CN209183357U - 共模扼流圈以及无线充电用电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及共模扼流圈以及无线充电用电路，提供适合于在利用无线对低频带的电力进行送受电的电路中除去高频带的外来噪声的共模扼流圈以及具备那样的共模扼流圈的无线充电用电路。共模扼流圈具备磁芯、卷绕在磁芯上的第一电线以及第二电线、被设置在磁芯并且连接第一电线的第一电极部以及第二电极部、和被设置在磁芯并且连接第二电线的第三电极部以及第四电极部，自谐振频率为700MHz以上，并且1MHz以下的频带中的共模电感是300nH以下。
Description
技术领域
本实用新型涉及共模扼流圈以及无线充电用电路。
背景技术
以往，作为共模扼流圈，有日本特开2003－133148号公报(专利文献1)中所记载的共模扼流圈。该共模扼流圈具有铁氧体磁芯、卷绕在磁芯上的多个电线以及被设置在磁芯并且将多个电线连接的多个电极部。
专利文献1：日本特开2003－133148号公报
共模扼流圈一般使用于在收发差动信号的电路中除去外来噪声(共模噪声)的用途，但认为除此以外，还可以逐渐发展为非常多种的用途。例如，可以考虑在认为今后会普及的无线充电器等利用无线对数百kHz的低频带的电力进行送受电的电路(无线充电用电路)中除去以手机、无线LAN等的通信电波为主的高频带(超数百MHz～数GHz)的外来噪声那样的用途。
实用新型内容
因此，本公开的目的在于提供适合于在利用无线对低频带的电力进行送受电的电路中除去高频带的外来噪声的共模扼流圈以及具备那样的共模扼流圈的无线充电用电路。
为了解决上述课题，作为本公开的一个方式的共模扼流圈具备：磁芯；第一电线以及第二电线，卷绕在上述磁芯上；第一电极部以及第二电极部，被设置在上述磁芯，并且连接上述第一电线；第三电极部以及第四电极部，被设置在上述磁芯，并且连接上述第二电线，自谐振频率为700MHz以上，并且1MHz以下的频带中的共模电感是300nH以下。
在作为本公开的一个方式的共模扼流圈中，在700MHz以上的高频带中产生自谐振，显示出非常高的阻抗，而1MHz以下的低频带中的电感较低。
此时，在产生自谐振的特定的高频区域中较大地发挥共模噪声除去的效果。另一方面，共模扼流圈的电感对利用无线对低频带的电力进行送受电的电路具有的LC谐振电路给予的影响较小，能够减少对LC谐振电路的振荡或匹配的负面影响。因此，获得适合于在利用无线对低频带的电力进行送受电的电路中除去高频带的外来噪声的共模扼流圈。
另外，在共模扼流圈的一个实施方式中，在700MHz以上的频带中，共模阻抗为180Ω以上。
根据上述实施方式，能够更可靠地除去高频区域中的噪声。
另外，在共模扼流圈的一个实施方式中，自谐振频率为700MHz、800MHz、900MHz、1.5GHz、1.7GHz、2.0GHz、2.4GHz中的任意一个的频率附近。
根据上述实施方式，由于在手机的载波频率、无线LAN的通信频率等外来噪声的强度较大的频率附近获得高的阻抗，所以能够有效地进行抗扰性应对。
另外，在共模扼流圈的一个实施方式中，上述第一电线、上述第二电线各自的卷绕数为1匝以上且5匝以下。
根据上述实施方式，能够更可靠地实现低电感，并且能够减小线圈的寄生电容，能够设定更高的自谐振频率。
另外，在共模扼流圈的一个实施方式中，对于共模阻抗，自谐振频率中的峰值的半值宽度为100MHz以下。
根据上述实施方式，自谐振频率中的阻抗的上升变得急剧，能够在高频区域中更可靠地得到噪声除去的效果，并且能够进一步减少除此以外的频带中的影响。
另外，在共模扼流圈的一个实施方式中，
上述磁芯具有在第一端以及第二端设置的第一凸缘部以及第二凸缘部、和将上述第一凸缘部和上述第二凸缘部连接的卷芯部，
上述电线卷绕在上述卷芯部上，
上述第一电极部、上述第二电极部、上述第三电极部以及上述第四电极部被设置在上述第一凸缘部。
根据上述实施方式，在将第一凸缘部的端面安装于安装基板时，线圈的卷绕轴与安装基板垂直，成为所谓的纵向卷绕结构。线圈的卷绕轴是指线圈的螺旋的中心轴。由此，由于线圈的寄生电容增加，所以能够增大自谐振频率的调整幅度，并提高设计的自由度。另外，即使是直径较大的电线也能够紧凑地进行卷绕，由于容易提高电流额定，所以更适合无线充电用电路等流动大电流的电路。
另外，在共模扼流圈的一个实施方式中，
上述磁芯具有在第一端以及第二端设置的第一凸缘部以及第二凸缘部、和将上述第一凸缘部和上述第二凸缘部连接的卷芯部，
上述电线卷绕在上述卷芯部上，
上述第一电极部以及上述第三电极部被设置在上述第一凸缘部，上述第二电极部以及上述第四电极部被设置在上述第二凸缘部。
根据上述实施方式，在将第一凸缘部的侧面以及第二凸缘部的侧面安装于安装基板时，线圈的卷绕轴与安装基板平行，成为所谓的横卷绕结构。由此，由于能够减少线圈的寄生电容，所以即使将相同的直径的电线卷绕相同的匝数，与纵向卷绕结构相比也能够使自谐振频率位于高频侧。另外，因寄生电容的减少，线圈的Q值也提高。
另外，在共模扼流圈的一个实施方式中，额定电流为1A以上。
根据上述实施方式，能够应对流动更大电流的电路。
另外，在共模扼流圈的一个实施方式中，上述第一电线、上述第二电线各自的直径为100μm以上。
根据上述实施方式，能够应对流动更大电流的电路。
另外，在作为本公开的一个方式的无线充电用电路中，具备：逆变器；包括线圈和电容器的LC谐振电路；以及连接在上述逆变器与上述LC谐振电路之间的上述共模扼流圈。
根据上述实施方式，不易受到高频带的外来噪声的影响，能够提供送受电的电力的匹配精度提高的高可靠性、高效率的无线充电用电路。
根据本公开的一个方式，能够提供适合于在利用无线对低频带的电力进行送受电的电路中除去高频带的外来噪声的共模扼流圈以及具备那样的共模扼流圈的无线充电用电路。
附图说明
图1是表示共模扼流圈的第一个实施方式的立体图。
图2是共模扼流圈的仰视图。
图3A是表示磁芯使用氧化铝时的共模中的频率与阻抗的关系的图表。
图3B是表示磁芯使用氧化铝时的共模中的频率与电感的关系的图表。
图4A是表示磁芯使用铁氧体时的共模中的频率与阻抗的关系的图表。
图4B是表示磁芯使用铁氧体时的共模中的频率与电感的关系的图表。
图5是表示共模扼流圈的第二实施方式的立体图。
图6是无线充电用电路的示意结构图。
符号说明
1、1A…共模扼流圈；5…送电电路；10…磁芯；11…第一凸缘部；11a…第一端面；11b…第二端面；11c…侧面；12…第二凸缘部；12a…第一端面；12b…第二端面；12c…侧面；13…卷芯部；21、22…第一、第二电线；31～34…第一～第四电极部；50…电源；51…逆变器；52…送电线圈；53…电容器；54…LC谐振电路
具体实施方式
以下，通过图示的实施方式，详细地对本公开的一个方式进行说明。
(第一个实施方式)
图1是本实用新型的第一个实施方式的共模扼流圈的立体图。图2是共模扼流圈的仰视图。如图1和图2所示，共模扼流圈1具有磁芯10、卷绕在磁芯10上的第一电线21以及第二电线22和设置在磁芯10的四个电极部31～34。
磁芯10具有卷芯部13、在卷芯部13的轴向的第一端设置的第一凸缘部11和在卷芯部13的轴向的第二端设置的第二凸缘部12。作为磁芯10的材料，例如使用氧化铝、树脂等非磁性的材料。
卷芯部13沿着轴向延伸。在卷芯部13上绕其轴卷绕第一、第二电线21、22。卷芯部13的形状为长方体。此外，卷芯部13的形状也可以为圆柱、三棱柱、五棱柱以上的多棱柱等其它形状。
第一凸缘部11具有与卷芯部13的第一端连接的第一端面11a、和与卷芯部13(第一端面11a)相反侧的第二端面11b。第二凸缘部12具有与卷芯部13的第二端连接的第一端面12a、和与卷芯部13(第一端面12a)相反侧的第二端面12b。
四个电极部31～34被设置在第一凸缘部11的第二端面11b。在图1和图2中，为了容易明白，用阴影线示出电极部31～34。作为电极部31～34的材料，例如，使用已被Ni/Sn镀覆的Ag等。
四个电极部31～34分别被设置在大致矩形的第二端面11b的角部。第一电极部31和第二电极部32在第二端面11b的一边方向上对置配置，第三电极部33和第四电极部34在第二端面11b的一边方向上对置配置。第一电极部31和第三电极部33在第二端面11b的另一边方向上对置配置，第二电极部32和第四电极部34在第二端面11b的另一边方向上对置配置。
第一电线21的两端21a、21b以及第二电线22的两端22a、22b在第一凸缘部11的第二端面11b上与电极部31～34连接。若具体叙述，则第一电线21的第一端21a与第一电极部31电连接，第一电线21的第二端21b与第二电极部32电连接。第二电线22的第一端22a与第三电极部33电连接，第二电线22的第二端22b与第四电极部34电连接。
第一和第二电线21、22具有导线和覆盖导线的被膜。第一和第二电线21、22的匝数彼此相同。第一电线21构成单层的一次绕组，第二电线22构成单层的二次绕组。
四个电极部31～34与未图示的安装基板的电极电连接，由此，共模扼流圈1被安装于安装基板。换句话说，第一凸缘部11的第二端面11b成为安装至安装基板的安装面。这样，在将第一凸缘部11的第二端面11b安装于安装基板时，线圈1成为所谓的纵向卷绕结构。此时，卷芯部13的轴(线圈的卷绕轴)与安装面垂直，仅在单侧的第一凸缘部11形成电极部31～34，在卷芯部13的上下配置第一、第二凸缘部11、12。
共模扼流圈1具有以下的特性。自谐振频率为700MHz以上且为1MHz以下的频带中的共模电感是300nH以下。因此，在700MHz以上的高频带中产生自谐振，显示出非常高的阻抗，而1MHz以下的低频带中的电感较低。
此时，在产生自谐振的特定的高频区域中较大地发挥共模噪声除去的效果。而共模扼流圈1的电感对利用无线对低频带的电力进行送受电的电路具有的LC谐振电路给予的影响较小，能够减少对LC谐振电路的振荡或匹配的负面影响。因此，获得适合于在利用无线对低频带的电力进行送受电的电路中除去高频带的外来噪声的共模扼流圈1。
另外，在将共模扼流圈1的第一凸缘部11的第二端面11b安装于安装基板时，线圈的卷绕轴与安装基板垂直，成为所谓的纵向卷绕结构。线圈的卷绕轴是指线圈的螺旋的中心轴。由此，由于线圈的寄生电容增加，所以能够增大自谐振频率的调整幅度，并提高设计的自由度。另外，即使直径较大的电线也能够紧凑地进行卷绕，容易提高电流额定，所以更适合无线充电用电路等的流动大电流的电路。
优选，在700MHz以上的频带中，共模阻抗为180Ω以上。由此，能够可靠地除去高频区域中的噪声。
优选，自谐振频率为700MHz、800MHz、900MHz、1.5GHz、1.7GHz，2.0GHz、2.4GHz中的任意一个频率附近。作为上述的“附近”的含义，具体而言，相对于噪声源的振荡频率允许±10％左右的偏移。由此，由于在手机的载波频率、无线LAN的通信频率等外来噪声的强度较大的频率附近获取高的阻抗，所以能够有效地进行抗扰性应对。
优选，第一、第二电线21、22各自的卷绕数为1匝以上5匝以下。由此，能够更可靠地实现低电感，并且能够减小线圈的寄生电容，能够设定更高的自谐振频率。
优选，对于共模阻抗，自谐振频率中的峰值的半值宽度为100MHz以下。由此，自谐振频率中的阻抗的上升变得急剧，可以在高频区域中更可靠地得到噪声除去的效果，并且能够进一步减少除此以外的频带中的影响。
优选，额定电流为1A以上。由此，能够应对流动更大电流的电路。优选，第一、第二电线21、22各自的直径为100μm以上。由此，能够应对流动更大电流的电路。
以下，对共模扼流圈1的实施例进行说明。电线的直径为190μm。磁芯的材料为氧化铝。磁芯的外径为5.0mm×3.6mm×2.2mm。凸缘部的厚度为0.59mm。磁芯的卷芯部的尺寸是□1.5mm、高度0.7mm。表示将电线的匝数设为2匝～5匝的单层、纵卷绕的特性数据。
图3A表示共模中的频率与阻抗的关系，图3B表示共模中的频率与电感的关系。在图3A和图3B中，用a的图表表示5匝，用b的图表表示4匝，用c的图表中表示3匝，用d的图表表示2匝。另外，表1表示图3A和图3B的数据。
【表1】
如图3A、图3B和表1所示，在该实施例中，能够提高700MHz以上的高频率区域中的阻抗，并且能够降低1MHz以下的频带中的电感。
此处，若磁芯使用磁性材料，则根据Snoek极限，在频率为数百MHz以上时，导磁率下降，所以不能够在高频区域获得高阻抗，但通过磁芯使用非磁性材料，能够避免该现象。
另外，由于电感与磁芯材料的导磁率成比例，所以通过磁芯材料使用非磁性材料，电感在自谐振频率以外成为比磁性材料磁芯低的值。另外，通过在噪声源的振荡频率附近设定自谐振频率，在该频率下，即使磁芯为非磁性材料，也能够获得高的阻抗，获得充分的噪声减少效果。此外，在上述中，噪声源的振荡频率和自谐振频率无需完全一致。在噪声源的振荡频率中，如果能够维持必要的阻抗，则即使自谐振频率略微偏移，只要自谐振频率为噪声源的振荡频率“附近”即可。此外，作为上述的“附近”的含义，具体而言，相对于噪声源的振荡频率允许±10％程度的偏移。
与此相对，图4A和图4B表示作为磁芯材料而使用铁氧体时的特性数据。图4A表示共模中的频率与阻抗的关系，图4B表示共模中的频率与电感的关系。在图4A中示出4种的比较例的数据，在图4B中示出3种的比较例的数据。如图4A和图4B所示，700MHz以上的高频率区域中的阻抗变低、且1MHz以下的频带中的电感变高。若具体叙述，则阻抗为180Ω以下，电感超过300nH，在本实施方式的范围外。
(第二实施方式)
图5是表示共模扼流圈的第二实施方式的立体图。第二实施方式与第一个实施方式电极部的位置不同。以下对该不同的结构进行说明。其它结构是与第一个实施方式相同的结构，附加与第一个实施方式相同的符号，省略其说明。
如图5所示，在第二实施方式的共模扼流圈1A中，第一电极部31和第三电极部33被设置在第一凸缘部11的沿着卷芯部13的轴的侧面11c，第二电极部32和第四电极部34被设置在第二凸缘部12的沿着卷芯部13的轴的侧面12c。
第一凸缘部11的侧面11c连接在第一端面11a与第二端面11b之间，第二凸缘部12的侧面12c连接在第一端面12a与第二端面12b之间。第一凸缘部11的侧面11c和第二凸缘部12的侧面12c朝向同一方向。
四个电极部31～34与未图示的安装基板的电极电连接，由此，共模扼流圈1被安装于安装基板。换句话说，第一凸缘部11的侧面11c和第二凸缘部12的侧面12c成为安装至安装基板的安装面。这样，在将第一凸缘部11的侧面11c和第二凸缘部12的侧面12c安装于安装基板时，线圈1成为所谓的横卷绕结构。此时，卷芯部13的轴(线圈的卷绕轴)与安装面平行，在两侧的第一、第二凸缘部11、12形成电极部31～34，在卷芯部13的水平方向的左右配置第一、第二凸缘部11、12。
因此，在将第一凸缘部11的侧面11c和第二凸缘部12的侧面12c安装于安装基板时，线圈的卷绕轴与安装基板平行，成为所谓的横卷绕结构。由此，由于能够减少线圈的寄生电容，所以即使将相同的直径的电线卷绕相同的匝数，与纵向卷绕结构相比也能够使自谐振频率位于高频侧。另外，因寄生电容的减少，线圈的Q值也提高。
(第三实施方式)
图6表示作为本实用新型的一个方式的无线充电用电路的一种的送电电路的示意结构图。如图6所示，送电电路5具有逆变器51、LC谐振电路54以及连接在逆变器51与LC谐振电路54之间的上述第一实施方式的共模扼流圈1。此外，作为共模扼流圈1，也可以是上述第二实施方式的共模扼流圈1A。
送电电路5例如使用于作为无线充电器而对被充电对象设备利用无线发送充电用的电力的用途。逆变器51与电源50连接。LC谐振电路54包括送电线圈52、和与送电线圈52连接的电容器53。
因此，根据上述送电电路5，能够提供不易受到高频带的外来噪声的影响、送受电的电力的匹配精度提高的高可靠性、高效率的无线充电用电路。
此外，在上述实施方式中，列举送电电路的例子，但作为使用共模扼流圈1的无线充电用电路，也可以是受电电路(被充电对象设备侧的充电用电路)。例如，在图6中，能够将电源50置换为二次电池。
此外，本公开并不限于上述的实施方式，能够在不脱离本公开的要旨的范围中进行设计变更。例如，可以各种组合第一～第三实施方式各自的特征点。
在上述实施方式中，将电线的数量设为两根，设为单层的一次绕组和二次绕组，但也可以设为多层的一次绕组和二次绕组。另外，电线的数量也可以多于两根。
Claims (10)
1.一种共模扼流圈，其特征在于，具备：
磁芯；
第一电线以及第二电线，卷绕在上述磁芯上；
第一电极部以及第二电极部，被设置在上述磁芯，并且连接上述第一电线；
第三电极部以及第四电极部，被设置在上述磁芯，并且连接上述第二电线，
自谐振频率为700MHz以上，并且1MHz以下的频带中的共模电感是300nH以下。
2.根据权利要求1所述的共模扼流圈，其中，
在700MHz以上的频带中，共模阻抗为180Ω以上。
3.根据权利要求1或者2所述的共模扼流圈，其中，
自谐振频率为700MHz、800MHz、900MHz、1.5GHz、1.7GHz、2.0GHz、2.4GHz中的任意一个频率附近。
4.根据权利要求1或者2所述的共模扼流圈，其中，
上述第一电线、上述第二电线各自的卷绕数为1匝以上且5匝以下。
5.根据权利要求1或者2所述的共模扼流圈，其中，
对于共模阻抗，自谐振频率中的峰值的半值宽度为100MHz以下。
6.根据权利要求1或者2所述的共模扼流圈，其中，
上述磁芯具有在第一端以及第二端设置的第一凸缘部以及第二凸缘部、和将上述第一凸缘部和上述第二凸缘部连接的卷芯部，
上述第一电线以及第二电线卷绕在上述卷芯部上，
上述第一电极部、上述第二电极部、上述第三电极部以及上述第四电极部被设置在上述第一凸缘部。
7.根据权利要求1或者2所述的共模扼流圈，其中，
上述磁芯具有在第一端以及第二端设置的第一凸缘部以及第二凸缘部、和将上述第一凸缘部和上述第二凸缘部连接的卷芯部，
上述电线卷绕在上述卷芯部上，
上述第一电极部以及上述第三电极部被设置在上述第一凸缘部，上述第二电极部以及上述第四电极部被设置在上述第二凸缘部。
8.根据权利要求1或者2所述的共模扼流圈，其中，
额定电流为1A以上。
9.根据权利要求1或者2所述的共模扼流圈，其中，
上述第一电线、上述第二电线各自的直径为100μm以上。
10.一种无线充电用电路，其特征在于，具备：
逆变器；
LC谐振电路，包括线圈和电容器；以及
连接在上述逆变器与上述LC谐振电路之间的权利要求1～9中的任意一项所述的共模扼流圈。
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