JP2011146732A - バルントランス - Google Patents

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Abstract

【課題】ドラム型コアを用いたバルントランスの高周波特性を向上させる。
【解決手段】巻芯部111及び一対の鍔部112,113を有するドラム型コア110と、鍔部112,113に設けられた端子電極141〜146と、巻芯部111に巻回された1次巻線及び2次巻線を備える。2次巻線は、一端からセンタータップまでのワイヤ132と、他端からセンタータップまでのワイヤ133とを含み、132,133ワイヤは互いに沿った状態で巻芯部111に巻回されている。本発明によれば、これら2本のワイヤ132,133の対称性が非常に高く保たれることから、特に高域におけるアンプリチュードバランスやフェーズバランスを良好な値とすることが可能となる。
【選択図】図3

Description

本発明はバルントランスに関し、特に、ドラム型コアを用いたバルントランスに関する。
通常、アンテナなどに接続される伝送線路は不平衡伝送線路である一方、半導体ICなどの高周波回路に接続される伝送線路は平衡伝送線路である。このため、不平衡伝送線路と平衡伝送線路とを接続する場合、これらの間には不平衡信号及び平衡信号を相互に変換するバルントランスが挿入される。ここで、不平衡信号とは固定電位(例えば接地電位)を基準としたシングルエンド型の信号を指し、平衡信号とは差動型の信号を指す。
バルントランスとしては、特許文献1に記載されているようにメガネ型コアを用いたタイプや、特許文献2に記載されているようにトロイダルコアを用いたタイプが一般的である。しかしながら、メガネ型コアやトロイダルコアを用いたバルントランスは、全体のサイズが比較的大型であるとともに、巻線の巻回作業の自動化や表面実装が困難であるという問題があった。
これに対し、特許文献3に記載されたドラム型コアを用いたバルントランスは、小型化が容易であるとともに、巻線の巻回作業の自動化や表面実装に適しているというメリットを有している。
特開平11−135330号公報 特開平8−115820号公報 特開2005−39446号公報
しかしながら、ドラム型コアを用いたバルントランスは、特に2次巻線の巻回方法によって特性が大きく変化するため、良好な高周波特性を得ることが困難であった。特に、高域において良好なアンプリチュードバランス(平衡信号における振幅のバランス)やフェーズバランス(平衡信号における位相のバランス)を得ることが困難であった。
したがって、本発明の目的は、良好な高周波特性を得ることが可能なドラム型コアを用いたバルントランスを提供することである。
また、本発明の他の目的は、高域におけるアンプリチュードバランス及びフェーズバランスが良好なドラム型コアを用いたバルントランスを提供することである。
本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、ドラム型コアを用いたバルントランスにおいて高域のアンプリチュードバランスやフェーズバランスが劣化するのは、2次巻線を構成する2本のワイヤの対称性の乱れが原因であることが判明した。本発明は、このような技術的知見に基づき完成されたものである。
すなわち、本発明によるバルントランスは、巻芯部及び巻芯部の両端に設けられた一対の鍔部を有するドラム型コアと、鍔部に設けられた複数の端子電極と、巻芯部に巻回され両端が端子電極に接続された1次巻線と、巻芯部に巻回され両端及びセンタータップが端子電極に接続された2次巻線とを備え、2次巻線は、一端からセンタータップまでの第1のワイヤと、他端からセンタータップまでの第2のワイヤとを含み、第1のワイヤと第2のワイヤは、互いに沿った状態で巻芯部に巻回されていることを特徴とする。
本発明によれば、2次巻線を構成する第1のワイヤと第2のワイヤが互いに沿った状態で巻回されていることから、これら2本のワイヤの対称性が非常に高く保たれる。その結果、特に高域におけるアンプリチュードバランスやフェーズバランスを良好な値とすることが可能となる。尚、本発明における「1次巻線」及び「2次巻線」とは、入力側及び出力側を定めるものではない。すなわち、便宜上、不平衡伝送線路に接続される側を「1次巻線」、平衡伝送線路に接続される側を「2次巻線」と定義しているに過ぎず、入力側及び出力側がいずれであっても構わない。
2つのワイヤを互いに沿った状態で巻芯部に巻回する方法としては、いわゆるバイファイラ巻きが好適である。バイファイラ巻きは、コモンモードフィルタなどにおいてしばしば採用される巻回方法であるが、コモンモードフィルタにおいては1次巻線と2次巻線がバイファイラ巻きされるに過ぎない。これに対し、本発明では、2次巻線を構成する2つのワイヤの対称性に着目し、これら2つのワイヤをバイファイラ巻きのように互いに沿った状態で巻回しているのである。これにより、これまで着目されていなかった2次巻線間における対称性を大幅に高めることが可能となる。尚、「互いに沿った状態」とは、2つのワイヤが互いに接触しながら巻回されている状態に限定されるものではなく、一定のスペースを保ちながら巻回されている状態を含む。
本発明においては、1次巻線の一端が一方の鍔部に設けられた端子電極に接続され、1次巻線の他端が他方の鍔部に設けられた端子電極に接続されていることが好ましい。これによれば、1次巻線をクロスさせながら巻回する必要がないことから、ショート不良などの発生が抑制され、製品の信頼性を高めることが可能となる。
この場合、一方の鍔部には一方向から見てこの順に配置された第1乃至第3の端子電極が設けられ、他方の鍔部には一方向から見てこの順に配置された第4乃至第6の端子電極が設けられ、1次巻線の一端は前記第1の端子電極に接続され、1次巻線の他端は第4の端子電極に接続され、2次巻線の一端は第3の端子電極に接続され、2次巻線の他端は第6の端子電極に接続され、2次巻線のセンタータップのうち、第1のワイヤに属する部分は第5の端子電極に接続され、第2のワイヤに属する部分は第2の端子電極に接続されていることが好ましい。これによれば、巻芯部の軸を中心として一方の側に位置する第1及び第4の端子電極に不平衡伝送線路を接続し、巻芯部の軸を中心として他方の側に位置する第3及び第6の端子電極に平衡伝送線路を接続することができるため、伝送線路を構成する配線パターンの迂回などが不要となり、直線的且つ対称性の高い伝送線路とすることが可能となる。
さらにこの場合、1次巻線は、一端から中継点までの第3のワイヤと、他端から中継点までの第4のワイヤとを含み、一方の鍔部には第1及び第2の端子電極間に配置された第7の端子電極がさらに設けられ、他方の鍔部には第4及び第5の端子電極間に配置された第8の端子電極がさらに設けられ、中継点のうち、第3のワイヤに属する部分は第8の端子電極に接続され、第4のワイヤに属する部分は第7の端子電極に接続されており、第3のワイヤと第4のワイヤは、互いに沿った状態で巻芯部に巻回されていることもまた好ましい。これによれば、対応する端子電極からのターン回数が互いに等しい部分同士で1次巻線及び2次巻線が隣接する構成となることから、1次巻線と2次巻線の磁気結合を高めることが可能となる。
本発明においては、一方の鍔部には第1及び第2の端子電極が設けられ、他方の鍔部には第3及び第4の端子電極が設けられ、1次巻線の一端は第1の端子電極に接続され、1次巻線の他端は第2の端子電極に接続され、2次巻線の一端は第3の端子電極に接続され、2次巻線の他端は第4の端子電極に接続され、2次巻線のセンタータップは第2の端子電極に接続されていることもまた好ましい。これによれば、端子電極数を少なくすることが可能となる。しかも、一方の鍔部に設けられた第1及び第2の端子電極に不平衡伝送線路を接続し、他方の鍔部に設けられた第3及び第4の端子電極に平衡伝送線路を接続することができるため、伝送線路を構成する配線パターンの迂回などが不要となり、直線的且つ対称性の高い伝送線路とすることが可能となる。
この場合、1次巻線が巻芯部の外周側に巻回され、2次巻線が巻芯部の内周側に巻回されていることが好ましい。これによれば、1次巻線の交差部分に過大なストレスが加わることがなく、製品の信頼性を高めることが可能となる。
本発明においては、一方の鍔部には一方向から見てこの順に配置された第1乃至第3の端子電極が設けられ、他方の鍔部には一方向から見てこの順に配置された第4乃至第6の端子電極が設けられ、1次巻線の一端は第1の端子電極に接続され、1次巻線の他端は第6の端子電極に接続され、2次巻線の一端は第3の端子電極に接続され、2次巻線の他端は第4の端子電極に接続され、2次巻線のセンタータップのうち、第1のワイヤに属する部分は第5の端子電極に接続され、第2のワイヤに属する部分は第2の端子電極に接続されていることもまた好ましい。これによれば、実装時における方向性が無くなることから、実装方向を制御する必要がなく、実装コストを低減することが可能となる。しかも、第1及び第2のワイヤを交差させる必要がないことから、作製が容易となる。
本発明においては、一方の鍔部には一方向から見てこの順に配置された第1乃至第3の端子電極が設けられ、他方の鍔部には一方向から見てこの順に配置された第4乃至第6の端子電極が設けられ、1次巻線の一端は第1の端子電極に接続され、1次巻線の他端は第4の端子電極に接続され、2次巻線の一端は第3の端子電極に接続され、2次巻線の他端は第5の端子電極に接続され、2次巻線のセンタータップのうち、第1のワイヤに属する部分は第6の端子電極に接続され、第2のワイヤに属する部分は第2の端子電極に接続されていることもまた好ましい。これによれば、第1及び第2のワイヤを交差させる必要がないことから、作製が容易となる。しかも、1次巻線を構成するワイヤ並びに2次巻線を構成する第1及び第2のワイヤの長さや巻回条件にほとんど差がなくなることから、これらのワイヤを均一な状態とすることが可能となる。
本発明においては、一方の鍔部には一方向から見てこの順に配置された第1乃至第3の端子電極が設けられ、他方の鍔部には一方向から見てこの順に配置された第4乃至第6の端子電極が設けられ、1次巻線の一端は第2の端子電極に接続され、1次巻線の他端は第5の端子電極に接続され、2次巻線の一端は第3の端子電極に接続され、2次巻線の他端は第4の端子電極に接続され、2次巻線のセンタータップのうち、第1のワイヤに属する部分は第6の端子電極に接続され、第2のワイヤに属する部分は第1の端子電極に接続されていることもまた好ましい。これによれば、実装時における方向性が無くなることから、実装方向を制御する必要がなく、実装コストを低減することが可能となる。しかも、第1及び第2のワイヤを交差させる必要がないことから、作製が容易となる。
本発明においては、一方の鍔部には一方向から見てこの順に配置された第1乃至第3の端子電極が設けられ、他方の鍔部には一方向から見てこの順に配置された第4乃至第6の端子電極が設けられ、1次巻線の一端は第2の端子電極に接続され、1次巻線の他端は第5の端子電極に接続され、2次巻線の一端は第3の端子電極に接続され、2次巻線の他端は第6の端子電極に接続され、2次巻線のセンタータップのうち、第1のワイヤに属する部分は第4の端子電極に接続され、第2のワイヤに属する部分は第1の端子電極に接続されていることもまた好ましい。これによれば、2次巻線に接続する一対の平衡伝送線路を平行且つ直線的に形成することができることから、一対の平衡伝送線路の対称性を確保することが可能となる。しかも、第1及び第2のワイヤを交差させる必要がないことから、作製が容易となる。
このように、本発明によれば、2次巻線を構成する2本のワイヤの対称性が高いことから、高周波特性、特に高域におけるアンプリチュードバランスやフェーズバランスに優れたバルントランスを提供することが可能となる。
本発明の第1の実施形態によるバルントランス100の外観を示す略斜視図である。 バルントランス100の略断面図である。 バルントランス100を実装面側から見た略底面図である。 ワイヤ131〜133と端子電極141〜146との接続関係を説明するための模式図である。 バルントランス100の等価回路図である。 比較例のバルントランスの略断面図である。 バルントランス100を搭載するためのプリント基板上における配線パターンを示す図である。 本発明の第2の実施形態によるバルントランス200の外観を示す略斜視図である。 バルントランス200の略断面図である。 バルントランス200を実装面側から見た略底面図である。 ワイヤ231〜234と端子電極241〜248との接続関係を説明するための模式図である。 バルントランス200の等価回路図である。 (a)はワイヤ231〜234の各ターンと端子との関係を示す回路図であり、(b)はワイヤ231〜234の各ターンにおける配置を示す模式的な部分断面図である。 バルントランス200を搭載するためのプリント基板上における配線パターンを示す図である。 本発明の第3の実施形態によるバルントランス300の外観を示す略斜視図である。 バルントランス300の略断面図である。 バルントランス300を実装面側から見た略底面図である。 ワイヤ331〜333と端子電極341〜344との接続関係を説明するための模式図である。 バルントランス300の等価回路図である。 バルントランス300を搭載するためのプリント基板上における配線パターンを示す図である。 本発明の第4の実施形態によるバルントランス400におけるワイヤと端子電極との接続関係を説明するための模式図である。 バルントランス400を搭載するためのプリント基板上における配線パターンを示す図である。 本発明の第5の実施形態によるバルントランス500におけるワイヤと端子電極との接続関係を説明するための模式図である。 バルントランス500を搭載するためのプリント基板上における配線パターンを示す図である。 本発明の第6の実施形態によるバルントランス600におけるワイヤと端子電極との接続関係を説明するための模式図である。 バルントランス600を搭載するためのプリント基板上における配線パターンを示す図である。 本発明の第7の実施形態によるバルントランス700におけるワイヤと端子電極との接続関係を説明するための模式図である。 バルントランス700を搭載するためのプリント基板上における配線パターンを示す図である。 2次巻線として利用可能なツイストワイヤ10を示す図である。 アンプリチュードアンバランスの測定結果を示すグラフである。 フェーズアンバランスの測定結果を示すグラフである。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態によるバルントランスの外観を示す略斜視図である。また、図2は本実施形態によるバルントランスの略断面図であり、図3は本実施形態によるバルントランスを実装面側から見た略底面図である。
図1〜図3に示すように、本実施形態によるバルントランス100は、ドラム型コア110と、板状コア120と、3本のワイヤ131〜133によって構成されている。ドラム型コア110は、巻芯部111と、巻芯部111の両端に設けられた一対の鍔部112,113とを有している。一方の鍔部112には、一方向から(図3に示す矢印Aから)見てこの順に配置された3つの端子電極141〜143が設けられている。他方の鍔部113には、同じ方向から(図3に示す矢印Aから)見てこの順に配置された3つの端子電極144〜146が設けられている。
板状コア120は、ドラム型コア110の鍔部112,113の上部を連結するように配置されている。本発明において板状コア120を用いることは必須でないが、板状コア120を用いることによって閉磁路を形成すれば、高い磁気結合を得ることが可能となる。ドラム型コア110及び板状コア120は磁性材料からなり、特に限定されないが、NiZn系フェライト材料を用いることが好ましい。NiZn系フェライトは透磁率が比較的高いだけでなく、導電性が低いことから端子電極を直接形成することができるからである。但し、端子電極が形成されない板状コア120については、より透磁率の高いMgZn系フェライト材料を用いることも可能である。
図3に示すように、3本のワイヤ131〜133はいずれも矢印Bに向かって時計回り(右回り)に巻回されている。図4は、ワイヤ131〜133と端子電極141〜146との接続関係を説明するための模式図である。図4に示すように、ワイヤ131の一端131aは端子電極141に接続され、他端131bは端子電極144に接続されている。本実施形態においては、ワイヤ131の巻回数は8ターンである。また、ワイヤ132の一端132aは端子電極143に接続され、他端132bは端子電極145に接続されている。本実施形態においては、ワイヤ132の巻回数は4ターンである。さらに、ワイヤ133の一端133aは端子電極142に接続され、他端133bは端子電極146に接続されている。本実施形態においては、ワイヤ133の巻回数は4ターンである。
図5は、本実施形態によるバルントランス100の等価回路図である。
図5に示すように、本実施形態によるバルントランス100は、1次側端子Pとグランド端子GNDとの間に接続された1次巻線L11,L12と、2次側正極端子STと2次側負極端子SBとの間に接続された2次巻線L21,L22によって構成される。2次巻線L21とL22との接続点はセンタータップCTとして用いられる。
本実施形態においては、ワイヤ131のうち一端131a側の4ターンが1次巻線L11を構成し、他端131b側の4ターンが1次巻線L12を構成する。また、ワイヤ132が2次巻線L21を構成し、ワイヤ133が2次巻線L22を構成している。したがって、端子電極141が1次側端子Pとして用いられ、端子電極143,146がそれぞれ2次側正極端子ST及び2次側負極端子SBとして用いられ、端子電極144がグランド端子GNDとして用いられ、端子電極142,145がセンタータップCTとして用いられることになる。
図2及び図3に示すように、本実施形態では、1次巻線を構成するワイヤ131が内周側に巻回され、2次巻線を構成するワイヤ132,133が外周側に巻回されている。但し、これは逆であっても構わない。ここで、2次巻線を構成するワイヤ132,133は、巻芯部111にバイファイラ巻きされている。図2においては、断面にハッチングが施されているのがワイヤ132であり、断面に×印が付されているのがワイヤ133である。つまり、一方の鍔部112から他方の鍔部113に向かって(又はその逆方向に向かって)、ワイヤ132,133が交互に巻回されている。このため、ワイヤ132,133のnターン目(n=1〜4)となる部分は、互いに隣接することになる。
このような巻回方式により、比較例である図6に示すように、巻芯部111のうち鍔部112側のエリア111aにワイヤ132をまとめて巻回し、巻芯部111のうち鍔部113側のエリア111bにワイヤ133をまとめて巻回するといった、いわゆるセクタ巻きを行った場合と比べて、これら2本のワイヤ132,133の対称性を非常に高く保つことが可能となる。これは、バイファイラ巻きにおいては2本のワイヤがほぼ均等に巻回されるのに対し、セクタ巻きではセンタータップCTとなる部分が巻芯部111の中央部に位置するため、センタータップCTを端子電極に接続するための配線部分において対称性の乱れが生じてしまうからである。
図7は、本実施形態によるバルントランス100を搭載するためのプリント基板上における配線パターンを示す図である。
図7に示すプリント基板上の搭載領域150は、バルントランス100を搭載するための領域であり、4つのランドパターン151〜154が設けられている。ランドパターン151は不平衡伝送線路PLに接続されるパターンであり、バルントランス100の端子電極141(1次側端子P)に接続される。ランドパターン152はグランド配線GNDLに接続されるパターンであり、バルントランス100の端子電極144(グランド端子GND)及び端子電極142,145(センタータップCT)に共通接続される。ランドパターン153,154は一対の平衡伝送線路STL,SBLに接続されるパターンであり、それぞれバルントランス100の端子電極143(2次側正極端子ST)及び端子電極146(2次側負極端子SB)に接続される。
このようなレイアウトにより、不平衡伝送線路PLを搭載領域150から見て矢印Cの方向へ直線的に形成することができるとともに、一対の平衡伝送線路STL,SBLを搭載領域150から見て矢印Dの方向へ平行且つ直線的に形成することができる。これにより、プリント基板上における配線パターンの迂回などが不要となることから、配線パターンの占有面積が必要以上に増大することがなく、しかも、配線パターンの対称性を確保することが可能となる。これにより、装置全体の小型化と信号品質の向上を両立させることが可能となる。
このように、本実施形態によるバルントランス100は、2次巻線を構成する2本のワイヤ132,133がバイファイラ巻きされていることから、これらをセクタ巻きした場合と比べて、2次巻線を構成する2つのワイヤの対称性を非常に高く保つことが可能となる。その結果、特に高域において良好なアンプリチュードバランスやフェーズバランスを得ることが可能となる。
しかも、全てのワイヤ131〜133が同一方向に巻回されているため、巻芯部111においてワイヤを交差させながら巻回する必要などが生じない。このため、ショート不良などが発生し難く、製品の信頼性を高めることも可能となる。
次に、本発明の好ましい第2の実施形態について説明する。
図8は、本発明の第2の実施形態によるバルントランスの外観を示す略斜視図である。また、図9は本実施形態によるバルントランスの略断面図であり、図10は本実施形態によるバルントランスを実装面側から見た略底面図である。
図8〜図10に示すように、本実施形態によるバルントランス200は、ドラム型コア210と、板状コア220と、4本のワイヤ231〜234によって構成されている。ドラム型コア210は、巻芯部211と、巻芯部211の両端に設けられた一対の鍔部212,213とを有している。ドラム型コア210及び板状コア220は、上述したバルントランス100におけるドラム型コア110及び板状コア120に対応しており、したがって、その材料については上述したとおりである。
ドラム型コア210の一方の鍔部212には、一方向から(図10に示す矢印Eから)見てこの順に配置された4つの端子電極241,247,242,243が設けられている。他方の鍔部213には、同じ方向から(図10に示す矢印Eから)見てこの順に配置された4つの端子電極244,248,245,246が設けられている。このうち、端子電極241〜246は、上述したバルントランス100における端子電極141〜146に対応する電極である。したがって、上述したバルントランス100に対して2つの端子電極247,248が追加された構成を有している。
図10に示すように、4本のワイヤ231〜234はいずれも矢印Fに向かって時計回り(右回り)に巻回されている。図11は、ワイヤ231〜234と端子電極241〜248との接続関係を説明するための模式図である。図11に示すように、ワイヤ231の一端231aは端子電極241に接続され、他端231bは端子電極248に接続されている。また、ワイヤ232の一端232aは端子電極247に接続され、他端232bは端子電極244に接続されている。また、ワイヤ233の一端233aは端子電極243に接続され、他端233bは端子電極245に接続されている。さらに、ワイヤ234の一端234aは端子電極242に接続され、他端234bは端子電極246に接続されている。本実施形態においては、ワイヤ231〜234の巻回数はいずれも4ターンである。
図12は、本実施形態によるバルントランス200の等価回路図である。
図12に示すように、本実施形態によるバルントランス200の等価回路は図5に示した等価回路と基本的に同じであるが、1次巻線L11,L12が互いに異なるワイヤ231,232によって構成され、これらが中継点となる端子電極247,248によって接続された構成となる。また、図5に示した等価回路と同様、端子電極241が1次側端子Pとして用いられ、端子電極243,246がそれぞれ2次側正極端子ST及び2次側負極端子SBとして用いられ、端子電極244がグランド端子GNDとして用いられ、端子電極242,245がセンタータップCTとして用いられる。
図9及び図10に示すように、本実施形態においても、1次巻線を構成するワイヤ231,232が内周側に巻回され、2次巻線を構成するワイヤ233,234が外周側に巻回されている。但し、これは逆であっても構わない。本実施形態においては、2次巻線を構成するワイヤ233,234のみならず、1次巻線を構成するワイヤ231,232についても巻芯部211にバイファイラ巻きされている。図9においては、断面にハッチングや印が付されていないものがワイヤ231であり、断面に・印が付されているのがワイヤ232であり、断面にハッチングが施されているのがワイヤ233であり、断面に×印が付されているのがワイヤ234である。つまり、一方の鍔部212から他方の鍔部213に向かって(又はその逆方向に向かって)、ワイヤ231,232が交互に巻回されるとともに、ワイヤ233,234が交互に巻回された構成を有している。
図13は、ワイヤ231〜234の配置をより詳細に説明するための図であり、(a)はワイヤ231〜234の各ターンと端子との関係を示す回路図であり、(b)はワイヤ231〜234の各ターンにおける配置を示す模式的な部分断面図である。図13においては、ハイフンの前に表示された数字がワイヤの種類を示し、ハイフンの後ろに表示された数字がターン数を示している。例えば、符号231−1が付された部分は、ワイヤ231の1ターン目を示している。
図13(a)に示すように、ワイヤ231については端子電極241(1次側端子P)を始点としてターン回数を定義し、ワイヤ232については端子電極247(中継点)を始点としてターン回数を定義し、ワイヤ233については端子電極243(2次側正極端子ST)を始点としてターン回数を定義し、ワイヤ234については端子電極242(センタータップCT)を始点としてターン回数を定義している。これにより、ワイヤ231の各ターン231−1〜231−4と、ワイヤ233の各ターン233−1〜233−4は、対応する端子電極(241,243)からみて互いにペアPAを構成することになる。同様に、ワイヤ232の各ターン232−1〜232−4と、ワイヤ234の各ターン234−1〜234−4は、対応する端子電極(244,246)からみて互いにペアPAを構成することになる。ここで、ペアPAとは、一対のワイヤにおける対応するターンであり、伝送される信号の位相が一致すべき部分である。
図13(b)に示すように、対応する端子電極から見てターン回数が互いに等しい部分同士(すなわちペアPA)において、1次巻線と2次巻線が上下に隣接していることが分かる。つまり、伝送される信号の位相が一致すべき部分において各ワイヤが隣接していることから、1次巻線と2次巻線の磁気結合が高められ、より良好な高周波特性を得ることが可能となる。
図14は、本実施形態によるバルントランス200を搭載するためのプリント基板上における配線パターンを示す図である。
図14に示すプリント基板上の搭載領域250は、バルントランス200を搭載するための領域であり、5つのランドパターン251〜255が設けられている。ランドパターン251は不平衡伝送線路PLに接続されるパターンであり、バルントランス200の端子電極241(1次側端子P)に接続される。ランドパターン252はグランド配線GNDLに接続されるパターンであり、バルントランス200の端子電極244(グランド端子GND)及び端子電極242,245(センタータップCT)に共通接続される。ランドパターン253,254は一対の平衡伝送線路STL,SBLに接続されるパターンであり、それぞれバルントランス200の端子電極243(2次側正極端子ST)及び端子電極246(2次側負極端子SB)に接続される。さらに、ランドパターン255は1次巻線の中継点に接続されるパターンであり、バルントランス200の端子電極247,248に共通接続される。
このようなレイアウトにより、上記実施形態によるバルントランス100と同様、プリント基板上における配線パターンの迂回などが不要となることから、配線パターンの占有面積が必要以上に増大することがなく、しかも、配線パターンの対称性を確保することが可能となる。これにより、装置全体の小型化と信号品質の向上を両立させることが可能となる。
このように、本実施形態によるバルントランス200によれば、上記実施形態によるバルントランス100と同様の効果に加え、1次巻線と2次巻線の磁気結合がより高められることから、さらに良好な高周波特性を得ることが可能となる。しかも、ワイヤ231〜234の巻回数が互いに同一であることから、これらワイヤ231〜234を四本同時に巻回することも可能である。
次に、本発明の好ましい第3の実施形態について説明する。
図15は、本発明の第3の実施形態によるバルントランスの外観を示す略斜視図である。また、図16は本実施形態によるバルントランスの略断面図であり、図17は本実施形態によるバルントランスを実装面側から見た略底面図である。
図15〜図17に示すように、本実施形態によるバルントランス300は、ドラム型コア310と、板状コア320と、3本のワイヤ331〜333によって構成されている。ドラム型コア310は、巻芯部311と、巻芯部311の両端に設けられた一対の鍔部312,313とを有している。ドラム型コア310及び板状コア320は、上述したバルントランス100におけるドラム型コア110及び板状コア120に対応しており、したがって、その材料については上述したとおりである。
ドラム型コア310の一方の鍔部312には、2つの端子電極341,342が設けられており、他方の鍔部313には2つの端子電極343,344が設けられている。図17に示すように、3本のワイヤ331〜333はいずれも矢印Gに向かって時計回り(右回り)に巻回されている。但し、ワイヤ331については、一端331aから矢印Gの方向に4ターン巻回された後、矢印Hの方向に巻き戻すように4ターン巻回されている。このため、ワイヤ331については自ら交差する部分が存在することになる。
図18は、ワイヤ331〜333と端子電極341〜344との接続関係を説明するための模式図である。図18に示すように、ワイヤ331の一端331aは端子電極341に接続され、他端331bは端子電極342に接続されている。また、ワイヤ332の一端332aは端子電極343に接続され、他端332bは端子電極342に接続されている。また、ワイヤ333の一端333aは端子電極344に接続され、他端333bは端子電極342に接続されている。本実施形態においては、ワイヤ331の巻回数は8ターンであり、ワイヤ332,333の巻回数はいずれも4ターンである。
図19は、本実施形態によるバルントランス300の等価回路図である。
図19に示すように、本実施形態によるバルントランス300の等価回路は図5に示した等価回路と基本的に同じであるが、端子電極342がグランド端子GNDとセンタータップCTを兼用した構成となる。また、端子電極341は1次側端子Pとして用いられ、端子電極343,344はそれぞれ2次側正極端子ST及び2次側負極端子SBとして用いられる。
図16及び図17に示すように、本実施形態においては、1次巻線を構成するワイヤ331が外周側に巻回され、2次巻線を構成するワイヤ332,333が内周側に巻回されている。これは、ワイヤ331には自ら交差する部分が存在するため、巻回後の表面に凹凸が生じており、このような凹凸面に2次巻線(ワイヤ332,333)を巻回すると、交差部分にストレスが加わるからである。
本実施形態においても、2次巻線を構成するワイヤ332,333は巻芯部311にバイファイラ巻きされている。図16においては、断面にハッチングが施されているのがワイヤ332であり、断面に×印が付されているのがワイヤ333である。つまり、一方の鍔部312から他方の鍔部313に向かって(又はその逆方向に向かって)、ワイヤ332,333が交互に巻回されている。
図20は、本実施形態によるバルントランス300を搭載するためのプリント基板上における配線パターンを示す図である。
図20に示すプリント基板上の搭載領域350は、バルントランス300を搭載するための領域であり、4つのランドパターン351〜354が設けられている。ランドパターン351は不平衡伝送線路PLに接続されるパターンであり、バルントランス300の端子電極341(1次側端子P)に接続される。ランドパターン352はグランド配線GNDLに接続されるパターンであり、バルントランス300の端子電極342(グランド端子GND兼センタータップCT)に接続される。ランドパターン353,354は一対の平衡伝送線路STL,SBLに接続されるパターンであり、それぞれバルントランス300の端子電極343(2次側正極端子ST)及び端子電極344(2次側負極端子SB)に接続される。
このようなレイアウトにより、上述したバルントランス100,200と同様、プリント基板上における配線パターンの迂回などが不要となることから、配線パターンの占有面積が必要以上に増大することがなく、しかも、配線パターンの対称性を確保することが可能となる。これにより、装置全体の小型化と信号品質の向上を両立させることが可能となる。
このように、本実施形態によるバルントランス300によれば、上記実施形態によるバルントランス100と同様の効果に加え、端子電極の数が4つに削減されることから、いっそうの小型化を実現することが可能となる
次に、本発明の好ましい第4の実施形態について説明する。
図21は、本発明の第4の実施形態によるバルントランス400におけるワイヤと端子電極との接続関係を説明するための模式図である。本実施形態によるバルントランス400の外観及び断面は、図1及び図2に示した第1の実施形態によるバルントランス100とほぼ同様である。
図21に示すように、本実施形態においては3本のワイヤ431〜433が端子電極441〜446に接続されている。このうち、ワイヤ431は1次巻線を構成し、ワイヤ432,433は2次巻線を構成する。ワイヤ431の一端431aは端子電極441に接続され、他端431bは端子電極446に接続されている。また、ワイヤ432の一端432aは端子電極442に接続され、他端432bは端子電極444に接続されている。また、ワイヤ433の一端433aは端子電極443に接続され、他端433bは端子電極445に接続されている。本実施形態においては、ワイヤ431の巻回数は8ターンであり、ワイヤ432,433の巻回数はいずれも4ターンである。また、本実施形態によるバルントランス400の等価回路は、図5に示した等価回路と同じである。
図22は、本実施形態によるバルントランス400を搭載するためのプリント基板上における配線パターンを示す図である。
図22に示すプリント基板上の搭載領域450は、バルントランス400を搭載するための領域であり、4つのランドパターン451〜454が設けられている。ランドパターン451は不平衡伝送線路PLに接続されるパターンであり、バルントランス400の端子電極441に接続される。ランドパターン452はグランド配線GNDLに接続されるパターンであり、バルントランス400の端子電極442,445,446に接続される。これにより、端子電極442,445は2次巻線のセンタータップを構成する。ランドパターン453,454は一対の平衡伝送線路STL,SBLに接続されるパターンであり、それぞれバルントランス400の端子電極443及び端子電極444に接続される。
本実施形態によるバルントランス400は方向性が無く、このため、巻芯部411の両端に設けられた一対の鍔部412,413の位置を入れ替えても同じ結線状態が得られる。すなわち、実装時においてバルントランス400を180°回転させても正しく動作する。180°回転させた場合においてランドパターン451〜454に接続される端子電極の符号は、図22においてカッコ書きで示されている。このように、本実施形態によるバルントランス400は方向性を持たないことから、実装方向を制御する必要がなく、実装コストを低減することが可能となる。
しかも、本実施形態によるバルントランス400は、バイファイラ巻きされたワイヤ432,433が互いに交差する箇所(ワイヤ432と433の位置を入れ替える箇所)を持たない。このため、ワイヤの巻回作業においてワイヤ432,433を交差させる動作が不要となることから、複雑な巻回機を用いることなく作製することが可能となる。
さらに、本実施形態によるバルントランス400は、角部に位置する端子電極441,443,444,446に各配線(PL,STL,STB,GNDL)を接続することができることから、プリント基板上の配線とバルントランス400との接続が容易となる。
次に、本発明の好ましい第5の実施形態について説明する。
図23は、本発明の第5の実施形態によるバルントランス500におけるワイヤと端子電極との接続関係を説明するための模式図である。本実施形態によるバルントランス500の外観及び断面についても、図1及び図2に示した第1の実施形態によるバルントランス100とほぼ同様である。
図23に示すように、本実施形態においては3本のワイヤ531〜533が端子電極541〜546に接続されている。このうち、ワイヤ531は1次巻線を構成し、ワイヤ532,533は2次巻線を構成する。ワイヤ531の一端531aは端子電極541に接続され、他端531bは端子電極544に接続されている。また、ワイヤ532の一端532aは端子電極542に接続され、他端532bは端子電極545に接続されている。また、ワイヤ533の一端533aは端子電極543に接続され、他端533bは端子電極546に接続されている。本実施形態においては、ワイヤ531の巻回数は8ターンであり、ワイヤ532,533の巻回数はいずれも4ターンである。また、本実施形態によるバルントランス500の等価回路は、図5に示した等価回路と同じである。
図24は、本実施形態によるバルントランス500を搭載するためのプリント基板上における配線パターンを示す図である。
図24に示すプリント基板上の搭載領域550は、バルントランス500を搭載するための領域であり、4つのランドパターン551〜554が設けられている。ランドパターン551は不平衡伝送線路PLに接続されるパターンであり、バルントランス500の端子電極541に接続される。ランドパターン552はグランド配線GNDLに接続されるパターンであり、バルントランス500の端子電極542,544,546に接続される。これにより、端子電極542,546は2次巻線のセンタータップを構成する。ランドパターン553,554は一対の平衡伝送線路STL,SBLに接続されるパターンであり、それぞれバルントランス500の端子電極543及び端子電極545に接続される。
本実施形態によるバルントランス500も、第4の実施形態によるバルントランス400と同様、バイファイラ巻きされたワイヤ532,533が互いに交差する箇所を持たない。このため、ワイヤの巻回作業においてワイヤ532,533を交差させる動作が不要となることから、複雑な巻回機を用いることなく作製することが可能となる。
しかも、本実施形態によるバルントランス500においては、いずれのワイヤ531〜533もその両端が互いに対向する端子電極に接続されていることから、これら3本のワイヤの長さや巻回条件にほとんど差がなく均一な状態とすることが可能となる。
次に、本発明の好ましい第6の実施形態について説明する。
図25は、本発明の第6の実施形態によるバルントランス600におけるワイヤと端子電極との接続関係を説明するための模式図である。本実施形態によるバルントランス600の外観及び断面は、図1及び図2に示した第1の実施形態によるバルントランス100とほぼ同様である。
図25に示すように、本実施形態においては3本のワイヤ631〜633が端子電極641〜646に接続されている。このうち、ワイヤ631は1次巻線を構成し、ワイヤ632,633は2次巻線を構成する。ワイヤ631の一端631aは端子電極642に接続され、他端631bは端子電極645に接続されている。また、ワイヤ632の一端632aは端子電極641に接続され、他端632bは端子電極644に接続されている。また、ワイヤ633の一端633aは端子電極643に接続され、他端633bは端子電極646に接続されている。本実施形態においては、ワイヤ631の巻回数は8ターンであり、ワイヤ632,633の巻回数はいずれも4ターンである。また、本実施形態によるバルントランス600の等価回路は、図5に示した等価回路と同じである。
図26は、本実施形態によるバルントランス600を搭載するためのプリント基板上における配線パターンを示す図である。
図26に示すプリント基板上の搭載領域650は、バルントランス600を搭載するための領域であり、4つのランドパターン651〜654が設けられている。ランドパターン651は不平衡伝送線路PLに接続されるパターンであり、バルントランス600の端子電極642に接続される。ランドパターン652はグランド配線GNDLに接続されるパターンであり、バルントランス600の端子電極641,645,646に接続される。これにより、端子電極645,646は2次巻線のセンタータップを構成する。ランドパターン653,654は一対の平衡伝送線路STL,SBLに接続されるパターンであり、それぞれバルントランス600の端子電極643及び端子電極644に接続される。
本実施形態によるバルントランス600は方向性が無く、このため、巻芯部611の両端に設けられた一対の鍔部612,613の位置を入れ替えても同じ結線状態が得られる。すなわち、実装時においてバルントランス600を180°回転させても正しく動作する。このように、本実施形態によるバルントランス600は方向性を持たないことから、実装方向を制御する必要がなく、実装コストを低減することが可能となる。
しかも、本実施形態によるバルントランス600は、バイファイラ巻きされたワイヤ632,633が互いに交差する箇所(ワイヤ632と633の位置を入れ替える箇所)を持たない。このため、ワイヤの巻回作業においてワイヤ632,633を交差させる動作が不要となることから、複雑な巻回機を用いることなく作製することが可能となる。
次に、本発明の好ましい第7の実施形態について説明する。
図27は、本発明の第7の実施形態によるバルントランス700におけるワイヤと端子電極との接続関係を説明するための模式図である。本実施形態によるバルントランス700の外観及び断面は、図1及び図2に示した第1の実施形態によるバルントランス100とほぼ同様である。
図27に示すように、本実施形態においては3本のワイヤ731〜733が端子電極741〜746に接続されている。このうち、ワイヤ731は1次巻線を構成し、ワイヤ732,733は2次巻線を構成する。ワイヤ731の一端731aは端子電極742に接続され、他端731bは端子電極745に接続されている。また、ワイヤ732の一端732aは端子電極741に接続され、他端732bは端子電極746に接続されている。また、ワイヤ733の一端733aは端子電極743に接続され、他端733bは端子電極744に接続されている。本実施形態においては、ワイヤ731の巻回数は8ターンであり、ワイヤ732,733の巻回数はいずれも4ターンである。また、本実施形態によるバルントランス700の等価回路は、図5に示した等価回路と同じである。
図28は、本実施形態によるバルントランス700を搭載するためのプリント基板上における配線パターンを示す図である。
図28に示すプリント基板上の搭載領域750は、バルントランス700を搭載するための領域であり、4つのランドパターン751〜754が設けられている。ランドパターン751は不平衡伝送線路PLに接続されるパターンであり、バルントランス700の端子電極742に接続される。ランドパターン752はグランド配線GNDLに接続されるパターンであり、バルントランス700の端子電極741,744,745に接続される。これにより、端子電極741,744は2次巻線のセンタータップを構成する。ランドパターン753,754は一対の平衡伝送線路STL,SBLに接続されるパターンであり、それぞれバルントランス700の端子電極743及び端子電極746に接続される。
本実施形態によるバルントランス700は方向性が無く、このため、巻芯部711の両端に設けられた一対の鍔部712,713の位置を入れ替えても同じ結線状態が得られる。すなわち、実装時においてバルントランス700を180°回転させても正しく動作する。このように、本実施形態によるバルントランス700は方向性を持たないことから、実装方向を制御する必要がなく、実装コストを低減することが可能となる。
しかも、一対の平衡伝送線路STL,SBLを平行且つ直線的に形成することができることから、プリント基板上における平衡伝送線路STL,SBLの迂回が不要となり、一対の平衡伝送線路STL,SBLの対称性を確保することが可能となる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、上記各実施形態においては、2次巻線を構成する2つのワイヤがバイファイラ巻きされているが、互いに沿った状態で巻回されている限り、バイファイラ巻きに限定されるものではない。したがって、図29に示すように、2つのワイヤ11,12がツイストされてなるツイストワイヤ10を用い、このようなツイストワイヤ10を巻芯部に巻回することにより2次巻線として利用しても構わない。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
まず、図1〜図3に示した構造を有する実施例のバルントランスと、図6に示した構造を有する比較例のバルントランスを用意した。既に説明したとおり、実施例のバルントランスは2次巻線を構成するワイヤ132,133がバイファイラ巻きされている一方、比較例のバルントランスは2次巻線を構成するワイヤ132,133がセクタ巻きされている。両者は2次巻線の巻回方法が異なるのみであり、その他は全て同一である。尚、ドラム型コア及び板状コアの材料としては、いずれもNiZn系フェライトを用いた。
次に、実施例のバルントランス及び比較例のバルントランスについて、アンプリチュードアンバランス及びフェーズアンバランスの周波数特性を測定した。アンプリチュードアンバランスについての測定結果を図30に示し、フェーズアンバランスについての測定結果を図31に示す。
図31に示すように、実施例のバルントランスにおいては、測定した周波数帯域(0〜200MHz)においてアンプリチュードアンバランスがほぼ0dBであり、平衡信号の振幅バランスが均等となることが確認された。これに対し、比較例のバルントランスにおいては、周波数が高くなるほどアンプリチュードバランスが崩れており、高域ほど平衡信号の振幅バランスが低下することが確認された。
また、図31に示すように、実施例のバルントランスにおいては、測定した周波数帯域においてフェーズアンバランスがほぼ180°であり、平衡信号の位相が正しく反転していることが確認された。これに対し、比較例のバルントランスにおいては、周波数が高くなるほどフェーズアンバランスが180°から離れており、高域ほど平衡信号の位相がずれることが確認された。
100,200,300,400,500,600,700 バルントランス
110,210,310 ドラム型コア
111,211,311,411,511,611,711 巻芯部
112,212,312,412,512,612,712 一方の鍔部
113,213,313,413,513,613,713 他方の鍔部
120,220,320 板状コア
131〜133,231〜234,331〜333,431〜433,531〜533,631〜633,731〜733 ワイヤ
131a〜133a,231a〜234a,331a〜333a,431a〜433a,531a〜533a,631a〜633a,731a〜733a ワイヤの一端
131b〜133b,231b〜234b,331b〜333b,431b〜433b,531b〜533b,631b〜633b,731b〜733b ワイヤの他端
141〜146,241〜248,341〜344,441〜446,541〜546,641〜646,741〜746 端子電極
150,250,350,450,550,650,750 搭載領域
151〜154,251〜255,351〜354,451〜454,551〜554,651〜654,751〜754 ランドパターン
L11,L12 1次巻線
L21,L22 2次巻線
CT センタータップ
GND グランド端子
GNDL グランド配線
P 1次側端子
PL 不平衡伝送線路
ST 2次側正極端子
SB 2次側負極端子
STL,SBL 平衡伝送線路

Claims (7)

  1. 巻芯部及び前記巻芯部の両端にそれぞれ設けられた第1及び第2の鍔部を有するドラム型コアと、前記第1の鍔部に設けられた第1乃至第3の端子電極と、前記第2の鍔部に設けられた第4乃至第6の端子電極と、前記巻芯部に巻回された1次巻線及び2次巻線とを備え、
    前記1次巻線の一端及び他端は、前記第1及び第4の端子電極にそれぞれ接続され、
    前記2次巻線は、互いに沿った状態で巻芯部に巻回された第1及び第2のワイヤを含み、
    前記1のワイヤの一端及び他端は、前記第2及び第5の端子電極にそれぞれ接続され、
    前記2のワイヤの一端及び他端は、前記第3及び第6の端子電極にそれぞれ接続され、
    前記第1のワイヤと前記第2のワイヤの巻回数が同じであり、
    前記第1及び第2のワイヤのそれぞれの巻回数と前記1次巻線の巻回数が異なることを特徴とするバルントランス。
  2. 前記第1の鍔部を手前側とし前記第2の鍔部を奥側とする第1の方向から見た前記第1の端子電極の位置は、前記第2の鍔部を手前側とし前記第1の鍔部を奥側とする第2の方向から見た前記第4の端子電極の位置と同じであることを特徴とする請求項1に記載のバルントランス。
  3. 前記第1の方向から見て前記第1の鍔部には前記第1乃至第3の端子電極が一方向にこの順に配列されており、
    前記第2の方向から見て前記第2の鍔部には前記第4、第6及び第5の端子電極が前記一方向にこの順に配列されていることを特徴とする請求項2に記載のバルントランス。
  4. 前記第1の方向から見て前記第1の鍔部には前記第2、第1及び第3の端子電極が一方向にこの順に配列されており、
    前記第2の方向から見て前記第2の鍔部には前記第6、第4及び第5の端子電極が前記一方向にこの順に配列されていることを特徴とする請求項2に記載のバルントランス。
  5. 前記第1の方向から見て前記第1の鍔部には前記第2、第1及び第3の端子電極が一方向にこの順に配列されており、
    前記第2の方向から見て前記第2の鍔部には前記第5、第4及び第6の端子電極が前記一方向にこの順に配列されていることを特徴とする請求項2に記載のバルントランス。
  6. 前記第1の鍔部を手前側とし前記第2の鍔部を奥側とする第1の方向から見た前記第2及び第3の端子電極の相対的な位置関係は、前記第1の方向から見た前記第5及び第6の端子電極の相対的な位置関係と同じであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のバルントランス。
  7. 前記第1の方向から見て前記第1の鍔部には前記第1乃至第3の端子電極が一方向にこの順に配列されており、
    前記第2の鍔部を手前側とし前記第1の鍔部を奥側とする第2の方向から見て前記第2の鍔部には前記第6、第5及び第4の端子電極が前記一方向にこの順に配列されていることを特徴とする請求項6に記載のバルントランス。
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