分离凸起分离，使得导线的端部分别连接到电极。
(2)本发明还提供了一种共模滤波器，其包括：磁性或者非磁性鼓型心，其包括心部分，以及一对设置在心部分的相对侧上使得与心部分成为一体的凸缘部分；设置在鼓型心的该对凸缘部分上的电极；以及至少两根缠绕在鼓型心的心部分上且具有分别连接到电极的端部的导线，其中，鼓型心的心部分具有多个定位凸出或者凹进部分，其形成为定位导线，同时保持导线之间的间距恒定。
(3)本发明还提供一种根据段落(1)或者(2)的共模滤波器，且进一步包括固定在鼓型心的该对凸缘部分的顶部表面之间的磁性或者非磁性的板形心。
(4)本发明还提供一种根据段落(1)或者(2)的共模滤波器，且进一步包括设置为桥接鼓型心的该对凸缘部分的顶部表面之间的空间的复合磁性材料。
(5)本发明还提供一种根据段落(1)到(4)中的任何一项的共模滤波器，其中，鼓型心由铁氧体制成，该铁氧体包含40mol％到49.8mol％的Fe2O3、10mol％到33mol％的ZnO、2mol％到10mol％的CuO、1mol％或者更少的Mn2O3，以及剩余部分NiO且进一步包含0.03wt％到0.5wt％的SiO2。
附图说明
图1是根据本发明的第一个实施例的共模滤波器在该共模滤波器的底部侧(表面安装侧)面朝上的情况下的透视图。
图2是放大地显示根据第一个实施例的共模滤波器的导线端部接合部分的底部视图。
图3是示出了根据本发明的第一个实施例中的线间耐压与背景技术中的线间耐压之间的比较的图，在第一个实施例中，分离凸起设置在每个凸缘部分上的电极之间的凹槽中，而在背景技术中没有设置分离凸起。
图4是示出了沿着本发明的第二个实施例中的鼓型心的四边形凸缘部分的中心位置截取的垂直截面的前面截面图。
图5是根据本发明的第三个实施例的共模滤波器在该共模滤波器的底部侧面朝上的情况下的透视图。
图6是根据本发明的第四个实施例的共模滤波器在该共模滤波器的底部侧面朝上的情况下的透视图。
图7是根据本发明的第五个实施例的共模滤波器在该共模滤波器的底部侧面朝上的情况下的透视图。
图8是示出了根据背景技术的共模滤波器的一个例子的透视图。
具体实施方式
接下来将参考附图描述关于共模滤波器的本发明的实施例。
图1和2示出了根据本发明的第一个实施例的共模滤波器。图1是在该共模滤波器的底部侧(安装表面侧)面朝上的情况下的该共模滤波器的透视图。图2是放大地显示共模滤波器的导线端部接合部分的底部视图。在图1和2中，标号10表示由磁性物质制成的磁性鼓型心。磁性鼓型心10包括心部分11和设置在心部分11的相对侧上的一对四边形凸缘部分12。在鼓型心10中的每个四边形凸缘部分12具有由两个通过金属膏烘烤、金属镀覆或者类似方式形成的电极20。每个电极20具有位于四边形凸缘部分12的每个相对端部的下表面(安装表面)中的下部电极部分(使用者电极部分)20a，以及位于侧表面(外部端面)中的侧部电极部分20b。在每个电极20中，下部电极部分20a和侧部电极部分20b形成为使得相互连接。
下述成分范围的铁氧体可以用作鼓型心10的磁性物质。
氧化铁(Fe2O3)：40到49.8mol％
氧化锌(ZnO)：10到33mol％
氧化铜(CuO)：2到10mol％
氧化锰(Mn2O3)：不大于1mol％
氧化镍(NiO)：剩余部分
二氧化硅(SiO2)：0.03到0.5wt％
该铁氧体在GHz的频带中呈现高导磁率。如果铁氧体的成分在前述范围内，那么不会破坏在GHz的频带中的导磁率。
用作该实施例中的鼓型心的铁氧体的成分的例子如下。
氧化铁(Fe2O3)：45.60mol％
氧化锌(ZnO)：29.70mol％
氧化铜(CuO)：7.33mol％
氧化锰(Mn2O3)：0.50mol％
氧化镍(NiO)：16.87mol％
二氧化硅(SiO2)：很少量
(预定值在从0.03到0.5wt％的范围内)
根据在该例子中描述的成分，在达到大约6GHz的频率范围中可以获得好的磁特性。
在每个四边形凸缘部分12的下表面12a中，宽凹槽15设置为在心部分11的轴向上跨过下表面12a的中心部分，该四边形凸缘部分形成为使得电极20的下部电极部分20a位于下表面12a的相对侧上。分离凸起16形成在宽凹槽15的横向中间位置中。结果，该宽凹槽15被分离凸起16分成两个引出凹槽部分17a和17b。
一对导线1和2缠绕在鼓型心10的心部分11上。该对缠绕的导线1和2分别通过两个引出凹槽部分17a和17b(每个宽凹槽15由相应的分离凸起16分成两个引出凹槽部分)引出。导线的端部通过热接触结合、焊接或者类似方式分别连接到电极20的下部电极部分20a(在图2中，导线的端部在接合位置P电连接到电极20的下部电极部分20a)(同时导线被分离凸起16相互分离)。顺便提及，从引出凹槽部分17a和17b的底部表面延伸到下部电极部分20a的平的表面的倾斜凹表面18分别沿着四边形凸缘部分的端部表面形成，以使得容易将导线1和2的端部引出到下部电极部分20a。
该对导线1和2不密集地缠绕，以便增加共模滤波器的截止频率(最好，将截止频率设置为6GHz或者更高)。也就是，如图2所示，该对导线1和2以在导线1和2之间的预定导线间距离(a)和每根导线1和2的相邻圈之间的预定缠绕间距(b)的条件下分布式地(隔开地)缠绕，以便减小导线间电容。此外，导线1和2的引出部分还设置为通过引出凹槽部分17a和17b引出，且连接到下部电极部分20a，同时保持导线1和2的引出部分之间的距离不小于导线间距离(a)，以便减小导线间电容。为此，可以说每个分离凸起16的宽度最好选择为不小于导线间距离(a)。在这样的情况下，最好使用诸如粘合导线(cement wire)之类的可热焊接的导线来作为导线，以便防止导线产生位置移动。
因为鼓型心10是由如上所述的在GHz频带中呈现高导磁率的铁氧体制成，所以可以改进在GHz频带中抑制共模噪声的效果。
例如，根据第一个实施例生产的共模滤波器的产品形状不大于4532型(4.5mm长、3.2mm宽和3.2mm高)。在这样的情况下，使用的每根导线1和2的直径不大于0.06mm。
在根据本发明的第一个实施例的共模滤波器中，因为分离凸起16形成在四边形凸缘部分12的宽凹槽15的中间部分中，使得导线1和2在如图2所示的导线端部连接部分附近的地方中相互分离，以消除不同线的导线相互接触的地方，所以可以降低不同线之间短路的危险，以改进可靠性。
图3示出了根据第一个实施例的共模滤波器(具有凸起的产品)中的线之间的击穿电压的测量结果与背景技术的共模滤波器(没有凸起的产品)中的线之间的击穿电压的测量结果的比较。如测量结果很明显，可以确定，根据该实施例的共模滤波器中的线间耐压与背景技术的共模滤波器的线间耐压相比增加了50％。
根据该第一个实施例，可以获得下面的效果。
(1)当该对导线1和2以在导线1和2之间的预定导线间距离(a)和每根导线1和2的相邻圈之间的预定缠绕间距(b)的条件下分布式地(隔开地)缠绕时，如图2所示，共模滤波器的截止频率可以增加(例如，到大约6GHz)。
(2)当鼓型心10由在GHz频带中具有高导磁率，且由包含下述成分范围的成分的铁氧体制成时，可以改进在GHz频带中抑制共模噪声的效果。
氧化铁(Fe2O3)：40到49.8mol％
氧化锌(ZnO)：10到33mol％
氧化铜(CuO)：2到10mol％
氧化锰(Mn2O3)：不大于1mol％
氧化镍(NiO)：剩余部分
二氧化硅(SiO2)：0.03到0.5wt％
尤其是，当作为一个例子的铁氧体的成分如下时，可以获得更优秀的共模噪声抑制效果。
氧化铁(Fe2O3)：45.60mol％
氧化锌(ZnO)：29.70mol％
氧化铜(CuO)：7.33mol％
氧化锰(Mn2O3)：0.50mol％
氧化镍(NiO)：16.87mol％
二氧化硅(SiO2)：很少量
(预定值在从0.03到0.5wt％的范围内)
(3)因为分离凸起16形成在四边形凸缘部分12的宽凹槽15的中间部分中，使得导线1和2在导线1和2的端部连接到电极的部分附近的地方中相互分离，所以可以降低不同线之间短路的危险，以获得改进的可靠性和线间耐压的更大改进。在这种情况下，导线1和2的引出部分也通过引出凹槽部分17a和17b引出，同时保持导线1和2之间的距离不小于导线间距离(a)，以便减小导线1和2的引出部分之间的导线间电容。
图4示出了沿着根据本发明的第二个实施例的共模滤波器中的鼓型心10的四边形凸缘部分12的中心位置截取的垂直截面。在该实施例中，凹进凹槽31和32形成在鼓型心10的心部分11中，使得凹进凹槽31和32用作用于分别定位导线1和2的凹进部分。导线1缠绕在心部分11上，同时由凹进凹槽31定位。导线2缠绕在心部分11上，同时由凹进凹槽32定位。在这样的情况下，导线1和2之间的导线间距离(a)和每根导线1和2的相邻圈之间的缠绕间距(b)由凹进凹槽31和32的位置预先确定。
根据该第二个实施例，因为即使是在该对导线1和2分布式缠绕的情况下，导线1和2的位置也由凹进凹槽31和32精确地决定，所以导线1和2之间的导线间距离(a)的变化和每根导线1和2的相邻圈之间的缠绕间距(b)的变化可以最小化，以实现降低产品的电特性的变化。
顺便提及，第二个实施例的其它结构、操作和效果与第一个实施例相同。
图5示出了本发明的第三个实施例。在该实施例中，在导线1和2缠绕在鼓型心10的心部分11上以后，由磁性或者非磁性物质制成的平板40通过粘合树脂或者类似物固定在鼓型心10的两个四边形凸缘部分12的上表面之间，使得与两个四边形凸缘部分12的上表面成为一体。板40作为平的表面用来提供最终产品的顶部表面，使得最终的产品可以被吸附到自动安装设备的吸附喷嘴上。此外，当板40以及鼓型心10由磁性物质制成时，该鼓型心10和板形心40相互磁耦合，以合成闭合磁路的心，以改进线间耦合和减小磁通量的泄漏，从而有助于改进共模噪声的抑制特性。该板形心40可以由与鼓型心10相同的磁性物质制成。顺便提及，因为第三个实施例的其它结构、操作和效果与第一个实施例相同，所以为了避免重复描述，与第一个实施例中相同的或者相当的部分由与那些在第一个实施例中相同的标号表示。
图6示出了本发明的第四个实施例。在该实施例中，该对导线1和2缠绕在鼓型心10的心部分11上，进一步通过两个引出凹槽部分17a和17b(每个凹槽15由相应的一个分离凸起16分成两个引出凹槽部分)引出，且通过热接触结合、焊接或类似方式连接到电极20的侧部电极部分20b(同时被分离凸起16分离)。
根据该第四个实施例，因为导线的端部连接到侧部电极部分20b，所以在实际安装侧上的每个下部电极部分20a的厚度没有增加。因此，可以减小高度变化，以获得低高度。顺便提及，因为第四个实施例的其它结构、操作和效果与第三个实施例相同，所以为了避免重复描述，与第三个实施例中相同的或者相当的部分由与那些在第三个实施例中相同的标号表示。
图7示出了本发明的第五个实施例。在该实施例中，如诸如铁氧体之类的磁性粉末和诸如环氧树脂之类的树脂的混合物的复合磁性材料50被用来替代固定到铁氧体或者类似物的磁性鼓型心10上的板形心。该复合磁性材料50通过一体模制来提供，使得桥接在鼓型心10的两个四边形凸缘部分12的上表面之间的空间。也就是，共模滤波器的顶部表面由合成磁性材料50平平地覆盖。
根据第五个实施例，磁性鼓型心10和复合磁性材料50可以相互磁耦合，以合成闭合磁路的心，以改进线间耦合和减小磁通量的泄漏，从而有助于改进共模噪声的抑制特性。此外，该复合磁性材料50的上表面可以设置为平的表面，使得最终的产品可以成形为使得能够被吸附到自动安装设备的吸附喷嘴上。顺便提及，因为第五个实施例的其它结构、操作和效果与第三个实施例相同，所以为了避免重复描述，与第一个实施例中相同的或者相当的部分由与那些在第一个实施例中相同的标号表示。
尽管本发明的第二个实施例是在凹进凹槽形成在鼓型心的心部分中，使得该凹进凹槽用作用于分别定位导线的凹进部分的情况下来描述的，但是本发明还可以应用到导线定位凸出部分形成在心部分中的结构。
尽管各个实施例是在使用由磁性物质制成的磁性鼓型心的情况下描述的，但是，根据使用目的可以使用由非磁性介电物质(诸如陶瓷物质)制成的鼓型心。
尽管上面描述了本发明的实施例，但是本发明不限于此，不言而喻，本领域中的普通技术人员可以在不偏离权利要求书的范围的情况下进行各种修改和变化。
如上所述，根据本发明，提供了一种共模滤波器，其包括：磁性或者非磁性鼓型心，其包括心部分，以及一对设置在心部分的相对侧上使得与心部分成为一体的凸缘部分；设置在鼓型心的该对凸缘部分上的电极；以及至少两根缠绕在鼓型心的心部分上且具有分别连接到电极的端部的导线，其中，鼓型心的每个凸缘部分具有在相应的两个电极之间的凹槽，以及用于将凹槽分成两个的分离凸起；导线以这样的分布式缠绕方式缠绕在鼓型心的心部分上，即，规定导线之间的导线间距离(a)和每根导线的相邻圈之间的缠绕间距(b)；以及导线逐一通过凹槽引出，同时由分离凸起来分离，使得导线的端部分别连接到电极。在这样的构造中，可以获得一种表面安装型共模滤波器，其截止频率是如此高，以致于适于在DVI、HDMI或者类似物中传送高速差分信号，且其具有高耐压和高稳定性。
根据本发明，还提供了一种共模滤波器，其包括：磁性或者非磁性鼓型心，其包括心部分，以及一对设置在心部分的相对侧上使得与心部分成为一体的凸缘部分；设置在鼓型心的该对凸缘部分上的电极；以及至少两根缠绕在鼓型心的心部分上且具有分别连接到电极的端部的导线，其中，鼓型心的心部分具有多个定位凸出或者凹进部分，其形成为定位导线，同时保持导线之间的间距恒定。在这样的构造中，可以获得一种表面安装型共模滤波器，其中，缠绕在鼓型心上的导线之间的导线间距离的变化最小化，以获得电特性变化的降低。

Claims (4)

1.一种共模滤波器，其包括：
磁性或者非磁性鼓型心，其包括心部分，以及一对设置在所述心部分的相对侧上使得与所述心部分成为一体的凸缘部分；
设置在所述鼓型心的所述对凸缘部分上的电极；以及
至少两根缠绕在所述鼓型心的所述心部分上且具有分别连接到所述电极的端部的导线，
其中，所述鼓型心的每个所述凸缘部分具有在相应的两个所述电极之间的凹槽，以及用于将所述凹槽分成两个的分离凸起；
所述导线以这样的分布式缠绕方式缠绕在所述鼓型心的所述心部分上，即，规定所述导线之间的导线间距离(a)和每根所述导线的相邻圈之间的缠绕间距(b)；以及
所述导线逐一通过所述凹槽引出，同时由所述分离凸起来分离，使得所述导线的所述端部分别连接到所述电极。
2.根据权利要求1的共模滤波器，其特征在于：进一步包括固定在所述鼓型心的所述对凸缘部分的顶部表面之间的磁性或者非磁性的板形心。
3.根据权利要求1的共模滤波器，其特征在于：进一步包括设置为桥接所述鼓型心的所述对凸缘部分的顶部表面之间的空间的复合磁性材料。
4.根据权利要求1到3中的任何一项的共模滤波器，其特征在于：所述鼓型心由铁氧体制成，该铁氧体包含40mol％到49.8mol％的Fe2O3、10mol％到33mol％的ZnO、2mol％到10mol％的CuO、1mol％或者更少的Mn2O3，以及剩余部分NiO且进一步包含0.03wt％到0.5wt％的SiO2。
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