JP2000277335A - コモンモードチョークコイル - Google Patents

コモンモードチョークコイル

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JP2000277335A
JP2000277335A JP11078405A JP7840599A JP2000277335A JP 2000277335 A JP2000277335 A JP 2000277335A JP 11078405 A JP11078405 A JP 11078405A JP 7840599 A JP7840599 A JP 7840599A JP 2000277335 A JP2000277335 A JP 2000277335A
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JP
Japan
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choke coil
common mode
mode choke
common
coil
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JP11078405A
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English (en)
Inventor
Bunshiro Tsuda
文史郎 津田
Takayuki Osada
尊行 長田
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KANKYO DENJI GIJUTSU KENKYUSHO
Tokin Corp
Electromagnetic Compatibility Research Laboratories Co., Ltd.
Original Assignee
KANKYO DENJI GIJUTSU KENKYUSHO
Tokin Corp
Electromagnetic Compatibility Research Laboratories Co., Ltd.
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Publication date
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  • Thin Magnetic Films (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コモンモード電流を抑圧可能で高周波領域
(数百MHz〜数GHz)でも伝送信号への影響の少な
いコモンモードチョークコイルを提供すること。 【解決手段】 このコイルは、フェライトコアから成る
磁性体1の中空内部に誘電体層を形成する誘電体基板2
が内接配備され、磁芯として機能する誘電体基板2の両
方の主面にはそれぞれコイルとして機能する平行平板電
極の形状を有する2対の導体線部3,4が平衡線路を形
成するように配備され、平衡線路及び磁芯により生じる
微少区間のディファレンシャルモードインダクタンスL
e と平衡線路間を構成する微少区間容量Cx とにより形
成される特性インピーダンスZb が整合インピーダンス
o と等しくなるように構成されている。電磁妨害波要
因となるコモンモード電流Ic で動作する場合、微少区
間容量Cx が影響を与えずに入出力間の合成インダクタ
ンスLc がコモンモード電流Ic を抑圧する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として高速信号
伝送系を有するデジタル回路等から放射される電磁妨害
波を抑制するためのコモンモードチョークコイルに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のコモンモードチョークコ
イルは、上述したように高速信号伝送系を有するデジタ
ル回路を有する電子機器が発生する電磁妨害波を抑制す
るための部品として知られている。
【0003】図6は、従来のコモンモードチョークコイ
ルの要部構成を示した平面図である。このコモンモード
チョークコイルは、リング状の磁性体1″にそれぞれ自
己インダクタンスLa の2対のコイルを成す導体線部
3′,4′が巻線されており、同一磁気回路中に含まれ
る2対の巻線を含む構造を有している。
【0004】このコモンモードチョークコイルにおい
て、2対の導体線部3′,4′は、線路を往復して流れ
る成分であるディファレンシャルモード電流に対して互
いの相互インダクタンスMa により磁束を打ち消し合
い、インダクタンス成分であるディファレンシャルモー
ドインダクタンスLn がLn =2(La −Ma )なる関
係式により微小となる。又、2つの線路の電流が同一方
向となるコモンモード電流に対してインダクタンス成分
であるコモンモードインダクタンスLc がLc =(La
+Ma )/2なる関係で作用する。伝送信号に対しては
ディファレンシャルモードであることにより、コモンモ
ードチョークコイルのコイル挿入による伝送信号への影
響が少なくなっている。
【0005】一般に、電磁妨害波の主要な発生要因はコ
モンモード電流であることが知られているので、こうし
た電磁妨害波はコモンモードチョークコイルのコイル挿
入で抑圧できる。即ち、コモンモードチョークコイル
は、伝送信号への影響が小であり、コモンモード電流を
抑圧できるため、電磁妨害波対策に汎用的に利用されて
いる。因みに、コモンモード電流の抑圧性能には上述し
た事柄以外に磁芯の持つ損失やコイルの浮遊容量等も影
響する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したコモンモード
チョークコイルの場合、最近のデジタル回路の伝送速度
が高速化し、使用周波数が高周波領域であるGHz領域
に近づいている傾向にある状況下では、ディファレンシ
ャルモードでの信号影響(ディファレンシャルモードイ
ンダクタンスLn )を無視できず、立上がりの急峻なデ
ィジタル信号波形に対してディファレンシャルモードイ
ンダクタンスLn が波形の立上りを制限してしまうた
め、高速信号の波形品質に影響を与えて信号劣化を引き
起こしてしまうという問題がある。
【0007】こうした対策として、ディファレンシャル
モードインダクタンスLn を小にするために相互インダ
クタンスMa を大にすること、換言すればコイル間の結
合値K(=La /Ma )を大にすることも検討されてい
るが、実際には構造的な制約や磁性材料の周波数特性の
制限等の規制があるため、GHz領域近傍での効果的な
改善は具現化されていない。
【0008】従って、現状ではディファレンシャルモー
ドにおける伝送特性改善できるコモンモードチョークコ
イル、即ち、コモンモード電流を抑圧可能で高周波領域
(数百MHz〜数GHz)でも伝送信号への影響の少な
いコモンモードチョークコイルの開発が切望されてい
る。
【0009】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、コモンモード電流
を抑圧可能で高周波領域(数百MHz〜数GHz)でも
伝送信号への影響の少ないコモンモードチョークコイル
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、特定の
整合インピーダンスを有する伝送信号系に挿入されると
共に、磁芯を含む磁気回路中に2対の導体線部が配設さ
れて成るコモンモードチョークコイルにおいて、2対の
導体線部は平衡線路を形成しており、平衡線路及び磁芯
により生じる微少区間のディファレンシャルモードイン
ダクタンスと該平衡線路間を構成する微少区間容量とに
より形成される特性インピーダンスが整合インピーダン
スと等しくなるように構成されたコモンモードチョーク
コイルが得られる。
【0011】又、本発明によれば、上記コモンモードチ
ョークコイルにおいて、2対の導体線部は、平行平板電
極の形状を有して該平行平板電極間で誘電体層により等
間隔の距離を維持して電極パターンとして形成された構
造を有するコモンモードチョークコイルが得られる。
【0012】更に、本発明によれば、上記コモンモード
チョークコイルにおいて、2対の導体線部は、それぞれ
絶縁被覆された円形状断面の導線で構成されると共に、
平行な一定間隔を維持して平衡線路を形成するように巻
線された構造を有するコモンモードチョークコイルが得
られる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明のコ
モンモードチョークコイルについて、図面を参照して詳
細に説明する。
【0014】図1は、本発明の一実施例に係るコモンモ
ードチョークコイルの外観構成を要部を透視して示した
斜視図である。このコモンモードチョークコイルは、フ
ェライトコアから成る磁性体1の中空内部に誘電体層を
形成する誘電体基板2が一方向における対向する側面だ
けを磁性体1の同じ方向における対向する側面から露呈
するように内接されて配備され、磁芯として機能する誘
電体基板2の一方の主面及びこれに対向する他方の主面
にはコイルとして機能する平行平板電極の形状を有する
2対の導体線部3,4が印刷,エッチング等によって平
衡線路を形成するように配備され、後文で詳述するよう
に、平衡線路及び磁芯により生じる微少区間のディファ
レンシャルモードインダクタンスLe と平衡線路間を構
成する微少区間容量Cx とにより形成される特性インピ
ーダンスZb が整合インピーダンスZo と等しくなるよ
うに構成されている。
【0015】図2は、このコモンモードチョークコイル
に備えられる2対の導体線部3,4構造を抜粋して細部
を拡大して示した斜視図である。図2を参照すれば、2
対の導体線部3,4は、平行平板電極間で誘電体基板2
の誘電体層により等間隔の距離を維持して電極パターン
として形成された構造となっており、それぞれ入出力電
極部31,41を有すると共に、コイル導線部32,4
2において誘電体基板2の厚み寸法dを介在させて対向
して配置されている。
【0016】このコモンモードチョークコイルでは、2
対の導体線部3,4によるコイル部分がミアンダ型コイ
ルを形成しており、2対の導体線部3,4が磁性体1を
含む形で磁気回路を構成し、それぞれ自己インダクタン
スLb を持つ。自己インダクタンスLb はコイル部分の
長さ,形状,及び磁性体1を含む磁気回路の実行透磁率
等により決定される値を持ち、2対の導体線部3,4に
よるコイル部分は互いに交絡する磁束を発生するために
相互インダクタンスMb で結合されている。
【0017】又、このコモンモードチョークコイルの場
合、微少区間では自己インダクタンスLd 及び相互イン
ダクタンスMd を持ち、誘電体基板2を介して対向する
コイル導線部32,42は微少区間で微少区間容量Cx
の容量を生じる。この微少区間容量Cx は、誘電体基板
2の誘電率,厚み寸法d,及びコイル部の導体幅等によ
って決定される値を持つ。
【0018】従って、このコモンモードチョークコイル
の場合、2対の導体線部3,4はそれらの間に平衡線路
を形成した構造を有しており、自己インダクタンスLd
及び相互インダクタンスMd と微少区間容量Cx とによ
り定まる特性インピーダンスZb を持つことになるが、
ここでの各定数を寸法や材質により調整すれば適当な特
性インピーダンスZb の製品を得ることができる。
【0019】図3は、上述したコモンモードチョークコ
イルの基本構成並びに機能を概略的に示した電気的等価
回路である。この等価回路において、ディファレンシャ
ルモードの電流In で動作する場合、電流In が入力端
子61から流入して負荷端子63,64を経由して出力
端子62から流出する。2対のコイル導線部32,42
では互いに磁束を相殺する方向に働くために微少区間の
インダクタンスLnx(上述した平衡線路及び磁芯により
生じる微少区間のディファレンシャルモードインダクタ
ンスLe と同じもの)はLnx=2(Lb −Mb )とな
る。又、2対のコイル導線部32,42間は微少区間容
量Cx を有することにより、平衡線路は特性インピーダ
ンスZb (ディファレンシャルモードインダクタンスL
e と微少区間容量Cx とにより形成される)を持ち、そ
の特性インピーダンスZb はZb=(Lnx/Cx 1/2
={2(Ld −Md )/Cx 1/2 となる。因みに、伝
送信号系がグラウンド(接地)に対して平衡を維持した
平衡伝送信号系では、平衡線路の対称性から特性インピ
ーダンスZb は、Zb ={Lnx/(2Cx )}1/2
{(Ld −Md )/(2Cx )}1/2 となる。
【0020】ところで、高速な信号伝送系では、波形品
質確保のために一般に整合回路で構成され、特定の整合
インピーダンスZO を持つ。従って、一実施例のコモン
モードチョークコイルにおけるディファレンシャルモー
ドの特性インピーダンスZbを挿入する信号伝送系の整
合インピーダンスZo と一致させることにより、高周波
領域まで減衰が小となり、波形品質が劣化しない信号伝
送が可能となる。
【0021】次に、この等価回路において、電磁妨害波
要因となるコモンモード電流Ic で動作する場合、コモ
ンモード電流Ic が2対のコイル導線部32,42に対
して同一方向に流れ、図3中では入力端子61から負荷
端子63の方向と出力端子62から負荷端子64の方向
とに流れるが、このときに2対の平衡線路間の各点は同
電位となって微少区間容量Cx が影響を与えず、入出力
間の合成インダクタンスLc はLc =(Lc +Mb )/
2となるため、この合成インダクタンスLc がコモンモ
ード電流Ic を抑圧する効果を示す。
【0022】ここでの合成インダクタンスLc は、磁気
回路を構成する磁性材料1の透磁率,形状,及び導線長
等で決定され、合成インダクタンスLc が大である程、
低周波側での抑圧効果が拡大する。従って、一実施例の
コモンモードチョークコイルにおける合成インダクタン
スLc を大にし、且つ特性インピーダンスZb を挿入さ
れる信号伝送系の整合インピーダンスZo に一致させれ
ば、信号減衰が小となり、電磁妨害波の抑圧効果が大と
なる特性を高周波領域までの広い範囲に及んで具現でき
る。
【0023】図4は、本発明の他の実施例に係るコモン
モードチョークコイルの外観構成を要部を透視して示し
た斜視図である。このコモンモードチョークコイルは、
フェライトから成る磁性コアとしての磁性体1′が磁芯
となる磁芯部11とその両側に結合された鍔部12とを
有し、鍔部12上には外部基板との接続電極となる4個
の接続端子131,132,141,142が配設さ
れ、磁芯部11にはそれぞれ周辺が絶縁被覆された円形
状断面の導線で構成される2対の導体線部51,52が
平行な一定間隔を維持して平衡線路を形成するように巻
線されて設けられ、平衡線路及び磁芯部11により生じ
る微少区間のディファレンシャルモードインダクタンス
e と平衡線路間を構成する微少区間容量Cx とにより
形成される特性インピーダンスZb が整合インピーダン
スZo と等しくなるように構成されている。
【0024】このうち、導体線部51の端部は一方の鍔
部12上に配設された2個の接続端子131,132と
接続され、同様に導体線部52の端部は他方の鍔部12
上に配設された2個の接続端子141,142と接続さ
れており、2対の導体線部51,52は互いに隣接して
一定間隔が維持されるように巻線されている。
【0025】このような構造のコモンモードチョークコ
イルの場合も、電気的等価回路は図3に示した一実施例
の場合と同様なものとなり、これによって一実施例の場
合と同様の効果が得られる。
【0026】図5は、このコモンモードチョークコイル
(他の実施例に係るもの)の周波数(MHz)に対する
減衰量(dB)による減衰特性を50Ωの整合回路系で
測定した結果を例示したものである。
【0027】図5からは、このコモンモードチョークコ
イルの場合、コモンモード減衰量特性C1では200M
Hzから2GHz領域で20dB以上の減衰量が得られ
ており、ディファレンシャルモード減衰量特性C2では
同じ領域で3dB以下の減衰量を確保しており、高周波
領域まで適用できることが判る。
【0028】因みに、このコモンモードチョークコイル
においても、磁性体の特性や巻線によって生じる浮遊容
量等の影響があるため、数GHz以上での減衰特性は劣
化する傾向にあるが、これは別な課題として解決すべき
ことであり、現状では無視して良いものである。
【0029】尚、上述した各実施例のコモンモードチョ
ークコイルでは、2対の導体線部の形状を平行平板電極
したり、或いは円形状断面の平行な導線で構成した場合
について説明したが、導体線部の形状はこれに限定され
るものでなく、平衡線路を含む磁気回路を構成する形状
を上述した以外の形態として磁性体の材質やコア形状等
を自由に選択することが可能である。例えば磁性体の磁
芯に薄膜の金属磁性体を利用したり、磁芯の形状をリン
グ形状にして2対の導線を平行状態を維持して巻線する
場合等が挙げられが、こうした形態にしても同等な効果
が得られるため、本発明は各実施例で説明した形態のも
のに限定されない。
【0030】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のコモン
モードチョークコイルによれば、磁芯を含む磁気回路中
に配設される2対の導体線部を平衡線路を形成するよう
に配設し、平衡線路及び磁芯により生じる微少区間のデ
ィファレンシャルモードインダクタンスと平衡線路間を
構成する微少区間容量とにより形成される特性インピー
ダンスを整合インピーダンスと等しくなるように構成し
ているので、コモンモード電流を抑圧可能で高周波領域
(数百MHz〜数GHz)でも伝送信号への影響の少な
い高性能な具現できるようになり、今後増加が予測され
る高速のデジタル回路等から放射される電磁妨害波を低
減するために大きな効果を発揮できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るコモンモードチョーク
コイルの外観構成を要部を透視して示した斜視図であ
る。
【図2】図1に示すコモンモードチョークコイルに備え
られる2対の導体線部構造を抜粋して細部を拡大して示
した斜視図である。
【図3】図1に示すコモンモードチョークコイルの基本
構成並びに機能を概略的に示した電気的等価回路図であ
る。
【図4】本発明の他の実施例に係るコモンモードチョー
クコイルの外観構成を要部を透視して示した斜視図であ
る。
【図5】図4に示すコモンモードチョークコイルの周波
数に対する減衰量による減衰特性を50Ωの整合回路系
で測定した結果を例示したものである。
【図6】従来のコモンモードチョークコイルの要部構成
を示した平面図である。
【符号の説明】
1,1′,1″ 磁性体 2 誘電体基板 3,3′,4,4′,51,52 導体線部 11 磁芯部 12 鍔部 31,41 入出力電極部 32,42 コイル導線部 61 入力端子 62 出力端子 63,64 負荷端子 131,132,141,142 接続端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長田 尊行 宮城県仙台市太白区郡山六丁目7番1号 株式会社トーキン内 Fターム(参考) 5E044 AA08 CA01 5E049 AB03 BA11 5E070 AA01 AB01 AB04 BA12 BB01 CB03 CB12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特定の整合インピーダンスを有する伝送
    信号系に挿入されると共に、磁芯を含む磁気回路中に2
    対の導体線部が配設されて成るコモンモードチョークコ
    イルにおいて、前記2対の導体線部は平衡線路を形成し
    ており、前記平衡線路及び前記磁芯により生じる微少区
    間のディファレンシャルモードインダクタンスと該平衡
    線路間を構成する微少区間容量とにより形成される特性
    インピーダンスが前記整合インピーダンスと等しくなる
    ように構成されたことを特徴とするコモンモードチョー
    クコイル。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のコモンモードチョークコ
    イルにおいて、前記2対の導体線部は、平行平板電極の
    形状を有して該平行平板電極間で誘電体層により等間隔
    の距離を維持して電極パターンとして形成された構造を
    有することを特徴とするコモンモードチョークコイル。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のコモンモードチョークコ
    イルにおいて、前記2対の導体線部は、それぞれ絶縁被
    覆された円形状断面の導線で構成されると共に、平行な
    一定間隔を維持して前記平衡線路を形成するように巻線
    された構造を有することを特徴とするコモンモードチョ
    ークコイル。
JP11078405A 1999-03-23 1999-03-23 コモンモードチョークコイル Pending JP2000277335A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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