JP5425153B2 - Common mode choke coil and adjustment method - Google Patents
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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いる。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が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やすい。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いる。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などにおいて、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 difficult and important . In these devices, a common mode choke coil has been widely used as a noise countermeasure. A normal single-ended drive digital signal is likely to emit noise and is also susceptible to external noise . On the other hand, differential transmission is a system in which signal waveforms with opposite polarities are transmitted to both lines, and has a strong characteristic against noise . In high-speed digital devices , differential signal transmission is also widely used 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。特許文献1に示される構造を図1に示す。なお、図1(a)は正面図、図1(b)は側面図、図1(c)は裏面図である。図1に示すコモンモードチョークコイル10の構造においては、1つの磁性体コア11にワイヤー13、16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 Patent Document 1, for example. The structure shown in Patent Document 1 is shown in FIG. 1A is a front view, FIG. 1B is a side view, and FIG. 1C is a back view. In the structure of the common
こうしたタイプのコモンモードチョークコイル10では、信号伝送ラインにつながる2つのワイヤー13、16が同一の磁性体コア11に交互に巻かれ、ワイヤー13、16により形成される両線輪は隣接している。このためワイヤー13、16の線輪の間、あるいは線輪から磁性体コア11を経由して、ワイヤー13と16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10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。したがって、特許文献1に記載の技術では、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
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、および、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。特許文献2に示される構造を図2に示す。しかし、図2に示すコモンモードチョークコイル20の構造では、コア21に囲まれた空間に線輪(ワイヤー23,26)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。図3に示すコモンモードチョークコイル30の構造は、ボビン34,35に巻かれた2個の線輪(ワイヤー33,36)に、コの字状の2個の磁性体コア31,32を両側から挿入したものである。この構造においては、コモンモードチョークコイル30自体の形状が大きくなり、コストも高くなるという欠点がある。
The structure shown in Patent Document 3 is shown in FIG. The structure of the common
特許文献4において提案されている構造を図4に示す。なお、図4(a)は正面図、図4(b)は側面図、図4(c)は裏面図である。図4に示すコモンモードチョークコイル40は、両ラインの線輪(ワイヤー43,46)を2個の磁性体コア41,42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41,42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。
The structure proposed in
図5は、従来のコモンモードチョークコイル20の原理を説明する図である。図5は、コモンモードチョークコイル20における電流と磁性体コア21内の磁束の関係を例示する。図5(a)はコモンモード電流と磁束を示しており、図5(b)はディファレンシャル電流と磁束を示す。
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of a conventional common
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。
理想的なコモンモードチョークコイルでは、例えば、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する。一方で、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しない。したがって、ディファレンシャルの信号を減衰あるいは歪ませることなく、コモンモードのノイズを減衰させる機能がある。
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.
In an ideal common mode choke coil, for example, as shown in FIG. 5, the magnetic flux generated by the common mode current is added, and the common mode inductance is expanded. On the other hand, the magnetic flux generated by the differential current is canceled out, and no differential inductance is generated. Therefore, there is a function of attenuating common mode noise without attenuating or distorting the differential signal.
図6は、従来のコモンモードチョークコイル20におけるコイル周囲空間の磁束の関係を示す図である。図6(a)はコモンモード電流と磁束を、図6(b)はディファレンシャル電流と磁束を示す。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship of the magnetic flux in the coil surrounding space in the conventional common
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. in occurs foot Mr. mating direction, differential inductance increases affect the differential signal current, there is a problem that damage the differential signal current.
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 for high-speed signals, having a small stray capacitance between the two lines, a small differential inductance generated by a differential signal current, and a common that can be controlled. The main purpose is to provide a mode choke coil.
請求項1ないし6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コアと、直線状に配列分離した同一巻線数の一対の線輪とを備え、前記一対の線輪のうちの一方の線輪は前記磁性体コアの一方端部側に巻線され、前記一対の線輪のうちの他方の線輪は前記磁性体コアの他方端部側に巻線され、前記一方の線輪の両端は、前記磁性体コアの端部に形成された任意の2つの電極に接続され、前記他方の線輪の両端は前記磁性体コアの端部に形成された残りの2つの電極に接続され、前記一方の線輪と前記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前記磁性体コアの中にできる磁束が互いに逆向きとなる方向に巻線された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。
また、請求項1ないし6の発明は、前記一対の線輪が互いに近接する側の端部において、前記一対の線輪からそれぞれ引き出された巻き線が互いに寄り合わされ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、巻き線の乱れを防止することができ、こうした問題が防止できる。
Invention of claims 1 to 6 is provided with both end portions magnetic co pair of electrodes are formed respectively on the A, linearly arranged separate pair of numbers of the same winding and Senwa, the pair one Senwa of Senwa is wound on one end side of the magnetic core, other Senwa of the pair of Senwa is wound on the other end side of the magnetic core the remaining two ends of the one line wheels, connected to said any two electrodes formed on the end portion of the magnetic core, both ends of the other Senwa is formed at an end of said magnetic core is connected to two electrodes of, Senwa of the said one line wheels other respectively, the magnetic flux that can be in the magnetic core is wound in a direction to be opposite to each other when the differential current flows It was a common mode choke coil. 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.
The inventions of claims 1 to 6 provide a common mode choke coil in which windings respectively drawn from the pair of wire rings are close to each other at an end portion on the side where the pair of wire rings are close to each other. . 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, Winding disturbance can be prevented and such problems can be prevented.
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であって、前記一方の線輪の両端は前記磁性体コアの前記一方端部に形成された前記一対の電極のそれぞれに接続され、前記他方の線輪の両端は前記磁性体コアの前記他方端部に形成された前記一対の電極のそれぞれに接続されているコモンモードチョークコイルである。 According to a second aspect of the invention, a common mode choke coil according to claim 1, both ends of the one line wheels connected to each of said pair of electrodes formed on one end portion of said magnetic core it is, both ends of the other wire loop is common mode choke coil which is connected to each of the pair of electrodes formed on the other end portion of the magnetic core.
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であって、前記一方の線輪の両端は前記磁性体コアの前記一方端部に形成された前記一対の電極の1つと前記磁性体コアの前記他方端部に形成された前記一対の電極の1つとのそれぞれに接続され、前記他方の線輪の両端は前記磁性体コアの前記一方端部に形成された前記一対の電極のうちの残る電極と前記磁性体コアの前記他方端部に形成された前記一対の電極のうちの残る電極とのそれぞれ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 according to claim 3, a common mode choke coil according to claim 1, both ends of the one line wheels one said of the pair of electrodes formed on said one end of said magnetic core connected to each of the one of the pair of electrodes formed on the other end of the magnetic core, the other wire loop both ends of the pair of formed in the one end portion of said magnetic core a common mode choke coil that is connected to each of the remaining the remaining ones of the electrode the electrode ones of the pair of electrodes formed on the other end portion of the magnetic core electrode. This is an electrode arrangement in which the input / output electrode positions of the wire ring are arranged in the length direction of the magnetic core.
請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載のコモンモードチョークコイルであって、前記磁性体コアの前記両方の端部が鍔状になったI字形状をしてい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。
The invention according to
請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載のコモンモードチョークコイルであって、前記磁性体コアの前記両方の端部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。磁性体コアの両端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。 A fifth aspect of the present invention is the common mode choke coil according to any one of the first to fourth aspects, wherein the both ends of the magnetic core are magnetically short-circuited by a magnetic bar core to form a closed magnetic circuit. This is a formed common mode choke coil. By forming a magnetically shorted closed magnetic path with the bar core both ends of the magnetic material of the magnetic core, the stray capacitance between the two lines wheels is small, the differential inductance small go common mode choke generated by the differential signal current Configure the coil. 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5のいずれかに記載のコモンモードチョークコイルであって、前記磁性体コアの略中央部において前記一対の線輪の近接する巻き線を交差させ、前記巻き線の一部の位置を互いに入れ替えたコモンモードチョークコイルである。 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 adjacent windings of the pair of wire rings intersect each other at a substantially central portion of the magnetic core, It is a common mode choke coil in which some positions of the windings are interchanged .
これにより、請求項6の発明は、コモンモードチョークコイルの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6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。 As a result, the invention according to the sixth aspect of the present invention provides an input / output circuit for the common mode choke even if the stray capacitance between both lines of the common mode choke coil is slightly large or the differential inductance generated by the differential signal current is slightly large. If matching is performed with the transmission impedance, the differential mode signal can be distorted without distortion. According to the configuration of claim 6 , 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7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コアと、直線状に配列分離した同一巻線数の一対の線輪とを備え、前記一対の線輪のうちの一方の線輪は前記磁性体コアの一方端部側に巻線され、前記一対の線輪のうちの他方の線輪は前記磁性体コアの他方端部側に巻線され、前記一方の線輪の両端は、前記磁性体コアの端部に形成された任意の2つの電極に接続され、前記他方の線輪の両端は前記磁性体コアの端部に形成された残りの2つの電極に接続され、前記一方の線輪と前記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前記磁性体コアの中にできる磁束が互いに逆向きとなる方向に巻線され、前記一対の線輪が互いに近接する側の端部において、前記一対の線輪からそれぞれ引き出された巻き線が互いに寄り合わされたコモンモードチョークコイルの調整方法であって、前記磁性体コアの略中央部において前記一対の線輪の近接する巻き線を交差させ、前記巻き線の一部の位置を互いに入れ替える工程と、前記巻線の一部の入れ替えた量を調整して、前記コモンモードチョークコイルと前記コモンモードチョークコイルに接続する回路とのインピーダンスマッチングを行う工程と、
を有する調整方法である。
The invention of
Is an adjustment method.
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コアと、直線状に配列分離した同一巻線数の一対の線輪とを備え、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磁性体コアの中にできる磁束が互いに逆向きとなる方向に巻線され、一対の線輪が互いに近接する側の端部において、一対の線輪からそれぞれ引き出された巻き線が互いに寄り合わされた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。 The present invention comprises a magnetic core in which a pair of electrodes are respectively formed on both ends, and a pair of Senwa of the number of same winding which is arranged separated in a straight line, one line wheels and the other line Each of the rings is wound in a direction in which magnetic fluxes generated in the magnetic core are opposite to each other when a differential current flows , and the pair of wire rings are arranged at the end portions on the side close to each other. Is a common mode choke coil in which windings respectively drawn out from each other face each other . 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磁性体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する。これにより、ディファレンシャル電流で発生する磁束は磁性体コアの内部だけでなく、線輪周囲の空間でも互いに打ち消す方向となり、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を小さくすることができる。そして浮遊容量を発生させる箇所となる両線輪が隣接する箇所は端の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。また、巻き線の乱れを防止することができる。 The common mode choke coil, a pair of Senwa magnetic flux has a winding direction generated in the opposite direction that can be in the magnetic core by the differential current on the magnetic core, so that the winding axis is a straight line To place . Accordingly, the magnetic flux generated by the differential current can be reduced not only inside of the magnetic core, it becomes the direction of canceling the each other physicians in the space around Senwa, the differential inductance generated by the differential signal current. The locations both lines wheels to be locations make generate stray capacitance are adjacent to be substantially restricted to one turn of the end, the stray capacitance between the two lines wheels is small, also large stray capacitance by increasing the number of turns It will never be. A chip for surface mounting becomes easy. Further, the winding disturbance can be prevented.
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は、実施例1におけるコモンモードチョークコイル1aの基本構造を示す図である。なお、図7(a)は正面図、図7(b)は側面図、図7(c)は裏面図である。フェライトなどの磁性体からなる磁性体コア2は、図7に示すように、両方の端部が鍔状になったI字形状をしている。磁性体コア2の両端部の鍔部には、それぞれ一対の電極4,5、および、一対の電極7,8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本のワイヤーの先端を溶着などの方法で接続する。この状態で、磁性体コア2を回転させ、両端から分離した一対の同一巻線数の線輪3a,6a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に接続された線輪3aと電極7,8に接続された線輪6a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1aが得られる。
FIG. 7 is a diagram illustrating a basic structure of the common
実施例1では、線輪3aを構成するワイヤーの両端部は、それぞれ電極4,5に接続されており、線輪6aを構成するワイヤーの両端部は、それぞれ電極7,8に接続されていた。しかし、このような構成に限定されるものではない。実施例2におけるコモンモードチョークコイル1aについては図示を省略するが、実施例2におけるコモンモードチョークコイル1aには、フェライトなどの磁性体からなる磁性体コア2の両端部の顎部にそれぞれ一対の電極4,5、および一対の電極7,8が設けられている。電極4と電極7にポリウレタンなどで被覆された2本のワイヤーの先端を溶着などの方法で接続する。この状態で、磁性体コア2を回転させ、両端から分離した一対の同一巻線数の線輪3a,6a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、電極4,8に接続された構造の電極配置を有する線輪3aと電極5,7に接続された構造の電極配置を有する線輪6aの一対が構成される。電極の配置は、例えば、電極4,7に接続された構造の電極配置の線輪と電極5,8に接続された構造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採用することができる。
In Example 1, both ends of the wire constituting the
図8は、実施例3におけるコモンモードチョークコイル1bの構造を示す図である。なお、図8(a)は正面図、図8(b)は側面図、図8(c)は裏面図である。実施例3におけるコモンモードチョークコイル1bには、上記実施例1,2と同様に、フェライトなどの磁性体からなる磁性体コア2の両端部の鍔部にそれぞれ一対の電極4,5、および、一対の電極7,8が設けられている。電極4と電極7にポリウレタンなどで被覆された2本のワイヤーの先端を溶着などの方法で接続する。この状態で、磁性体コア2を回転させ、両端から分離した一対の同一巻線数の線輪3a,6a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2の両端の鍔と鍔とを磁性体のバーコア9で磁気的に短絡し閉磁路を形成する。磁性体コア2の両端の鍔と磁性体のバーコア9は接着剤等で接合される。
FIG. 8 is a diagram illustrating the structure of the common
本実施例では、電極4,5に接続された構造の電極配置を持つ線輪3aと電極7,8に接続された構造の電極配置を持つ線輪6aの一対が構成される。
In the present embodiment, a pair of a
フェライトなどからなる磁性体コア2の両端の鍔と鍔を磁性体のバーコア9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1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
図9は、実施例3におけるコモンモードチョークコイル1bにおいて、ディファレンシャル電流とそのディファレンシャル電流によって発生する磁束を説明する図である。なお、図9(a)は正面図、図9(b)は側面図、図9(c)は裏面図である。本実施例におけるコモンモードチョークコイル1bの動作モデルを図9に示す。図9は2つのコイル(線輪3a,6a)の位置の関係と信号電流であるディファレンシャル電流と当該ディファレンシャル電流で発生する磁束とを示した図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining the differential current and the magnetic flux generated by the differential current in the common
本実施例のコモンモードチョークコイル1bにおいては、両ラインの線輪3a,6aの巻き線は交互ではなく、実施例1,2と同様に、分離して磁性体コア2上に巻き軸が直線状になるように配置されている。すなわち、コモンモードチョークコイル1b(1a)の線輪3a,6aはそれぞれの近接端の1ターンしか隣接せず、浮遊容量が小さく、差動伝送信号波形の歪みを小さく押さえることができる。したがって、コモンモードチョークコイル1b(1a)はコイル(線輪3a,6a)の巻き数を増やしても比例して浮遊容量を増大させることはなく、信号波形の歪を大きくすることはない。
In the common
また、図9に示すように、本実施例においては、一対の線輪3a,6aを磁性体コア2上に巻き軸が直線状になるように配置し、一対の線輪3a,6aをディファレンシャル電流で磁性体コア2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2の中で2個の線輪3a,6a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3a,6a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。
Also, differential as shown in FIG. 9, in this embodiment, a pair of
図10は、実施例4におけるコモンモードチョークコイル1cの構造を示す図である。なお、図10(a)は正面図、図10(b)は側面図、図10(c)は裏面図である。本発明の実施例4によるコモンモードチョークコイル1cには、フェライトなどの磁性体からなる磁性体コア2の両端部の鍔部にそれぞれ一対の電極4,5、および一対の電極7,8が設けられている。電極4と電極7にポリウレタンなどで被覆された2本のワイヤーの先端を溶着などの方法で接続する。この状態で、磁性体コア2を回転させ、両端から分離した一対の同一巻線数の線輪3c,6cを巻き、磁性体コア2の略中央部の近接端で二つの線輪3c,6cの巻き線を寄り合わせる。さらに、電極4に接続された線輪3cからのワイヤーを電極5に、電極7に接続された線輪6c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、電極4,5に接続された構造の電極配置を持つ線輪3cと電極7,8に接続された構造の電極配置を持つ線輪6cの一対が構成される。
FIG. 10 is a diagram illustrating the structure of the common
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。しかし、本実施例におけるコモンモードチョークコイル1cは、一対の線輪3c,6cが互いに近接する側の端部において、一対の線輪3c,6cからそれぞれ引き出された巻き線が互いに寄り合わされた構造となっている。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. However, the common
図11は、実施例5におけるコモンモードチョークコイル1dの構造を示す図である。なお、図11(a)は正面図、図11(b)は側面図、図11(c)は裏面図である。本発明の実施例5によるコモンモードチョークコイル1dには、フェライトなどの磁性体からなる磁性体コア2の両端部の鍔部にそれぞれ一対の電極4,5、および一対の電極7,8が設けられている。電極4と電極7にポリウレタンなどで被覆された2本のワイヤーの先端を溶着などの方法で接続する。この状態で、磁性体コア2を回転させ、両端から分離した一対の同一巻線数の線輪3d,6dを巻く。2つの巻き線が隣接する磁性体コア2の略中央部で線輪3d,6dを交差させ、巻き線の一部の位置を互いに入れ替え、2つのワイヤーを寄り合わせる。さらに、電極4に接続された線輪3dからのワイヤーを電極5に、電極7に接続された線輪6d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2の両端の鍔と鍔とを磁性体のバーコア9により磁気的に短絡し閉磁路を形成する。磁性体コア2の両端の鍔と磁性体のバーコア9は接着剤等で接合される。
FIG. 11 is a diagram illustrating the structure of the common
コモンモードチョークコイル1d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コイル1d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11に示す実施例5では、2つの巻き線が隣接する中央部で線輪3d,6d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3d,6d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1dを作ることができる。
Matching with the transmission impedance of the input / output circuit of the common
隣接線輪3d,6dの中央部での位置の互いに入れ替えは1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 3d and 6d can be replaced with each other not only at one place but also at a plurality of places, and may be twisted.
例えば、実施例1におけるコモンモードチョークコイル1aにおいて、線輪3と線輪6との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。線輪3と線輪6との間、あるいは線輪3,6から磁性体コア2を経由して線輪3と線輪6との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。この隣接している線輪3,6の配置に対して、実施例5のコモンモードチョークコイル1dで採用する構造によれば、最終巻線時に2つのワイヤーを交差させて最終の1ターンを隣接する線輪間にすべて巻き込むと、2つの線輪3d,6dにおいて互いに隣接する部分の長さが線輪3,6の場合に比べて3倍になる。浮遊容量は、線輪において互いに隣接する部分の長さに比例するので、実施例5では実施例1に比べて、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。
For example, the common
図12は、実施例5におけるコモンモードチョークコイルを用いたシミュレーションによる浮遊容量と信号波形の関係を示す図である。図12(A)は調整前の特性を示す図であり、図12(B)は調整後の特性を示す図であり、図12(C)は浮遊容量を大きくしたときの特性を示す図である。図13は、シミュレーションに用いた回路の構成を示す図である。実施例5で作製したコモンモードチョークコイル1d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。比較のために、図12(A)に基本的な構造の実施例5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。
FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the stray capacitance and the signal waveform by simulation using the common mode choke coil in the fifth embodiment. 12A is a diagram showing characteristics before adjustment, FIG. 12B is a diagram showing characteristics after adjustment, and FIG. 12C is a diagram showing characteristics when the stray capacitance is increased. is there. FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a circuit used for the simulation. Using the common
本実施例のコモンモードチョークコイル1d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コイル1d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
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, LVDS, etc. are widely used in 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 arranging and separating the wire ring through which the transmission signal passes, and the speed of digital electronic equipment can be increased. 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.
1a,1b,1c,1d コモンモードチョークコイル
2 磁性体コア
3a,3c,3d,6a,6c,6d 線輪
4,5,7,8 電極
9 バーコア
1 a, 1 b, 1 c, 1 d Common
4, 5, 7, 8 electrodes
9 Barcore
Claims (7)
直線状に配列分離した同一巻線数の一対の線輪と、
を備え、
前記一対の線輪のうちの一方の線輪は前記磁性体コアの一方端部側に巻線され、前記一対の線輪のうちの他方の線輪は前記磁性体コアの他方端部側に巻線され、
前記一方の線輪の両端は、前記磁性体コアの端部に形成された任意の2つの電極に接続され、前記他方の線輪の両端は前記磁性体コアの端部に形成された残りの2つの電極に接続され、前記一方の線輪と前記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前記磁性体コアの中にできる磁束が互いに逆向きとなる方向に巻線され、
前記一対の線輪が互いに近接する側の端部において、前記一対の線輪からそれぞれ引き出された巻き線が互いに寄り合わされたコモンモードチョークコイル。 And the magnetic core in which a pair of electrodes are respectively formed on both ends,
A pair of wire rings with the same number of windings arranged and separated linearly ;
With
One Senwa of the pair of Senwa is wound on one end side of the magnetic core, other Senwa of the pair of Senwa the other end portion side of the magnetic core Wound and
Both ends of the line ring of the one is connected to said any two electrodes formed on the end portion of the magnetic core, both ends of the other Senwa remaining formed at an end of said magnetic core is connected to two electrodes, the other Senwa and the one line wheels, respectively, it is wound in a direction in which the magnetic flux that can be in the magnetic core when the differential current flows are opposite to each other,
A common mode choke coil in which windings respectively drawn from the pair of wire rings are opposed to each other at an end portion on a side where the pair of wire rings are close to each other .
前記一方の線輪の両端は前記磁性体コアの前記一方端部に形成された前記一対の電極のそれぞれに接続され、前記他方の線輪の両端は前記磁性体コアの前記他方端部に形成された前記一対の電極のそれぞれに接続されているコモンモードチョークコイル。 The common mode choke coil according to claim 1,
Both ends of the line ring of the one is connected to each of the one pair of electrodes formed on an end portion of the magnetic core, both ends of the other wire wheel formed on the other end of said magnetic core been benzalkonium common mode choke coil is connected to each of the pair of electrodes.
前記一方の線輪の両端は前記磁性体コアの前記一方端部に形成された前記一対の電極の1つと前記磁性体コアの前記他方端部に形成された前記一対の電極の1つとのそれぞれに接続され、前記他方の線輪の両端は前記磁性体コアの前記一方端部に形成された前記一対の電極のうちの残る電極と前記磁性体コアの前記他方端部に形成された前記一対の電極のうちの残る電極とのそれぞれに接続されているコモンモードチョークコイル。 The common mode choke coil according to claim 1,
Wherein both ends of one line wheels with one of said one end portion formed the pair of one said pair of electrodes formed on the other end of the magnetic core of the electrode of the magnetic core are respectively connected to the ends of the other wire wheel which is formed on the other end of the electrode and the magnetic core remaining ones of said one end portion and the pair of electrodes formed on said magnetic core electrode and of Turkey common mode choke coil is connected to each remaining ones of the pair of electrodes.
前記磁性体コアの前記両方の端部が鍔状になったI字形状をしているコモンモードチョークコイル。 The common mode choke coil according to any one of claims 1 to 3,
The benzalkonium common mode choke coil ends of the both magnetic core has an I-shape became flange shape.
前記磁性体コアの前記両方の端部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。 A common mode choke coil according to any one of claims 1 to 4,
The magnetically shorted common mode choke coil forming a closed magnetic circuit the both ends of the magnetic core in the bar core of magnetic material.
前記磁性体コアの略中央部において前記一対の線輪の近接する巻き線を交差させ、前記巻き線の一部の位置を互いに入れ替えたコモンモードチョークコイル。 A common mode choke coil according to any one of claims 1 to 5,
A common mode choke coil in which adjacent windings of the pair of wire rings are crossed at a substantially central portion of the magnetic core, and positions of a part of the windings are interchanged with each other .
前記磁性体コアの略中央部において前記一対の線輪の近接する巻き線を交差させ、前記巻き線の一部の位置を互いに入れ替える工程と、
前記巻線の一部の入れ替えた量を調整して、前記コモンモードチョークコイルと前記コモンモードチョークコイルに接続する回路とのインピーダンスマッチングを行う工程と、
を有する調整方法。 A magnetic core having a pair of electrodes formed on both ends, and a pair of wire rings having the same number of windings arranged and separated linearly, and one wire ring of the pair of wire rings is Winded on one end side of the magnetic core, the other wire of the pair of wire rings is wound on the other end side of the magnetic core, and both ends of the one wire ring are Connected to any two electrodes formed at the end of the magnetic core, and both ends of the other wire ring are connected to the remaining two electrodes formed at the end of the magnetic core, The other wire ring and the other wire ring are wound in directions in which magnetic fluxes generated in the magnetic core are opposite to each other when a differential current flows, and the pair of wire rings are close to each other. Windings respectively drawn from the pair of wire rings approach each other. A it has been a method of adjusting the common mode choke coil,
Crossing adjacent windings of the pair of wire rings at a substantially central portion of the magnetic core, and replacing the positions of some of the windings with each other;
Adjusting the amount of replacement of a part of the winding to perform impedance matching between the common mode choke coil and a circuit connected to the common mode choke coil;
An adjustment method comprising:
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