CN1763871A - 环形线路滤波器及缠绕环形线路滤波器的线圈的方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种环形线路滤波器，其具有通过不同缠绕步骤缠绕的线圈，从而通过在电流流动方向及/或区域的改变可以改善对特定频率的感应特性，由此该环形线路滤波器可以补偿在特定频率上的较差的EMI特性而不用加入如电感或电容的额外的组件。该环形线路滤波器包括环形芯体和缠绕在该环形芯体上的线圈。该线圈以这样的方式构建，即第一线圈缠绕的不是整个区域而是特定的部分区域，然后第二线圈缠绕环形芯体的剩下的区域。

Description

环形线路滤波器及缠绕环形线路滤波器的线圈的方法
技术领域
本发明涉及一种缠绕环形线路滤波器的方法，该环形线路滤波器在用于向打印机或其他电器或电子器具提供电力的开关模式电源(SMPS)的初级AC电源端子中使用，以改善电磁干扰(EMI)特性。
背景技术
SMPS是模块型电源，用于将外部供电转变为适于各种电器或电子器具包括电脑、电视、录像机、无线通讯设备等等。其用作通过使用半导体的开关特性来间歇地控制高于市电频率的高频，以及防止损坏。这样的SMPS作为电器或电子器具的主电源的应用正变得更普遍，因为它们具有小尺寸和高效率的优点。
虽然这种SMPS具有小尺寸和重量轻的优点，它们有开关晶体管等引起的产生噪声和EMI的问题。
在初级AC电源端子使用环形线路滤波器以改善在SMPS中产生的噪声和EMI特性，图1A和1B示出其一个典型例子。
如图1A和1B所示，环形线路滤波器包括基板10、支撑在基板10上的环形芯体20和缠绕环形芯体20的线圈30。
线圈30以这样的方式缠绕在芯体20上，即第一线圈从芯体20的最下端20a向上缠绕几圈到最上端20b(看图1B中的实线)，第二线圈从芯体20的最上端20b向下缠绕到最下端20a(看图1B中的单点划线)，而第三线圈又从芯体20的最下端20a向上缠绕到最上端20b(看图1B中的双点划线)。
以这种方式，线圈30向上和向下缠绕在芯体20的整个区域三次或更多。以这种方式构建的环形线路滤波器借助于若干从基板10向下突出的接触件11和12安装在基体(未示出)上。
这样的线路滤波器主要显示出如L装置的电感作用。即，因为线路滤波器具有固定的电感L值，它通过以线路滤波器的感应频率成分抵消噪声频率而消除由每个噪声源产生的噪声频率。线路滤波器的这种能力由芯体20的磁导率和线圈30的圈数决定。在普通的线路滤波器中，线圈30在芯体20的整个区域上向上和向下缠绕几次，因而在芯体20的整个区域上电流的方向是固定的。
以现有的线路滤波器的设计，因为批量生产的考虑，芯体20的数量通常限制在一个、两个或三个，而因为对芯体20来说由于热限制必须保持预定的厚度，线圈30缠绕的圈数也受限制。如果从EMI的角度在一特定频率范围内存在问题因而需要对相应频带的改善，只有加入电感和电容以在现有的线路滤波器中获得想要的频率特性的改变，而没有其他方法。然而加入这样的组件与产品的减轻重量和最小化相悖并有附属问题如增加的成本和能量的损失。
发明内容
因此，提出本发明来解决至少上述提到的问题并提供其他优点，本发明的一个目的是提供一种环形线路滤波器，其具有通过不同缠绕步骤缠绕的线圈，从而通过在电流流动方向及/或区域的改变可以改善对特定频率的感应特性，由此该环形线路滤波器可以应对在特定频率EMI特性较差的情况而不用通过加入任何如电感或电容的组件来改变线路。
为了达到上述目的，提供一种环形线路滤波器，其包括环形芯体和缠绕在该环形芯体上的线圈，其中该线圈以这样的方式构建，即线圈首先缠绕的不是整个区域而是特定的部分区域，然后第二次时缠绕环形芯体的剩下的区域。
根据本发明一实施例，第一线圈从最下端向上缠绕到环形芯体的基本中间的部分，第二线圈从该中间部分向下缠绕到环形芯体的最下端，第三线圈从最下端向上缠绕到环形芯体的最上端，第四线圈从最上端向下缠绕到环形芯体的中间部分，而第五线圈从中间部分向上缠绕到环形芯体的最上端。
另外，该环形线路滤波器还包括用于支撑该环形芯体的基板，其中以这样的方式分别将线圈固定到基板上，即其中的相对端通过基体而从夹板向下突出。
根据用于达到本发明上面提到的目的的一种环形线路滤波器的缠绕方法，不是在环形芯体的整个区域上而在环形芯体的特定部分区域上完成第一次缠绕，然后在环形芯体的剩下的区域上完成第二次缠绕。
根据一实施例，该环形线路滤波器的缠绕方法包括以下步骤，将第一线圈从环形芯体的最下端向上缠绕到基本中间部分；将第二线圈从环形芯体的中间部分向下缠绕到最下端；将第三线圈从环形芯体的最下端向上缠绕到最上端；将第四线圈从环形芯体的最上端向下缠绕到基本中间部分；第五线圈从环形芯体的中间部分将向上缠绕到最上端。
附图说明
参考附图，从对本发明特定实施例的描述中，本发明的上述方面和特征将变得更明显，在附图中：
图1A和1B分别是常规环形线路滤波器的正视图和侧视图，用于示出常规环形线路滤波器的结构及其缠绕方法；
图2A和2B分别是根据本发明一实施例的环形线路滤波器的正视图和侧视图，用于示出本发明环形线路滤波器的结构及其缠绕方法；以及
图3A和3B分别是常规环形线路滤波器和根据本发明一实施例的环形线路滤波器的辐射特性的图线；
可以理解在整个附图中相似的附图标记指相似的特征、结构和元件。
具体实施方式
以下，参考附图更详细地描述本发明的示例性实施例。
在具体实施方式中说明的内容如详细的结构和元件是用来帮助更全面地理解本发明。因而，很明显地，可以不偏离本发明的范围和精神对此处描述的实施例做出多种变化和修改。为了清楚及简洁起见，省略了对众所周知的功能或结构的描述。
如图2A和2B所示，为根据本发明一实施例构造的环形线路滤波器的基本结构。根据本发明一实施例的环形线路滤波器包括基板10、支撑在基板10上的环形芯体20和缠绕在环形芯体20上的线圈30，它们与在上述的常规环形线路滤波器的结构中所用的组件是相同的。
然而，本发明环形线路滤波器在线圈30的缠绕方法上与常规滤波器不同。即，根据常规的排列，线圈30向上和向下缠绕在环形芯体20的整个区域上，由此在环形芯体20的整个区域上的电流流动方向是固定的而因此难于获得对特定频带的频率特性的改变，而根据本发明的实施例，线圈30以这样的方式缠绕即第一线圈不是缠绕在环形芯体20的整个区域上而是在特定的部分区域上然后第二线圈缠绕在环形芯体20的剩下的区域上。
根据该实施例，与常规环形线路滤波器中第一线圈缠绕在环形芯体的整个区域上不同，在环形芯体中的电流流动的方向是可变的，由此展现出有些不同的感应频率特性。如果使用该特性来改变对特定频带的频率特性，当在特定频带上引起较差EMI特性时可以不用加入电感和电容而解决频率问题。
根据该实施例，缠绕环形线路滤波器的方法包括下列步骤，将第一线圈从芯体20的最下端20a向上缠绕到基本中间部分20c(看图2B中的下侧的实线)，将第二线圈从芯体20的中间部分20c向下缠绕到最下端20a(看图2B中的下侧的单点划线)，将第三线圈又从芯体20的最下端20a向上缠绕到最上端20b(看图1B中的双点划线)，将优选第四线圈从环形芯体20的最上端缠绕倒中间部分20c(看图2B中的上侧的实线)，及最好将第五线圈从芯体20的中间部分20c向下缠绕到最上端20b(看图2B中的上侧的单点划线)。
在本实施例中为了描述的方便，虽然示出及描述为线圈30的缠绕是完成在根据环形芯体20的约中间部分分开的上部和下部上，本发明实施例并不限于此种情况，如果第一线圈不是缠绕在环形芯体的整个区域而是缠绕在预定部分区域上，也会得到类似的效果。
用本发明实施例构造的环形线路滤波器借助于从基板10向下突出的多个接触件11和12安装在基体(未示出)上，以便象常规环形线路滤波器一样，通过以感应频率成分抵消噪声频率而消除由每个噪声源产生的噪声频率。
为了确定本发明实施例在如上述运行的环形线路滤波器上的效果，通过多个试验对依照常规缠绕方法的环形线路滤波器和具有依照本发明实施例的缠绕方法缠绕的线圈的环形线路滤波器的感应特性进行相互比较。结果是，常规环形线路滤波器显示出2.64mH的感应特性，而根据本发明实施例构造的环形线路滤波器显示出3.01mH的感应特性，即比常规的高约0.5mH。在试验中，使用GP-9芯体和0.6Pi线圈，在100kHz测量感应系数。
也可通过多种试验确定EMI特性的改善效果。结果是，发现在300到400kHz传导噪声的改善的量为5dB，在60到80MHz频带的改善的量是10dB。环形线路滤波器的样品使用使用GP-9芯体和1Pi线圈制作。图3A和3B分别示出辐射噪声的试验结果，以在常规线路滤波器和本发明线路滤波器之间进行比较。
如上所述，根据本发明实施例，可以实现一种SMPS，其用一个单一的线路滤波器可以具有令人满意的噪声和EMI特性而不用加入如电感和电容的组件，因为可以设计对想要的频带有特定感应系数的线路滤波器。就是说，通过可以制造便宜及小尺寸的SMPS，本发明实施例可以有助于电器和电子产品的轻量化及整个尺寸的减小。
虽然为了例示本发明的原理，示出及描述了本发明的优选实施例，单本发明不限于该特定实施例。应理解到本领域技术人员可以不偏离如所附权利要求确定的本发明的范围或精神做出多种变化和变更。因而，这样的变化和变更及其等价物被认为是全部包含在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种环形线路滤波器，包括：
环形芯体；及
缠绕在环形芯体上的多个线圈，其中以这样的方式构建该多个线圈，即至少该多个线圈中的一个缠绕在环形芯体的预定部分区域上而至少该多个线圈中的另一个缠绕在环形芯体的剩下的区域上。
2.如权利要求1所述的环形线路滤波器，其中该多个线圈中的第一线圈从环形芯体的最下端向上缠绕到基本中间的部分，该多个线圈中的第二线圈从环形芯体的该中间部分向下缠绕到最下端，该多个线圈中的第三线圈从环形芯体的最下端向上缠绕到最上端，该多个线圈中的第四线圈从环形芯体的最上端向下缠绕到中间部分，而该多个线圈中的第五线圈从环形芯体的中间部分向上缠绕到最上端。
3.如权利要求2所述的环形线路滤波器，还包括用于支撑环形芯体的基板，其中以这样的方式将该多个线圈分别固定到基板，即其中相对端穿过基体并从基板向下突出。
4.一种用于具有多个缠绕在环形芯体上的线圈的环形线路滤波器的缠绕方法，包括以下步骤：
将至少该多个线圈种的一个缠绕在环形芯体的预定部分区域上；及
将至少该多个线圈种的另一个缠绕在环形芯体的剩下的区域上。
5.如权利要求4所述的缠绕方法，其中包括以下步骤：
将第一线圈从环形芯体的最下端向上缠绕到基本中间部分；
将第二线圈从环形芯体的中间部分向下缠绕到最下端；
将第三线圈从环形芯体的最下端向上缠绕到最上端；
将第四线圈从环形芯体的最上端向下缠绕到基本中间部分；
第五线圈从环形芯体的中间部分将向上缠绕到最上端。
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