JP2013062477A - Common mode choke coil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁ノイズの対策などに使われる電子部品であるコモンモードチョークコイルの技術に関するものである。 The present invention relates to a technology of a common mode choke coil which is an electronic component used for measures against electromagnetic noise.
電子機器や情報機器では信号が高速化、ブロードバンド化しつつあり、ノイズ対策が難しく、かつ重要になってきており、これらの機器ではノイズ対策にコモンモードチョークコイル広く使われるようになってきている。通常のシングルエンドドライブのデジタル信号は、ノイズを放射しやすく、また、外来ノイズの影響も受け、これに対し、差動伝送は、互いに正反対極性の信号波形が両ラインに伝送される方式で、ノイズに強い特性を有しており、高速デジタル機器においては、代表的なインターフェースであるUSB、LAN、LVDSなどで、差動信号伝送も広く使われるようになってきている。 In electronic devices and information devices, signals are becoming faster and broadband, and noise countermeasures are becoming difficult and important. These devices are widely used for common mode choke coils as noise countermeasures. Normal single-end drive digital signals are likely to emit noise and are also affected by external noise, whereas differential transmission is a method in which signal waveforms with opposite polarities are transmitted to both lines, With high noise resistance characteristics, high-speed digital devices are becoming widely used for differential signal transmission in typical interfaces such as USB, LAN, and LVDS.
しかし、この差動信号伝送でも、伝送信号の処理回路や伝送路で両ラインの信号に位相差やレベル差などが生じるとノイズ放射の原因になるコモンモードノイズが発生する。また差動信号回路周辺のインピーダンスのバランスが崩れると、放射ノイズ等の外来ノイズの影響を受ける。 However, even in this differential signal transmission, if a phase difference or level difference occurs between the signals of both lines in the transmission signal processing circuit or transmission path, common mode noise that causes noise emission occurs. Further, when the impedance balance around the differential signal circuit is lost, it is affected by external noise such as radiation noise.
こうした差動伝送のノイズ対策にも、コモンモードチョークコイルがよく使われるようになったが、現状のコモンモードチョークコイルでは使用上、問題がある。 Common mode choke coils are often used as countermeasures against such differential transmission noise, but current common mode choke coils have problems in use.
一般的によく使われるコモンモードチョークコイルの代表的な構造が例えば特許文献1に示されている。この構造を図1に示す。この構造においては、1つの磁性体コアにワイヤー3、6が交互に整列して巻回されて構成されている。 A typical structure of a common mode choke coil that is commonly used is disclosed in
こうしたタイプのコモンモードチョークコイルでは、信号伝送ラインにつながる2つの線輪3と6が同一の磁性体コア1に交互に巻かれ、両線輪は隣接している。このため3と6の線輪の間、あるいは線輪からコアを経由して3と6との線輪間に多くの電気力線が発生し、両ラインの線輪間には大きな浮遊容量が発生する。浮遊容量があると伝送する差動伝送信号の波形が歪む。特に、使われる差動信号が高速になり伝送信号の周波数が上がると、小さな浮遊容量でも影響が大きくなり、伝送する差動信号波形が大きく歪み、実用上使えなくなるという問題がある。この図1に示すような代表的な従来のコモンモードチョークコイルでは、線輪の巻き数を増やすと、巻き数に比例して浮遊容量も大きくなるので、必要なノイズ対策効果のあるコモンモードインピーダンスを有するコモンモードチョークコイルが使えていない。 In this type of common mode choke coil, two
こうした問題を解決するため、浮遊容量の小さいコモンモードチョークコイルが、例えば特許文献2、特許文献3、特許文献4において提案されている。 In order to solve such problems, common mode choke coils with a small stray capacitance have been proposed in, for example,
特許文献2ではトロイダルコアに2つの線輪を巻いた構造のコモンモードチョークコイルが示されている。この構造を図2に示す。しかしこの構造では、コアに囲まれた空間に線輪を巻かなければならず高速の巻き線機が無く、量産に向かず、また、面実装用の電極を設けにくいという欠点がある。
特許文献3に示されている構造を図3に示す。この構造は、ボビンに巻かれた2個の線輪に、コの字状の2個の磁性体コアを両側から挿入したものである。この構造においては、ボビンに巻かれた2個の線輪を使い、この線輪にコの字状の2個のコアを両側から挿入する。このため、形状が大きくなり、コストも高くなるという欠点がある。 The structure shown in
特許文献4において提案されている構造は、図4に示すように、両ラインの線輪を2個のコアに分け、2個の線輪の距離を離すことにより、両ライン間に発生する浮遊容量を小さくするものである。電磁気的に対称な一対の磁性体コアに巻き線の方向が逆になるように巻いた2個の線輪をつくり、その2個の線輪を電磁気的に結合した構成とすることで、両ライン間に発生する浮遊容量を小さくすることができる。 As shown in FIG. 4, the structure proposed in
しかし、図2、図3、図4に示した両ラインの線輪間に発生する浮遊容量を小さくしたいずれのコモンモードチョークコイルにも共通する問題がある。それは、線輪の周囲の空間に発生する磁束が両線輪のディファレンシャル電流で磁束が足し合わさる方向に発生し、ディファレンシャルの信号電流に影響を与えるディファレンシャルのインダクタンスが増大し、ディファレンシャルの信号電流に障害を与えるという問題である。 However, there is a problem common to any common mode choke coil in which the stray capacitance generated between the rings of both lines shown in FIGS. 2, 3, and 4 is reduced. This is because the magnetic flux generated in the space around the wire ring is generated in the direction in which the magnetic flux is added by the differential current of both wire rings, the differential inductance that affects the differential signal current increases, and the differential signal current is obstructed. It is a problem of giving.
信号伝送ラインでノイズ対策に使われるコモンモードチョークコイルでは、ライン間に浮遊容量があると伝送インピーダンスが下がる。またディファレンシャル電流で発生するインダクタンスがあると伝送インピーダンスが高くなり、伝送波形が歪むという問題もある。そのため信号伝送のノイズ対策部品には、伝送線路間の浮遊容量が小さく、ディファレンシャル電流で発生するインダクタンスが小さいコモンモードチョークコイルが必要である。 In a common mode choke coil used for noise suppression in a signal transmission line, if there is a stray capacitance between the lines, the transmission impedance decreases. Further, if there is an inductance generated by a differential current, there is a problem that the transmission impedance becomes high and the transmission waveform is distorted. Therefore, noise suppression components for signal transmission require a common mode choke coil with a small stray capacitance between transmission lines and a small inductance generated by a differential current.
理想的なコモンモードチョークコイルでは、図5に示すようにコモンモード電流で発生する磁束は足し合わさり、コモンモードのインダクタンスは拡大し、ディファレンシャル電流で発生する磁束は消し合わさり、ディファレンシャルのインダクタンスは発生せず、ディファレンシャルの信号は減衰あるいは歪ませずにコモンモードのノイズを減衰させる機能がある。 In an ideal common mode choke coil, as shown in Fig. 5, the magnetic flux generated by the common mode current is added, the common mode inductance is expanded, the magnetic flux generated by the differential current is erased, and the differential inductance is not generated. The differential signal has a function of attenuating common mode noise without being attenuated or distorted.
図2、図3、および図4に示されるコモンモードチョークコイルにおいても、磁性体コアの中で発生するディファレンシャル電流で発生する磁束は消し合わさり、ディファレンシャルの信号電流に影響を与えるディファレンシャルのインダクタンスは発生しない。しかし図2、図3、および図4に示される構造のコモンモードチョークコイルのいずれにおいても、図6に例を示すように、線輪の周囲の空間に発生する磁束が両線輪のディファレンシャル電流で磁束が足し合わさる方向に発生し、ディファレンシャルの信号電流に影響を与えるディファレンシャルのインダクタンスが増大し、ディファレンシャルの信号電流に障害を与えるという問題がある。 Also in the common mode choke coils shown in FIGS. 2, 3, and 4, the magnetic flux generated by the differential current generated in the magnetic core is canceled out, and the differential inductance that affects the differential signal current is generated. do not do. However, in any of the common mode choke coils having the structures shown in FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4, as shown in the example of FIG. 6, the magnetic flux generated in the space around the wire rings is the differential current of both wire wheels. The magnetic flux is generated in the direction in which the magnetic fluxes are added to each other, the differential inductance that affects the differential signal current increases, and the differential signal current is disturbed.
信号伝送の高速化が進んでおり、差動伝送ラインのノイズ対策などに使うコモンモードチョークコイルは、両伝送ライン間の浮遊容量が小さく、かつディファレンシャル信号電流で発生するディファレンシャルインダクタンスの発生が小さい、信号波形を歪ませないコモンモードチョークコイルが必要である。ディファレンシャル信号電流で発生するディファレンシャルインダクタンスの発生の抑制は磁性体コア内だけでなく線輪周囲の空間でもディファレンシャル電流で発生する磁束が消しあい、ディファレンシャルインダクタンスの発生を抑制できる構造が必要である。 The speed of signal transmission is increasing, and common mode choke coils used for noise countermeasures on differential transmission lines have a small stray capacitance between both transmission lines and a small amount of differential inductance generated by the differential signal current. A common mode choke coil that does not distort the signal waveform is required. In order to suppress the generation of the differential inductance generated by the differential signal current, a structure capable of suppressing the generation of the differential inductance by eliminating the magnetic flux generated by the differential current not only in the magnetic core but also in the space around the wire ring is required.
本発明は、高速の信号でも波形を歪ませずに差動信号ラインのノイズ対策ができる、両ラインの間の浮遊容量が小さく、かつディファレンシャル信号電流で発生するディファレンシャルインダクタンスも小さく、コントロールもできるコモンモードチョークコイルを提供することを主要な目的とする。 The present invention is capable of taking noise countermeasures on differential signal lines without distorting the waveform even with high-speed signals. The main purpose is to provide a mode choke coil.
請求項1の発明は、両方の端部にそれぞれ一対の電極が形成された磁性体からなるコアに、直線状に配列分離した一対の同一巻線数の輪線が巻線されてなり、一方の線輪は主にコアの一方側に巻線され、他方の線輪は主にコアの他方側に巻線され、一方の線輪の両端は、コアの端部に形成された任意の2つの電極に接続され、他方の輪線の両端は残りの2つの電極に接続され、一方の線輪と他方の線輪はそれぞれ、ディファレンシャル電流が流れた場合にコアの中にできる磁束が逆向きとなる方向に巻線されているコモンモードチョークコイルである。ラインの間の浮遊容量が小さく、ディファレンシャル信号電流で発生するディファレンシャルインダクタンスも小さいコモンモードチョークコイルを提供する。このコモンモードチョークコイルは、ディファレンシャル電流でコアの中にできる磁束が逆向きに発生する方向に巻き線をした2個の線輪を磁性体コアに上に、巻き軸が直線状になるように配置することにより、ディファレンシャル電流で発生する磁束はコアの内部だけでなく、線輪周囲の空間でも2つの線輪でつくられる磁束は互いに打ち消す方向の磁束ができ、ディファレンシャル信号電流で発生するディファレンシャルインダクタンスを小さくすることができる。そして浮遊容量を発生する箇所は両線輪が隣接するのは端の1ターンだけにほぼ限定されるため、両線輪間の浮遊容量は小さく、また巻き数を増やすことによって浮遊容量が大きくなることもない。 According to the first aspect of the present invention, a pair of loops having the same number of windings arranged in a straight line are wound around a core made of a magnetic material having a pair of electrodes formed at both ends. The wire ring is mainly wound on one side of the core, the other wire ring is mainly wound on the other side of the core, and both ends of the one wire ring are arbitrary 2 formed at the end of the core. Connected to one electrode, both ends of the other ring wire are connected to the remaining two electrodes, and the magnetic flux generated in the core is reversed in one wire ring and the other wire ring when a differential current flows. It is a common mode choke coil wound in the direction. Provided is a common mode choke coil having a small stray capacitance between lines and a small differential inductance generated by a differential signal current. This common mode choke coil has two wire rings wound in the direction in which the magnetic flux generated in the core by the differential current is generated in the opposite direction on the magnetic core so that the winding axis is linear. By arranging the magnetic flux generated by the differential current, not only inside the core, but also in the space around the wire ring, the magnetic flux generated by the two wire rings can create a magnetic flux in the direction of canceling each other, and the differential inductance generated by the differential signal current Can be reduced. And since the location where stray capacitance is generated is almost limited to only one turn at the end where both the rings are adjacent to each other, the stray capacitance between both the rings is small, and the stray capacitance increases by increasing the number of turns. There is nothing.
請求項2の発明は、請求項1に記載のコモンモードチョークコイルにおいて、一方の線輪の両端はそれぞれコアの一方の端部に形成された一対の電極に接続され、他方の線輪の両端はそれぞれコアの他方の端部に形成された一対の電極に接続されているコモンモードチョークコイルである。 The invention of
請求項3の発明は、請求項1に記載のコモンモードチョークコイルにおいて、一方の線輪の両端はそれぞれコアの一方の端部に形成された一対の電極の1つとコアの他方の端部に形成された一対の電極の1つに接続され、他方の線輪の両端はそれぞれコアの一方の端部に形成された一対の電極の残る電極とコアの他方の端部に形成された一対の電極の残る電極に接続されているコモンモードチョークコイルである。線輪の入出力の電極位置を、磁性体コアの長さ方向に配置させる電極配置である。 The invention of
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のコモンモードチョークコイルにおいて、磁性体コアの両端が鍔状になった概ねI字形状をした磁性体コアであるコモンモードチョークコイルである。磁性体コアの両端に鍔を設けることにより、電極形成が容易となり、実装性が確実に向上される。 According to a fourth aspect of the present invention, in the common mode choke coil according to any one of the first to third aspects, the magnetic core has a substantially I-shape in which both ends of the magnetic core are hooked. This is a common mode choke coil. By providing ridges at both ends of the magnetic core, electrode formation is facilitated and mounting properties are reliably improved.
請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のチップ・コモンモードチョークコイルにおいて、磁性体コアの両端の鍔と鍔を磁性体のバーコアで磁気的に短絡し閉磁路を形成したコモンモードチョークコイルである。I字形状の磁性体コアの両端の鍔と鍔を磁性体のバーコアで磁気的に短絡し閉磁路を形成することにより、2つの線輪間の浮遊容量が小さく、ディファレンシャル信号電流で発生するディファレンシャルインダクタンスも小さいチップ・コモンモードチョークコイルを構成する。小型でコモンモードインピーダンスが大きく、かつ浮遊容量が小さく、ディファレンシャル信号電流で発生するディファレンシャルインダクタンスも小さいコモンモードチョークコイルをつくることができる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the chip common mode choke coil according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, the flanges and the flanges at both ends of the magnetic core are magnetically short-circuited by the magnetic bar core. This is a common mode choke coil having a closed magnetic circuit. A differential generated by a differential signal current with a small stray capacitance between two wire rings by magnetically short-circuiting the ridges and ridges at both ends of an I-shaped magnetic core with a magnetic bar core to form a closed magnetic circuit A chip common mode choke coil with low inductance is configured. A common mode choke coil having a small size, a large common mode impedance, a small stray capacitance, and a small differential inductance generated by a differential signal current can be produced.
請求項6の発明は、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のコモンモードチョークコイルにおいて、2つの分離した線輪の近接端で2つの線輪の巻き線を寄り合わしたコモンモードチョークコイルである。巻き線の乱れを防止するために2つの分離した線輪の近接端で二つの線輪を寄り合わしたコモンモードチョークコイルを提供する。巻き線の乱れがあると高い周波数でコモンモードインピーダンスが低下したり、巻き線の乱れが大きいと共振を起こす原因にもなるので、近接端で2つの線輪の巻き線を寄り合わせることにより、こうした問題が防止できる。 A sixth aspect of the present invention is the common mode choke coil according to any one of the first to fifth aspects, wherein the windings of the two wire rings are brought close to each other at the proximal ends of the two separated wire rings. It is a mode choke coil. Provided is a common mode choke coil in which two wire rings are brought close to each other at the close ends of two separate wire rings in order to prevent winding disturbance. If there is a winding disturbance, the common mode impedance will decrease at a high frequency, or if the winding disturbance is large, it will also cause resonance, so by bringing the windings of the two wire rings close together, These problems can be prevented.
請求項7の発明は、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のコモンモードチョークコイルにおいて、磁性体コアの略中央部において分離した2つの線輪の近接する巻き線を交差させ、巻き線の一部の位置を互いに入れ替え、入れ替えた量を調整した、チップ・コモンモードチョークコイルを提供する。コモンモードチョークコイルは両ラインの間の浮遊容量が少し大きかったり、ディファレンシャル信号電流で発生するディファレンシャルインダクタンスが少し大きくても、コモンモードチョークの入・出力回路の伝送インピーダンスと整合(マッチング)をとればディファレンシャルモードの信号は歪ませずにノイズ対策できる。請求項7の構成により、独立した線輪の隣接する2つの巻き線を交差させ、巻き線の一部の位置を互いに入れ替え二つの線輪間の浮遊容量とディファレンシャルインダクタンスを調整し、インピーダンスマッチングを調整できるコモンモードチョークが提供できる。 According to a seventh aspect of the present invention, in the common mode choke coil according to any one of the first to sixth aspects, adjacent windings of two wire rings separated at a substantially central portion of the magnetic core are crossed. Provided is a chip common mode choke coil in which some positions of windings are interchanged with each other, and the amount of replacement is adjusted. Even if the common mode choke coil has a little stray capacitance between the two lines or a large differential inductance generated by the differential signal current, it can be matched with the transmission impedance of the input / output circuit of the common mode choke. The differential mode signal can be used for noise suppression without distortion. According to the configuration of claim 7, two adjacent windings of independent wire rings are crossed, the positions of a part of the windings are interchanged with each other, the stray capacitance between the two wire rings and the differential inductance are adjusted, and impedance matching is performed. An adjustable common mode choke can be provided.
請求項8の発明は、コモンモードチョークコイルと接続する回路とのインピーダンスをマッチングさせる調整方法を提供する。請求項8の発明は、両方の端部にそれぞれ一対の電極が形成された磁性体からなるコアに、直線状に配列分離した一対の同一巻線数の輪線が巻線されてなり、一方の線輪は主にコアの一方側に巻線され、他方の線輪は主にコアの他方側に巻線され、一方の線輪の両端は、コアの端部に形成された任意の2つの電極に接続され、他方の輪線の両端は残りの2つの電極に接続され、一方の線輪と他方の線輪はそれぞれ、ディファレンシャル電流が流れた場合にコアの中にできる磁束が逆向きとなる方向に巻線され、磁性体コアの略中央部において2つの線輪の近接する巻き線を交差させ、巻き線の一部の位置を互いに入れ替え、入れ替えた量を調整し、コモンモードチョークコイルの二つの線輪間の浮遊容量とディファレンシャルインダクタンスを調整することによって、コモンモードチョークコイルと接続する回路とのインピーダンスをマッチングさせる調整方法である。 The invention of
本発明は、両方の端部にそれぞれ一対の電極が形成された磁性体からなるコアに、分離した一対の同一巻線数の輪線が直線状に巻線されてなり、一方の線輪は主にコアの一方側に巻線され、他方の線輪は主にコアの他方側に巻線され、一方の線輪の両端は、コアの端部に形成された任意の2つの電極に接続され、他方の輪線の両端は残りの2つの電極に接続され、一方の線輪と他方の線輪はそれぞれ、ディファレンシャル電流が流れた場合にコアの中にできる磁束が逆向きとなる方向に巻線されているコモンモードチョークコイルである。こうした構造により、ラインの間の浮遊容量が小さく、ディファレンシャル信号電流で発生するディファレンシャルインダクタンスも小さいコモンモードチョークコイルが実現できる。 In the present invention, a pair of separated windings having the same number of windings are wound linearly on a core made of a magnetic material having a pair of electrodes formed on both ends, respectively. Mainly wound on one side of the core, the other wire ring is mainly wound on the other side of the core, and both ends of one wire ring are connected to any two electrodes formed at the end of the core Both ends of the other ring wire are connected to the remaining two electrodes, and one wire ring and the other wire ring are respectively in directions in which the magnetic flux generated in the core is reversed when a differential current flows. A common mode choke coil that is wound. With such a structure, a common mode choke coil having a small stray capacitance between lines and a small differential inductance generated by a differential signal current can be realized.
このコモンモードチョークコイルは、ディファレンシャル電流でコアの中にできる磁束が逆向きに発生する方向に巻き線をした2個の線輪を磁性体コアに上に、巻き軸が直線状になるように配置することにより、ディファレンシャル電流で発生する磁束はコアの内部だけでなく、線輪周囲の空間でも2つの線輪でつくられる磁束は互いに打ち消す方向の磁束ができ、ディファレンシャル信号電流で発生するディファレンシャルインダクタンスを小さくすることができる。そして浮遊容量を発生する箇所は両線輪が隣接するのは端の1ターンだけにほぼ限定されるため、両線輪間の浮遊容量は小さく、また巻き数を増やすことによって浮遊容量が大きくなることもない。表面実装用のチップ化も容易となる。 This common mode choke coil has two wire rings wound in the direction in which the magnetic flux generated in the core by the differential current is generated in the opposite direction on the magnetic core so that the winding axis is linear. By arranging the magnetic flux generated by the differential current, not only inside the core, but also in the space around the wire ring, the magnetic flux generated by the two wire rings can create a magnetic flux in the direction of canceling each other, and the differential inductance generated by the differential signal current Can be reduced. And since the location where stray capacitance is generated is almost limited to only one turn at the end where both the rings are adjacent to each other, the stray capacitance between both the rings is small, and the stray capacitance increases by increasing the number of turns. There is nothing. A chip for surface mounting becomes easy.
以下、図7〜図13を参照しながら、本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to FIGS.
図7に実施例1におけるコモンモードチョークコイルの基本的な構成を示す。フェライトなどの磁性体からなるコア1の両端部の鍔部にそれぞれ一対の電極4と5、および7と8を設ける。電極4と電極7にポリウレタンなどで被覆された2本のワイヤー3と6の先端を溶着などの方法で接続し、磁性体コアを回転させ、両端から分離した一対の同一巻線数の輪線を巻き、中央部から2本のワイヤーを他端の電極5と電極8に引き出し、溶着等で接続する。本実施例では、電極4、5を有する線輪3と電極7、8を有する巻線6の直線状に配列した線輪の一対が構成される。本実施例の構成によれば、両ラインの間の浮遊容量が小さく、ディファレンシャル信号電流で発生するディファレンシャルインダクタンスも小さいコモンモードチョークコイルが得られる。 FIG. 7 shows a basic configuration of the common mode choke coil according to the first embodiment. A pair of
実施例2の構成は図7に示す構成に基づいている。フェライトなどの磁性体からなるコア1の両端部の鍔部にそれぞれ一対の電極4と5、および7と8を設ける。電極4と電極7にポリウレタンなどで被覆された2本のワイヤー3と6の先端を溶着などの方法で接続し、磁性体コアを回転させ、両端から分離した一対の同一巻線数の輪線を巻き、中央部から2本のワイヤーを他端の電極8と電極5に引き出し、溶着等で接続する。本実施例では、4、8の電極配置を有する線輪3と7、8の電極配置を有する線輪6の一対が構成される。電極の配置は、例えば、4、7の電極配置の線輪と5、8の電極配置の線輪の一対でもよく、外部回路の配置により、最適配置を選択する。実装時の実装面積の低減が図れる電極配置を有するコモンモードチョークコイルの構成である。 The configuration of the second embodiment is based on the configuration shown in FIG. A pair of
実施例3におけるコモンモードチョークコイルの構成を図8に示す。フェライトなどの磁性体からなるコア1の両端部の鍔部にそれぞれ一対の電極4と5、および7と8を設ける。電極4と電極7にポリウレタンなどで被覆された2本のワイヤー3と6の先端を溶着などの方法で接続し、磁性体コアを回転させ、両端から分離した一対の同一巻線数の輪線を巻き、中央部から2本のワイヤーを他端の電極5と電極8に引き出し、溶着等で接続する。フェライトなどからなる磁性体コア1の両端の鍔と鍔を磁性体のバーコア2を接着剤等で接合して磁気的に短絡し閉磁路を形成する。磁性体コアの両端の鍔と磁性体のバーコアは接着剤等で接合される。 The configuration of the common mode choke coil in the third embodiment is shown in FIG. A pair of
本実施例では、4、5の電極配置を持つ線輪3と7、8の電極配置を持つ線輪の一対が構成される。 In the present embodiment, a pair of wire rings 3 having 4 and 5 electrode arrangements and wire rings having 7 and 8 electrode arrangements are formed.
フェライトなどからなる磁性体コア1の両端の鍔と鍔を磁性体のバーコア2で磁気的に短絡して閉磁路を形成した構造であるため、小型で、図7に示す実施例の構造よりも、より大きなコモンモードインピーダンスが得られる。 Since the
本実施例におけるコモンモードチョークコイルの動作モデルを図11に示す。図11は2つのコイル位置の関係と信号電流であるディファレンシャル電流で発生する磁束を示した図である。 An operation model of the common mode choke coil in this embodiment is shown in FIG. FIG. 11 is a diagram showing a relationship between two coil positions and a magnetic flux generated by a differential current which is a signal current.
本実施例のコモンモードチョークコイルにおいては、両ラインのコイル3とコイル6巻き線は交互ではなく、分離して磁性体コア上に巻き軸が直線状になるように配置されている。コイル3とコイル6はそれぞれの近接端の1ターンしか隣接せず、浮遊容量Cが小さく、差動伝送信号波形の歪みを小さく押さえることができ、本発明のコモンモードチョークコイルはコイルの巻き数を増やしても比例して浮遊容量Cを増大することはなく、信号波形の歪を大きくなることはない。 In the common mode choke coil of the present embodiment, the
また図11に示すように、本実施例においては、一対の線輪を磁性体コア上に巻き軸が直線状になるように配置し、一対の線輪をディファレンシャル電流でコアの中にできる磁束が逆向きに発生する方向に巻き線をしている。したがって、磁性体コアの中で2個の線輪のディファレンシャル信号電流で発生する磁束が打ち消され、線輪周囲の空間に発生する磁束の方向も打ち消される方向に発生するため、ディファレンシャルのインダクタンスが増大し信号波形の歪みが大きくなることもない。よって、ディファレンシャル信号電流で発生するディファレンシャルインダクタンスを小さくすることができる。 As shown in FIG. 11, in this embodiment, a pair of wire rings are arranged on a magnetic core so that the winding axis is linear, and a pair of wire rings can be formed in the core by a differential current. Is wound in the direction that occurs in the opposite direction. Therefore, the magnetic flux generated by the differential signal currents of the two wire rings in the magnetic core is canceled out, and the direction of the magnetic flux generated in the space around the wire ring is also canceled out, which increases the differential inductance. However, the distortion of the signal waveform does not increase. Therefore, the differential inductance generated by the differential signal current can be reduced.
本発明の実施例4によるコモンモードチョークコイルの構成を図9に示す。フェライトなどの磁性体からなるコア1の両端部の鍔部にそれぞれ一対の電極4と5、および7と8を設ける。電極4と電極7にポリウレタンなどで被覆された2本のワイヤー3と6の先端を溶着などの方法で接続し、磁性体コアを回転させ、両端から分離した一対の同一巻線数の輪線を巻き、磁性体コアの略中央部の近接端で二つの線輪の巻き線を寄り合わせ、電極4に接続された線輪3からのワイヤーを電極5に、電極7に接続された線輪6からのワイヤーを電極8に引き出し、溶着等で接続する。本実施例によると、4、5の電極配置を持つ線輪3と7、8の電極配置を持つ線輪の一対が構成される。 FIG. 9 shows the configuration of a common mode choke coil according to Example 4 of the present invention. A pair of
線輪の巻き線に乱れがあると、高い周波数ではコモンモードインピーダンスが低下することがある。またこの乱れが大きいと共振を起こす原因にもなり得る。本実施例の構造は、巻き線の乱れや緩みの防止や、製造の効率化に有効である。 If the winding of the wire ring is disturbed, the common mode impedance may decrease at high frequencies. Moreover, if this disturbance is large, it may cause resonance. The structure of the present embodiment is effective for preventing winding disturbance and loosening, and for improving manufacturing efficiency.
本発明の実施例5によるコモンモードチョークコイルの構成を図10に示す。フェライトなどの磁性体からなるコア1の両端部の鍔部にそれぞれ一対の電極4と5、および7と8を設ける。電極4と電極7にポリウレタンなどで被覆された2本のワイヤー3と6の先端を溶着などの方法で接続し、磁性体コアを回転させ、両端から分離した一対の同一巻線数の輪線を巻き、2つの巻き線が隣接する磁性体コアの略中央部で線輪3と6を交差させ、巻き線の一部の位置を互いに入れ替え、2つのワイヤーをより合わせ、電極4に接続された線輪3からのワイヤーを電極5に、電極7に接続された線輪6からのワイヤーを電極8に引き出し、溶着等で接続する。磁性体コア1の両端の鍔と鍔を磁性体のバーコア2を接着剤等で接合して磁気的に短絡し閉磁路を形成する。磁性体コアの両端の鍔と磁性体のバーコアは接着剤等で接合される。 FIG. 10 shows the configuration of a common mode choke coil according to the fifth embodiment of the present invention. A pair of
コモンモードチョークコイルにおいて両ラインの間の浮遊容量が少し大きかったり、ディファレンシャル信号電流で発生するディファレンシャルインダクタンスが少し大きくても、コモンモードチョークの入・出力回路の伝送インピーダンスと整合(マッチング)をとれば、ディファレンシャルモードの信号は歪ませずにノイズ対策もできる。その場合、線輪間の浮遊容量やディファレンシャルインダクタンスを微調節できる構造が必要である。図10に示す実施例では、2つの巻き線が隣接する中央部で線輪3と6を交差させ、巻き線の一部の位置を互いに入れ替え、入れ替えた量を調整して、2つの線輪間の浮遊容量とディファレンシャルインダクタンスを調整したコモンモードチョークコイルを作ることができる。 Even if the stray capacitance between the two lines in the common mode choke coil is a little large or the differential inductance generated by the differential signal current is a little large, if it matches the transmission impedance of the input / output circuit of the common mode choke The differential mode signal can also be used for noise suppression without being distorted. In that case, a structure that can finely adjust the stray capacitance between the wire rings and the differential inductance is required. In the embodiment shown in FIG. 10, two wire rings are formed by crossing the wire rings 3 and 6 at the center where two windings are adjacent to each other, exchanging positions of some of the windings with each other, and adjusting the exchanged amount. A common mode choke coil in which the stray capacitance between them and the differential inductance are adjusted can be made.
隣接線輪3と6の中央部での位置の互いに入れ替えは1〜2カ所だけでなく複数箇所で行い、ツイスト状にしてもよい。 The positions of the central portions of the adjacent wire rings 3 and 6 may be replaced with each other not only at one or two places but also at a plurality of places, and may be twisted.
本発明の実施例6によるコモンモードチョークコイルの構成は図10に基づいている。フェライトなどの磁性体からなるコア1の両端部の鍔部にそれぞれ一対の電極4と5、および7と8を設ける。電極4と電極7にポリウレタンなどで被覆された2本のワイヤー3と6の先端を溶着などの方法で接続し、磁性体コアを回転させ、両端から分離した一対の同一巻線数の輪線を巻き、2つの巻き線が隣接する磁性体コアの略中央部で線輪3と6を交差させ、巻き線の一部の位置を互いに入れ替え、2つのワイヤーをより合わせ、電極4に接続された線輪3からのワイヤーを電極5に、電極7に接続された線輪6からのワイヤーを電極8に引き出し、溶着等で接続する。磁性体コア1の両端の鍔と鍔を磁性体のバーコア2を接着剤等で接合して磁気的に短絡し閉磁路を形成する。磁性体コアの両端の鍔と磁性体のバーコアは接着剤等で接合される。 The configuration of the common mode choke coil according to the sixth embodiment of the present invention is based on FIG. A pair of
2つの線輪間の浮遊容量とディファレンシャルインダクタンスの調整は、2つの巻き線が隣接する中央部で線輪3と6を交差させ、巻き線の一部の位置を互いに入れ替え、入れ替えた量を調整して行える。この調整方法により、コモンモードチョークコイルの入・出力回路の伝送インピーダンスと整合(マッチング)が取れ、ディファレンシャルモードの信号は歪ませずにノイズ対策もできる。 Adjustment of stray capacitance and differential inductance between two wire rings is made by intersecting wire rings 3 and 6 at the central part where two windings are adjacent to each other, exchanging part of the windings with each other, and adjusting the amount of exchange. You can do it. By this adjustment method, the transmission impedance of the input / output circuit of the common mode choke coil can be matched (matched), and the differential mode signal can be taken with no noise distortion without being distorted.
線輪3と6間の浮遊容量が発生する箇所は両線輪が隣接している中央の1ターンだけにほぼ限定される。3と6の線輪の間、あるいは線輪からコアを経由して3と6との線輪間に多くの電気力線が発生し、両ラインの線輪間に浮遊容量が発生する。浮遊容量が隣接している中央の1ターンだけで発生するとした場合、最終の1ターンを全部入れ替えると2つの線輪が隣接する長さが3倍になり、最大、3倍程度までの浮遊容量を増やし、調整することが可能である。 The place where stray capacitance between the wire rings 3 and 6 is generated is almost limited to only one central turn where both wire rings are adjacent. Many electric lines of force are generated between the wire rings 3 and 6 or between the wire rings 3 and 6 via the core from the wire ring, and stray capacitance is generated between the wire rings of both lines. If the stray capacitance occurs only in the center turn adjacent to it, if the last one turn is completely replaced, the length of the two wire rings adjacent to each other will be tripled, up to about three times the stray capacitance Can be increased and adjusted.
実施例6で作製したコモンモードチョークコイルを使い、伝送速度500MHzで、浮遊容量を微調整するシミュレーションを行い、信号波形の歪を、図12(B)に示すように、改善できることを確かめた。シミュレーションは図13に示す回路で行った。比較のために、図12(A)に基本的な構造の実施例6で試作した特性を示す。この浮遊容量をマッチングの条件に近い1.5pFでシュミレーションすると、図12(B)に示すように波形ひずみが少なくなる。また、もう少し浮遊容量を大きくして3pFでシミュレーションを行うと、図12(C)に示すように信号波形が鈍った。 Using the common mode choke coil produced in Example 6, a simulation was performed to finely adjust the stray capacitance at a transmission speed of 500 MHz, and it was confirmed that the distortion of the signal waveform could be improved as shown in FIG. The simulation was performed with the circuit shown in FIG. For comparison, FIG. 12A shows characteristics of a prototype manufactured in Example 6 having a basic structure. When this stray capacitance is simulated at 1.5 pF close to the matching condition, the waveform distortion is reduced as shown in FIG. Further, when the simulation was performed at 3 pF with a larger stray capacitance, the signal waveform became dull as shown in FIG.
本実施例のコモンモードチョークコイルでは、両ラインの間の浮遊容量が少し大きかったり、ディファレンシャル信号電流で発生するディファレンシャルインダクタンスが少し大きくても、コモンモードチョークの入・出力回路の伝送インピーダンスと整合(マッチング)をとればディファレンシャルモードの信号を歪ませずにノイズ対策ができる。 In the common mode choke coil of this embodiment, even if the stray capacitance between the two lines is a little large or the differential inductance generated by the differential signal current is a little large, it matches the transmission impedance of the input / output circuit of the common mode choke ( If matching is taken, noise countermeasures can be taken without distorting the differential mode signal.
デジタル機器が多くの分野で使われて、そのデジタル機器には代表的なインターフェース、USB、LAN、LVDSなど、差動信号伝送が広く活用され、差動信号伝送の高速化が進んでいる。高速化に伴い、その差動信号伝送路では電磁ノイズ対策が必要であり、その対策にコモンモードチョークコイルは欠かすことの出来ない重要な部品となっている。しかし、高速の差動信号伝送の電磁ノイズの対策では、コモンモードチョークコイルの浮遊容量が問題となり、十分対策が撮れる対策部品がない。安価で効果的な解決が望まれている。 Digital devices are used in many fields, and differential signal transmissions such as typical interfaces, USB, LAN, and LVDS are widely used for the digital devices, and the speed of differential signal transmission is increasing. As the speed increases, countermeasures against electromagnetic noise are required in the differential signal transmission line, and the common mode choke coil has become an indispensable important component for the countermeasures. However, in the countermeasures against electromagnetic noise of high-speed differential signal transmission, the stray capacitance of the common mode choke coil becomes a problem, and there is no countermeasure component that can take sufficient countermeasures. An inexpensive and effective solution is desired.
本発明では、伝送信号が通る線輪を直線状に配置分離することにより、浮遊容量の小さなコモンモードチョークコイルを安価に提供することができ、デジタル電子機器の高速化、デジタル機器で産業への貢献が期待できる。 In the present invention, a common mode choke coil having a small stray capacitance can be provided at low cost by linearly separating and separating the wire ring through which the transmission signal passes. A contribution can be expected.
また差動信号伝送の電磁ノイズ対策では、大きなノイズ対策効果を得るにはコモンモードチョークコイルの線輪を多く巻き、大きなコモンモードインピーダンスを得ることが必要である。従来のコモンモードチョークコイルは線輪を多く巻くと浮遊容量も大きくなりディファレンシャルモードの差動伝送信号が歪み使えなくなり、大きなコモンモードインピーダンスのコモンモードチョークコイルが得られない問題があった。しかし本発明によれば、巻き線数と浮遊容量は直接関係しないので大きいコモンモードインピーダンスのコモンモードチョークコイルが実現でき、大きなノイズ対策効果を得られる。この面でも産業面へ貢献も期待できる。 Moreover, in the electromagnetic noise countermeasure of differential signal transmission, in order to obtain a large noise countermeasure effect, it is necessary to wind a large number of common mode choke coil wires to obtain a large common mode impedance. The conventional common mode choke coil has a problem that when a large number of wire rings are wound, the stray capacitance becomes large and the differential mode differential transmission signal cannot be distorted and a common mode choke coil having a large common mode impedance cannot be obtained. However, according to the present invention, since the number of windings and the stray capacitance are not directly related, a common mode choke coil having a large common mode impedance can be realized, and a large noise countermeasure effect can be obtained. This aspect can also be expected to contribute to the industry.
1 磁性体コア
2 閉磁路を形成するための磁性体バーコアー
3 線輪
4 電極
5 電極
6 線輪
7 電極
8 電極DESCRIPTION OF
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