CN203135129U - 电连接器 - Google Patents

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唐志辉
张志成
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Foxconn Kunshan Computer Connector Co Ltd
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Abstract

一种电连接器，其包括绝缘本体以及装设于绝缘本体内的端子模块。所述端子模块包括对接端子、用以安装于一外部电路板的接脚端子、及连接于对接端子与接脚端子之间的磁性模块。所述磁性模块包括电路板和安装于电路板上的隔离变压器与共模滤波器。所述隔离变压器包括原边线圈与副边线圈、承载前述原边线圈与副边线圈的磁芯、设置于磁芯底面用以焊接于电路板的贴片端子。上述结构适于变压器大量生产，并安装方便，并节省电连接器空间，滤波性能良好。

Description

电连接器
【技术领域】
本实用新型是有关一种电连接器,尤其涉及一种电连接器的磁性模块。
【背景技术】
于2009年1月7日公告的中国专利第CN201178024Y号揭示了一种电连接器，所述电连接器包括绝缘本体与安装于绝缘本体的磁性模块，所述磁性模块包括变压器模块与共模抑制器模块，两模块均包括一塑料外壳内的变压器或共模抑制器，然而，此必然大大增加磁性模块的体积，并且造成材料耗损，成本增加。
于1998年4月7日公告的美国专利US 5,736,910揭示了最早网络接口连接器中使用隔离变压器与共模滤波器共同滤波的技术。其隔离变压器与共模滤波器均设置为环形磁芯，并且隔离变压器的线圈直接从隔离变压器的环形磁芯连续缠绕于共模滤波器的环形磁芯（参考第5图），如此可以保证较低的插入损耗与较高的电感值，使其滤波效果较好。但此种方案致使隔离变压器与共模滤波器的磁性线圈缠绕于环形磁芯时不能利用自动绕线技术。并且将隔离变压器与共模滤波器安装于内置电路板极其困难，需要如中国发明专利第ZL 200810083531.6号所揭示的载具，并且焊接过程需要理线，消耗工时特别多。
于2011年8月10日公告的中国发明专利第ZL 200810304438.3号揭示了将隔离变压器与共模滤波器分开制造安装的技术（第13图），从而大大提高了隔离变压器与共模滤波器的生产效率。并且，将共模抑制器设计为贴片式结构，便于共模滤波器安装于电路板上。然而，由于电连接器内部的变压器电感要求较高，一直无法以贴片式结构取代。
于2012年1月10日公告的美国专利US 8,093,980揭示一种用于个人电脑网络连接的高压保护用的脉冲变压器。然而，此种脉冲变压器通常尺寸较大，难以用于连接器内部，通常会安装于个人电脑的主板上。
于2012年9月11日公开的中国台湾新型专利TW M437561U1（公告号），揭示一种贴片安装于电路板上的脉冲变压线圈元件，然而，此种脉冲变压线圈元件体积较大，只能用于体积较大的电连接器内。
【实用新型内容】
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有磁性模块的电连接器，所述磁性模块包括电路板与装设于电路板的磁性组件，所述磁性组件包括安装于电路板上的隔离变压器与共模滤波器，所述隔离变压器适于大量生产，并安装方便，并节省空间，电气性能良好。
为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案：
一种电连接器，其包括绝缘本体以及装设于绝缘本体内的端子模块，所述绝缘本体设有前端开口用以收容网络插头的收容腔，所述端子模块包括延伸进入收容腔的对接端子、用以安装于一外部电路板的接脚端子、及连接于对接端子与接脚端子之间的磁性模块，所述磁性模块包括电路板和安装于电路板上的隔离变压器与共模滤波器，所述隔离变压器包括原边线圈与副边线圈，所述隔离变压器还包括承载前述原边线圈与副边线圈的磁芯、设置于磁芯底面用以焊接于电路板的贴片端子，原边线圈依次连接对应贴片端子、电路板上的导电路径、对接端子，副边线圈依次连接对应贴片端子、电路板上的对应导电路径、共模滤波器、电路板的对应导电路径、及接脚端子。
相对现有技术，本实用新型的隔离变压器采用贴片端子结构，安装于电连接器内部设置的电路板上，同时具有共模滤波器，便于快速自动绕线，适于大量生产，并安装方便，并节省空间，电气性能良好。
本实用新型可以进一步如下具体设计：
所述原边线圈包括第一与第二漆包线，且第一与第二漆包线的第一端形成原边线圈的输入端，第一与第二漆包线的第二端连接在一起形成原边线圈的中心抽头，所述副边线圈包括第三与第四漆包线，且第三与第四漆包线的第二端形成原边线圈的输入端，第三与第四漆包线的第一端连接在一起形成副边线圈的中心抽头，所述磁芯包括工字形磁芯与盖板磁芯，所述工字形磁芯包括中间绕线部、连接于绕线部两端的第一法兰部与第二法兰部、设置于第一法兰部用以连接各漆包线第一端的若干贴片端子、以及设置于第二法兰部用以连接各漆包线第二端的若干贴片端子，且各贴片端子通过电镀形成于两法兰部的底面。
第一至第四漆包线的线径相同，均为0.04至0.1毫米，其缠绕于绕线部的圈数相同，均为10至25，所述工字形磁芯的绕线部纵向长度大于线径与圈数两倍的乘积，使其中第一与第四漆包线可以紧贴绕线部外表面紧密并列依次缠绕形成第一层而不产生重叠，其中第二与第四漆包线可以覆盖于第一层紧密并列依次缠绕形成第二层而不产生重叠。
第一至第四漆包线均由线径为0.027至0.05毫米的铜丝外包漆皮形成，且隔离变压器原边线圈的两输入端之间的直流阻抗不大于5.0欧姆，且在100KHz时电感大于150微亨，副边线圈的两输入端之间的直流阻抗也不大于5.0欧姆，且在100KHz时电感大于150微亨。
所述工字形磁芯的绕线部垂直纵向的截面大致呈长方形，绕线部的至少一侧面的中间设有沿纵向延伸的锥形，以使各漆包线能够紧贴磁芯绕线部的侧面。
第一至第四漆包线均由线径为0.039至0.041毫米的铜丝外包漆皮形成，且各漆包线线径为0.052至0.063毫米，其缠绕绕线部的圈数为17-22，绕线部的纵向长度为2.35至2.80毫米，所述隔离变压器的横向宽度为3.0至3.4毫米，纵向长度为4.35至4.8毫米。
第一至第四漆包线均由线径为0.029至0.031毫米的铜丝外包漆皮形成，且各漆包线线径为0.042至0.053毫米，其缠绕绕线部的圈数为15至19，绕线部的纵向长度为1.6至2.1毫米，所述隔离变压器的横向宽度为3.0至3.4毫米，纵向长度为3.0至3.5毫米。
所述磁性模块还包括串联于隔离变压器的副边线圈与接脚端子之间的贴片式共模滤波器，从而形成从对接端子到接脚端子的一个差分信号传输通道，所述电连接器共具有四个差分信号传输通道，所述电路板垂直于前后方向设置，且所述各隔离变压器与共模滤波器中，至少部分设置于电路板的前表面，其余部分设置于电路板的后表面。
对应两个差分信号通道的隔离变压器与共模抑制器设置于电路板的前表面，对应两个差分信号通道的隔离变压器与共模抑制器设置于电路板的后表面，且各副边线圈中心抽头分别连接一电阻后，再并列连接至一电容的一极，电容的另一极接地，所述各电阻并列设置成一个排阻，所述排阻与电容设置于电路板的前表面。
隔离变压器垂直于所述电路板的高度为2.5至5.0毫米。
【附图说明】
图1是符合本实用新型的电连接器的立体图。
图2是图1所示电连接器的立体分解图。
图3是图2所示磁性模块的立体图。
图4是图3所示磁性模块另一视角的立体图。
图5是图3所示磁性模块的侧视图。
图6是图2所示磁性模块中隔离变压器的侧视图。
图7是图6所示隔离变压器的工字形磁芯的主视图。
图8是图7所示工字形磁芯的侧视图。
图9是图7所示工字形磁芯的侧视图。
图10是图6所示隔离变压器的底部局部剖视图。
图11是图6所示隔离变压器的电路图。
图12是图1所示电连接器的电路图。
【主要元件符号说明】
电连接器 100
绝缘本体 101
收容腔 1011
前屏蔽壳体 102
侧壁 1021
安装脚 1022
后屏蔽壳体 103
电路板 104
上排焊接孔 1041
下排焊接孔 1042
对接端子 1043
接脚端子模组 1044
贴片式隔离变压器 1045
贴片式共模滤波器 1046
电容 1047
排阻 1048
发光二极管 105
工字形磁芯 22
绕线部 220
第一法兰部 222
第二法兰部 224
第一贴片端子 231
第二贴片端子 232
第三贴片端子 233
第四贴片端子 234
第五贴片端子 235
第六贴片端子 236
第七贴片端子 237
第八贴片端子 238
盖板磁芯 24
第一漆包线 261
第二漆包线 262
第三漆包线 263
第四漆包线 264
原边线圈 271
副边线圈 272
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
【具体实施方式】
如图1至图5，其所示为符合本实用新型的一种电连接器100，所述电连接器100包括绝缘本体101、装设于绝缘本体101内的端子模块与发光二极管105、及包覆于绝缘本体101外侧的屏蔽壳体102、103。所述绝缘本体101设有前端开口用以收容网络插头的收容腔1011。所述端子模块包括延伸进入收容腔1011的对接端子1043、用以安装于一外部电路板的接脚端子模组1044、及连接于对接端子1043与接脚端子模组1044之间的磁性模块。所述磁性模块包括垂直于前后方向设置的电路板104、四组磁性组件、电容1047以及排阻1048。所述电路板104的前侧设有对接端子1043、两组磁性组件、电容1047以及排阻1048，每组磁性组件包括串联于对应对接端子1043与接脚端子106之间的一个贴片式隔离变压器1045与一个贴片式共模滤波器1046。所述贴片式共模滤波器1046与所述贴片式隔离变压器1045横向间隔排列于电路板的前侧，所述电容1047与排阻1048装设于两组磁性组件的下侧。所述电路板104的后侧设有接脚端子模组1044与两组磁性组件，每组磁性组件包括串联于对应对接端子1043与接脚端子之间的一个贴片式隔离变压器1045与一个贴片式共模滤波器1046，所述贴片式共模滤波器1046装设于所述贴片式隔离变压器1045的下侧，所述贴片式隔离变压器1045与所述贴片式共模滤波器1046通过设置于电路板104上的导电线路连接，所述导电线路贯穿电路板104并延伸至电路板104的前侧，与电路板104前侧的电容1047与排阻1048连接。所述电路板104分别设有上排焊接孔1041与下排焊接孔1042，所述对接端子1043焊接于上排焊接孔1041，所述接脚端子模组1044焊接于下排焊接孔1042。所述屏蔽壳体102、103包括前屏蔽壳体102与后屏蔽壳体103，所述前屏蔽壳体102与后屏蔽壳体103卡扣固持，所述前屏蔽壳体102两侧壁1021的下侧设有安装脚1022，所述安装脚1022安装于外部电路板（未图示）。
请参阅图6至图11，所述隔离变压器1045包括连接至对接端子1043的原边线圈271与连接至接脚端子106的副边线圈272，以及用以缠绕前述原边线圈271与副边线圈272的工字形磁芯22、通过电镀形成于工字形磁芯22底面用以焊接于电路板104的贴片端子231-238、及盖设于工字形磁芯22顶面的盖板磁芯24。所述工字形磁芯22设有纵向延伸的绕线部220、连接于绕线部220纵向一端的第一法兰部222、及连接于绕线部220纵向另一端的第二法兰部224，两法兰部222、224沿横向从第一端延伸至第二端。所述贴片端子231-138沿横向排列于两法兰部222、224，原边线圈271与副边线圈272连接于各贴片端子231-238。本实用新型的隔离变压器1045采用电镀形成贴片式结构，安装于电连接器100内部设置的电路板104上，其磁芯采用工字形磁芯22加盖板磁芯24，便于快速自动绕线，适于大量生产，并安装方便，并节省空间，电气性能良好。
为提高滤波效果，隔离变压器1045需要设计中心抽头，因为要设计中心抽头的贴片端子，如此会使隔离变压器1045体积增大。本实用新型对此设计如下：所述原边线圈271包括第一与第二漆包线261、262，且第一与第二漆包线261、262的第一端形成原边线圈的输入端，第一与第二漆包线261、262的第二端连接在一起形成原边线圈271的中心抽头，所述副边线圈272包括第三与第四漆包线263、264，且第三与第四漆包线263、264的第二端形成副边线圈272的输入端，第三与第四漆包线263、264的第一端连接在一起形成副边线圈272的中心抽头。
为进一步改善插入损耗，隔离变压器22的漆包线要求规格如下：第一至第四漆包线261-264的线径相同，均为0.04至0.1毫米，其缠绕于绕线部220的圈数相同，均为10至25，所述工字形磁芯22的绕线部220纵向长度大于前述线径与圈数两倍的乘积，使其中第一与第四漆包线261、264可以紧贴绕线部220外表面紧密并列依次缠绕形成第一层而不产生重叠，其中第二与第四漆包线262、263可以覆盖于第一层紧密并列依次缠绕形成第二层而不产生重叠。如此结构不仅可以改善插入损耗，还能够提高电感。
为进一步改善插入损耗，隔离变压器1045的要求规格如下：第一至第四漆包线261-264均由线径为0.027至0.05毫米的铜丝外包漆皮形成，且隔离变压器1045原边线圈271的两输入端之间的直流阻抗不大于5.0欧姆，且在100KHz时电感大于150微亨，副边线圈272的两输入端之间的直流阻抗也不大于5.0欧姆，且在100KHz时电感大于150微亨。
另外，本实用新型对工字形磁芯22的形状也有所改善，所述工字形磁芯22的绕线部220垂直纵向的截面大致呈长方形，绕线部220的至少一侧面的中间设有沿纵向延伸的锥形221，以使各漆包线261-264能够紧贴磁芯绕线部220的侧面。
本实用新型的较佳实施方案中，第一至第四漆包线261-264均由线径为0.039至0.041毫米的铜丝外包漆皮形成，且各漆包线线径为0.052至0.063毫米，其缠绕绕线部220的圈数为17-22，绕线部220的纵向长度为2.35至2.80毫米，所述隔离变压器1045的横向宽度B为3.0至3.4毫米，纵向长度A为4.35至4.8毫米。此种规格的铜线线径较粗，这样可使隔离变压器1045的插入损耗较小，而为保证隔离变压器1045的较高电感，漆包线161-164缠绕的圈数也会较多，这样就会使隔离变压器1045的纵向尺寸较大。如前述，漆包线261-264绕线应当密绕成两层，绕线部220的长度应当为圈数的两倍再乘以漆包线261-264的线径，并保留适当的余量，并且线径越细，保留的余量越多。因此，为达到最佳技术效果，绕线部220的实际长度应当在2.35至2.80毫米范围内适当调整，而本实用新型提供的最佳实施方式绕线部220长度为2.45至2.55毫米。
另外，为进一步减小隔离变压器1045的尺寸，第一至第四漆包线均可由线径为0.029至0.031毫米的铜丝外包漆皮形成，且各漆包线线径为0.042至0.053毫米（经过发明人反复验证，此为目前能够稳定绕线生产的极限尺寸，再细就使漆包线在绕线过程中容易断裂），其缠绕绕线部220的圈数为15至19，绕线部220的纵向长度为1.6至2.1毫米，所述隔离变压器1045的横向宽度B为3.0至3.4毫米，纵向长度A为3.0至3.5毫米。
隔离变压器1045垂直于电路板104的高度C为2.5至5.0毫米。对于绕同样圈数漆包线的变压器1045，其电感值会随着磁芯尺寸增加而增加，并且，增加磁芯尺寸可以防止在安装过程中磁芯受到压力而开裂，但变压器1045过高的尺寸会使在振动环境中其与电路板104的焊点容易断裂。另外，对于同样的磁芯，漆包线261-264缠绕的圈数越多，变压器1045的电感值会越大，并且，绕线过长会增加插入损耗。发明人通过反复测试发现，当保持变压器1045高度在2.5毫米到5毫米时，对于防止磁芯开裂、焊点断裂、插入损耗、以及变压器的电感值都容易得到保证。
请参阅图12，本实用新型的所述共模滤波器1046串联于隔离变压器1045的副边线圈272与接脚端子106之间，从而形成从对接端子1043到接脚端子106的一个差分信号传输通道，所述电连接器100共具有四个差分信号传输通道。对应两个差分信号通道的隔离变压器1045与共模抑制器1046设置于电路板104的前表面，对应两个差分信号通道的隔离变压器1045与共模抑制器1046设置于电路板104的后表面，且各副边线圈272中心抽头分别连接一电阻274后，再并列连接至一电容276的一极，电容276的另一极接地，所述各电阻274并列设置成一个排阻，所述排阻与电容276设置于电路板104的前表面。
对于贴片端子231-238，本实用新型具体排布设计如下：第一法兰部222设有沿横向排列的第一至第四贴片端子231-234，且第一与第二贴片端子231、232设置于第一法兰部222的上端，第三与第四贴片端子233、234设置于第一法兰部222的下端，第二法兰部224设有横向排列的第五至第八贴片端子235-238，且第五与第六贴片端子235、236设置于第二法兰部224的上端，第七与第八贴片端子237-238设置于第二法兰部224的下端，第一漆包线261的两端分别连接于第一与第五贴片端子231、235，第二漆包线262的两端分别连接于第二与第六贴片端子232、236，第三漆包线263的两端分别连接于第三与第七贴片端子233、237，第四漆包线264的两端分别连接于第四与第八贴片端子234、238，且第三与第四贴片端子233、234通过电路板104连接形成中心抽头，第五与第六贴片端子235、236通过电路板104连接形成中心抽头。对于贴片端子231-238，其沿横向宽度为0.3毫米，沿纵向方向长度与各对应法兰部相同。第一与第二贴片端子231、232之间的间距为0.3至0.4毫米，第二贴片端子232与第三贴片端子233之间的间距为1.4毫米至1.6毫米，第三与第四贴片端子233、234之间的间距为0.1至0.2毫米。第五与第六贴片端子235、236之间的间距为0.1至0.2毫米，第六贴片端子236与第七贴片端子237之间的间距为1.4毫米至1.6毫米，第七与第八贴片端子237、238之间的间距为0.3至0.4毫米。如上距离设计，可以便于漆包线261-264焊接于贴片端子231-238，并且能够保持变压器1045尺寸较小的同时，原边线圈271与副边线圈272之间的防高压性能较好。
本实用新型的电连接器100为RJ45插座，并能用于频率100MHz以上，其传输速度1Gigabit/S以上。通常结构的隔离变压器1045，难以用于如此高频高速的应用，本实用新型通过各种工艺的改进，并将电镀形成贴片端子的变压器结构进行微型设计，采用合适的比例与尺寸，在保证电连接器100各种电气性能的情况下，便于各个零件，特别是隔离变压器1045的生产与组装，提高产品生产效率与良率。

Claims (10)

1.一种电连接器，其包括绝缘本体以及装设于绝缘本体内的端子模块，所述绝缘本体设有前端开口用以收容网络插头的收容腔，所述端子模块包括延伸进入收容腔的对接端子、用以安装于一外部电路板的接脚端子、及连接于对接端子与接脚端子之间的磁性模块，所述磁性模块包括电路板和安装于电路板上的隔离变压器与共模滤波器，所述隔离变压器包括原边线圈与副边线圈，其特征在于：所述隔离变压器还包括承载前述原边线圈与副边线圈的磁芯、设置于磁芯底面用以焊接于电路板的贴片端子，原边线圈依次连接对应贴片端子、电路板上的导电路径、对接端子，副边线圈依次连接对应贴片端子、电路板上的对应导电路径、共模滤波器、电路板的对应导电路径、及接脚端子。
2.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于：所述原边线圈包括第一与第二漆包线，且第一与第二漆包线的第一端形成原边线圈的输入端，第一与第二漆包线的第二端连接在一起形成原边线圈的中心抽头，所述副边线圈包括第三与第四漆包线，且第三与第四漆包线的第二端形成原边线圈的输入端，第三与第四漆包线的第一端连接在一起形成副边线圈的中心抽头，所述磁芯包括工字形磁芯与盖板磁芯，所述工字形磁芯包括中间绕线部、连接于绕线部两端的第一法兰部与第二法兰部、设置于第一法兰部用以连接各漆包线第一端的若干贴片端子、以及设置于第二法兰部用以连接各漆包线第二端的若干贴片端子，且各贴片端子通过电镀形成于两法兰部的底面。
3.如权利要求2所述的电连接器，其特征在于：第一至第四漆包线的线径相同，均为0.04至0.1毫米，其缠绕于绕线部的圈数相同，均为10至25，所述工字形磁芯的绕线部纵向长度大于线径与圈数两倍的乘积，使其中第一与第四漆包线可以紧贴绕线部外表面紧密并列依次缠绕形成第一层而不产生重叠，其中第二与第四漆包线可以覆盖于第一层紧密并列依次缠绕形成第二层而不产生重叠。
4.如权利要求3所述的电连接器，其特征在于：第一至第四漆包线均由线径为0.027至0.05毫米的铜丝外包漆皮形成，且隔离变压器原边线圈的两输入端之间的直流阻抗不大于5.0欧姆，且在100KHz时电感大于150微亨，副边线圈的两输入端之间的直流阻抗也不大于5.0欧姆，且在100KHz时电感大于150微亨。
5.如权利要求4所述的电连接器，其特征在于：所述工字形磁芯的绕线部垂直纵向的截面大致呈长方形，绕线部的至少一侧面的中间设有沿纵向延伸的锥形，以使各漆包线能够紧贴磁芯绕线部的侧面。
6.如权利要求4所述的电连接器，其特征在于：第一至第四漆包线均由线径为0.039至0.041毫米的铜丝外包漆皮形成，且各漆包线线径为0.052至0.063毫米，其缠绕绕线部的圈数为17-22，绕线部的纵向长度为2.35至2.80毫米，所述隔离变压器的横向宽度为3.0至3.4毫米，纵向长度为4.35至4.8毫米。
7.如权利要求4所述的电连接器，其特征在于：第一至第四漆包线均由线径为0.029至0.031毫米的铜丝外包漆皮形成，且各漆包线线径为0.042至0.053毫米，其缠绕绕线部的圈数为15至19，绕线部的纵向长度为1.6至2.1毫米，所述隔离变压器的横向宽度为3.0至3.4毫米，纵向长度为3.0至3.5毫米。
8.如权利要求3所述的电连接器，其特征在于：所述磁性模块还包括串联于隔离变压器的副边线圈与接脚端子之间的贴片式共模滤波器，从而形成从对接端子到接脚端子的一个差分信号传输通道，所述电连接器共具有四个差分信号传输通道，所述电路板垂直于前后方向设置，且所述各隔离变压器与共模滤波器中，至少部分设置于电路板的前表面，其余部分设置于电路板的后表面。
9.如权利要求8所述的电连接器，其特征在于：对应两个差分信号通道的隔离变压器与共模抑制器设置于电路板的前表面，对应两个差分信号通道的隔离变压器与共模抑制器设置于电路板的后表面，且各副边线圈中心抽头分别连接一电阻后，再并列连接至一电容的一极，电容的另一极接地，所述各电阻并列设置成一个排阻，所述排阻与电容设置于电路板的前表面。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的电连接器，其特征在于：隔离变压器垂直于所述电路板的高度为2.5至5.0毫米。
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