TW201709670A - 網路訊號濾波電路及應用該電路之網路連接器 - Google Patents

Abstract

一種網路訊號濾波電路，其具有網線側、晶片側、以及位於網線側和晶片側之間之第一組訊號傳輸通道和第二組訊號傳輸通道，第一組訊號傳輸通上設置有第一自耦變壓器，第二組訊號傳輸通上設置有第二自耦變壓器，其中第一自耦變壓器和第二自耦變壓器纏繞於同一磁芯上，從而磁芯數量減少，並且繞線工時減少，從而成本低。應用網路訊號濾波電路之網路連接器也一併公開。

Description

網路訊號濾波電路及應用該電路之網路連接器

本發明有關於一種網路訊號濾波電路及應用該電路之網路連接器，尤其涉及一種網路訊號濾波電路及應用該電路之網路連接器之濾波電路。

與本發明相關之先前技術，請參考2013年4月3日公開之中國大陸第CN103022818A號專利申請，其公開了一種網路訊號濾波電路，該網路訊號濾波電路具有網線側(線纜側)、晶片側(物理側)、以及位於網線側和晶片側之間之四組訊號傳輸通道。每組訊號傳輸通道包括第一訊號通道、第二訊號通道、連接於第一訊號通道與第二訊號通道之間之共模扼流圈和隔離變壓器(Isolating Transformer)，隔離變壓器之一端中心抽頭與晶片側連接，隔離變壓器之另一端中心抽頭藉由四個電阻並聯後串聯一電容最後導接至地。四個電阻並聯與一電容串聯為經典之鮑勃史密斯電路(Bob-Smith circuit)設計，惟該等電容電阻元件於網線遭遇雷擊時，高突波(Surge)會從網線側經過訊號傳輸通道傳送至隔離變壓器，而此時與中心抽頭連接之電阻和電容由於耐高壓能力較弱，經常到2KV時候，就被高雷擊突波燒壞了，從而導致高突波無法導接至地而經過變壓器靠近網線側之初級線圈耦合至變壓器靠近晶片側之次級線圈，如是之高突波容易導致主板上之晶片(Chip)燒壞。另一隔離變壓器對應一共模扼流圈，導致磁芯數量較多，繞線工時長，製造成本較高。

中國大陸專利第CN101673613B號、第CN201323122U號以及美國專利第US8,861,204B號揭示了可以應用上述網路訊號濾波電路之網路連接器，其可為RJ45連接器或者網路變壓器(Lan Transformer)。

本發明所欲解決之技術問題係：提供一種成本低之網路訊號濾波電路及應用該電路之網路連接器。

為提供一種成本低之網路訊號濾波電路，本發明採用如下技術手段：

一種網路訊號濾波電路，其具有網線側、晶片側、以及位於網線側和晶片側之間之第一組訊號傳輸通道和第二組訊號傳輸通道，該第一組訊號傳輸通道上設有第一訊號通道、第二訊號通道、並聯於第一訊號通道與第二訊號通道之間之第一自耦變壓器，該第二訊號傳輸通道上設有第三訊號通道、第四訊號通道、並聯於第三訊號通道與第四訊號通道之間之第二自耦變壓器，其中該第一自耦變壓器和第二自耦變壓器纏繞於同一磁芯上。

為提供一種成本低之網路連接器，本發明採用如下技術手段：

一種網路連接器，其包括電路板、安裝於電路板上之第一自耦變壓器、第二自耦變壓器、第一共模扼流圈、及第二共模扼流圈，該第一自耦變壓器與第二自耦變壓器分別連接至第一共模扼流圈與第二共模扼流圈，其中該第一自耦變壓器與第二自耦變壓器纏繞至同一磁芯上形成一線圈繞組。

與先前技術相比，本發明之網路訊號濾波電路中第一自耦變壓器和第二自耦變壓器纏繞於同一磁芯上，從而磁芯數量減少，並且繞線工時減少，從而成本低。

第一圖係符合本發明網路訊號濾波電路之線路圖。

第二圖係應用第一圖所示網路訊號濾波電路之網路連接器之正視圖。

第三圖係第二圖所示電路板上連接自耦變壓器之導電路徑圖。

第四圖係第二圖所示網路連接器之後視圖。

請參閱第一圖，為符合本發明之一種網路訊號濾波電路1，其具有網線側101、晶片側102、以及位於網線側101和晶片側102之間之至少兩組訊號傳輸通道11、12。第一圖所示網路訊號濾波電路1包括四組相同設置之訊號傳輸通道11、12、13、14，此電路適用於1000Base-T及以上傳輸速率之網路，而10/100Base-T之網路僅需要兩組相同設置之訊號傳輸通道即可。

至少兩組訊號傳輸通道11、12包括第一組訊號傳輸通道11和第二組訊號傳輸通道12。第一組訊號傳輸通道11包括第一訊號通道111、第二訊號通道112、第一共模扼流圈113、並聯於第一訊號通道111與第二訊號通道112之間之第一自耦變壓器114、以及分別串聯於第一訊號通道111和第二訊號通道112上之兩第一電容器115。第二組訊號傳輸通道12與第一組訊號傳輸通道11設置完全相同，其包括第三訊號通道121、第四訊號通道122、第二共模扼流圈123、並聯於第三訊號通道121與第四訊號通道122之間之第二自耦變壓器124、以及分別串聯於第三訊號通道121和第四訊號通道122上之兩第二電容器125。第一自耦變壓器114包括連接於第一訊號通道111之第一連接端(初級線圈)1141、連接於第二訊號通道112之第二連接端(次級線圈)1142、以及位於第一連接端1141和第二連接端1142之間之第一中心抽頭1143，該第一中心抽頭1143直接電性連接至接地端116。第二自耦變壓器124包括連接於第三訊號通道121之第三連接端(初級線圈)1241、連接於第四訊號通道122之第四連接端(次級線圈)1242、以及位於第三連接端1241和第四連接端1242之間之第二中心抽頭1243，該第二中心抽頭1243直接連接至接地端116。

本發明之網路訊號濾波電路1中藉由第一自耦變壓器114和第二自耦變壓器124之中心抽頭1143、1243直接連接至接地端116，可以將網線側101遭受雷擊之高突波直接導接至接地端116，從而可以減少電阻和電容元件成本之同時提高了防雷等級，第一自耦變壓器114導接至地(Line to Ground)之防雷等級可以達到15KV，而相鄰兩通道(Line to Line)之間之防雷等級可以達到6KV，而傳統設計之隔離變壓器接至地(Line to Ground)之防雷等級最多達到6KV，而相鄰兩通道(Line to Line)之間之防雷等級最多達到2KV。另，由於第一自耦變壓器114和第一共模扼流圈113之間串聯有第一電容器115，第一電容器115能夠濾除部分低頻雜訊，而第一共模扼流圈113能夠濾除共模雜訊，第一共模扼流圈113、第一電容器115、第一自耦變壓器114相互配合得得到了更好之電磁兼容性(EMC)性能，經過測試不僅插入損耗(Insertion loss)及回波損耗(Return loss)性能得到了極大之提升，且電磁兼容性中之傳導干擾CE(conduction emission)及輻射干擾RE(radiation emission)均得到了提升。

第一自耦變壓器114和第二自耦變壓器124纏繞於同一磁芯上，如是設置減少了磁芯數量，以及減少了繞線工時，使得生產成本極大之降低。

第一自耦變壓器114和第二自耦變壓器124靠近線纜側101，該第一共模扼流圈113和第二共模扼流圈123靠近晶片側102。

請一併參閱第二圖至第四圖，係應用前述網路訊號濾波電路1之網路連接器2。網路連接器2包括電路板21、四個共模扼流圈22、兩個自耦變壓器模組23、以及八個電容器24，該共模扼流圈22、自耦變壓器模組23、以及電容器24均安裝於電路板21上。共模扼流圈22對應於網路訊號濾波電路1中之共模扼流圈113，自耦變壓器模組23對應於第一自耦變壓器114與第二自耦變壓器124，電容器24對應於第一電容器115或第二電容器125。電路板21具有用於電性連接網線之網線側211、用於電性連接主板晶片之晶片側212、以及連接於網線側211與晶片側212之間之複數導電路徑。一自耦變壓器模組23與兩個共模扼流圈22及兩個電容器24對應連接。

電路板21上設有複數導電片213，該自耦變壓器包23括環形磁芯231和繞設於環形磁芯上之四根導電繞線232，每根繞線232之兩線頭2321分別與一導電片213物理連接，四根導電繞線232捲繞於磁芯231之部分相互絞合於一起，而位於磁芯231外之部分散開設置。如第一圖和第三圖所示，自耦變壓器模組23之中心抽頭藉由電路板21上之導電路徑214連接兩根繞線232之線頭2321形成第一自耦變壓器114與第二自耦變壓器124，且自耦變壓器模組23之中心抽頭藉由電路板21上導電路徑214連接至接地端215。

相比傳統隔離變壓器需要四根導電繞線(漆包線)繞設環形磁芯(鐵芯)而成，本發明之自耦變壓器模組23採用四根導電繞線232和一磁芯231形成兩個通道之自耦變壓器，減少了導電繞線和磁芯之數量，並且降低了繞線及理線工時，提高了防雷等級及電磁兼容性之同時降低了製造成本。相比傳統兩隔離變壓器需要於電路板設置十二個導電片(pad)來與兩隔離變壓器對應連接，本發明之自耦變壓器包23只需要八個導電片(pad)來與自耦變壓器模組23對應連接即可，電路板21之橫向排佈導電片213減少，從而使得電路板21之寬度更小。相比工字型(或者條形)磁芯結構之表面焊接式(SMD)自耦變壓器，本發明之環形磁芯結構之自耦變壓器模組23具有更大之電感值，於省去傳統隔離變壓器之同時，使得自耦變壓器之電感值能夠滿足濾波要求。

請參閱第四圖，共模扼流圈22包括條形磁芯和繞設於條形磁芯上之繞線(未圖示)，該共模扼流圈22藉由表面焊接技術(SMT)焊接至電路板21上之導電片上。

電容器24為表面焊接式電容，該共模扼流圈22、自耦變壓器模組23、以及電容器24藉由電路板21上之導電路徑電性連接。該自耦變壓器模組23安裝於電路板21之一側面，該共模扼流圈22與電容器24安裝於電路板之另一側面。共模扼流圈22與自耦變壓器模組23採用分離式設計，便於共模扼流圈22與自耦變壓器模組23之自動化繞線，自耦變壓器模組23上之導電繞線232之線頭2321藉由自動點焊機(無錫焊接)自動化地熱熔焊接至導電片213，共模扼流圈22與電容器24採用SMT方式打板至電路板21上，整個過程自動化程度高，製造成本低。

該網路連接器2可以作為網路變壓器(Lan Transformer)模組，也可以作為內部電路板磁性組安裝於RJ45插座連接器中。當其為網路變壓器(Lan Transformer)模組時，其安裝於設有晶片之外部主板上，並藉由外部主板與一被動RJ45連接器(passive RJ45)連接，接地端116為外部主板上之接地層。當其作為RJ45插座連接器之一部分時，其網線側安裝有RJ端子，其晶片側安裝站腳端子(Footer pin)，電路板安裝於絕緣本體，且插座連接器具有作為接地端116之金屬遮罩殼體與內部電路板上之接地端215電性連接。

綜上，本發明確已符合發明專利之要件，爰依法提出專利申請。惟，以上該者僅係本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟習本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

1‧‧‧網路訊號濾波電路

101‧‧‧網線側

102‧‧‧晶片側

11、12、13、14‧‧‧訊號傳輸通道

111‧‧‧第一訊號通道

112‧‧‧第二訊號通道

113‧‧‧第一共模扼流圈

1131‧‧‧磁芯

1132‧‧‧線圈

114‧‧‧第一自耦變壓器

1141‧‧‧第一連接端

1142‧‧‧第二連接端

1143‧‧‧第一中心抽頭

115‧‧‧第一電容器

116‧‧‧接地端

121‧‧‧第三訊號通道

122‧‧‧第四訊號通道

123‧‧‧第二共模扼流圈

124‧‧‧第二自耦變壓器

1241‧‧‧第三連接端

1242‧‧‧第四連接端

1243‧‧‧第二中心抽頭

125‧‧‧第二電容器

2‧‧‧網路連接器

21‧‧‧電路板

211‧‧‧網線側

212‧‧‧晶片側

213‧‧‧導電片

215‧‧‧接地端

22‧‧‧共模扼流圈

23‧‧‧自耦變壓器

231‧‧‧環形磁芯

232‧‧‧繞線

2321‧‧‧線頭

24‧‧‧電容器

無

1‧‧‧網路訊號濾波電路

101‧‧‧網線側

102‧‧‧晶片側

11、12、13、14‧‧‧訊號傳輸通道

111‧‧‧第一訊號通道

112‧‧‧第二訊號通道

113‧‧‧第一共模扼流圈

114‧‧‧第一自耦變壓器

1141‧‧‧第一連接端

1142‧‧‧第二連接端

1143‧‧‧第一中心抽頭

115‧‧‧第一電容器

124‧‧‧第二自耦變壓器

1241‧‧‧第三連接端

1242‧‧‧第四連接端

1243‧‧‧第二中心抽頭

116‧‧‧接地端

121‧‧‧第三訊號通道

122‧‧‧第四訊號通道

123‧‧‧第二共模扼流圈

125‧‧‧第二電容器

Claims (10)

1. 一種網路訊號濾波電路，其包括
   網線側；
   晶片側；
   第一組訊號傳輸通道，該第一組訊號傳輸通道位於網線側和晶片側之間，該第一組訊號傳輸通道上設有第一訊號通道、第二訊號通道、並聯於第一訊號通道與第二訊號通道之間之第一自耦變壓器；
   第二組訊號傳輸通道，該第二組訊號傳輸通道位於網線側和晶片側之間，該第二訊號傳輸通道上設有第三訊號通道、第四訊號通道、並聯於第三訊號通道與第四訊號通道之間之第二自耦變壓器；
   其中所述第一自耦變壓器和第二自耦變壓器纏繞於同一磁芯上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之網路訊號濾波電路，其中該第一組訊號傳輸通道與第二組訊號傳輸通道分別設有第一共模扼流圈和第二共模扼流圈，該第一自耦變壓器與第一共模扼流圈之間還設有分別串聯於第一訊號通道和第二訊號通道上之兩第一電容器，該第二自耦變壓器與第二共模扼流圈之間還設有分別串聯於第三訊號通道和第四訊號通道上之兩第二電容器。
3. 如申請專利範圍第2項所述之網路訊號濾波電路，其中該第一自耦變壓器設有連接於第一訊號通道之初級線圈、連接於第二訊號通道之次級線圈、以及設置於初級線圈和次級線圈之間之中心抽頭，該網路訊號濾波電路還具有接地端，該中心抽頭直接電性連接至接地端。
4. 如申請專利範圍第2項所述之網路訊號濾波電路，其中該第二自耦變壓器設有連接於第三訊號通道之初級線圈、連接於第四訊號通道之次級線圈、以及設置於初級線圈和次級線圈之間之中心抽頭，該中心抽頭直接電性連接至接地端。
5. 如申請專利範圍第2項所述之網路訊號濾波電路，其中該第一自耦變壓器和第二自耦變壓器靠近線纜側，該第一共模扼流圈和第二共模扼流圈靠近晶片側。
6. 一種網路連接器，其包括電路板、安裝於電路板上之第一自耦變壓器、第二自耦變壓器、第一共模扼流圈、及第二共模扼流圈，所述第一自耦變壓器與第二自耦變壓器分別連接至第一共模扼流圈與第二共模扼流圈，其中所述第一自耦變壓器與第二自耦變壓器纏繞至同一磁芯上形成一線圈繞組。
7. 如申請專利範圍第6項所述之網路連接器，其中該電路板上設有複數導電片和複數導電路徑，該線圈繞組包括四根導電繞線，每根繞線之兩線頭分別與一導電片物理連接，該第一、第二自耦變壓器之中心抽頭均藉由電路板上之導電路徑連接兩根繞線之線頭形成。
8. 如申請專利範圍第7項所述之網路連接器，其中該第一自耦變壓器與第二自耦變壓器之中心抽頭藉由電路板上之導電路徑直接電性連接至接地端。
9. 如申請專利範圍第7項所述之網路連接器，其中該第一自耦變壓器與第二自耦變壓器之四根繞線捲繞於磁芯之部分相互絞合於一起，而位於磁芯外之部分散開設置。
10. 如申請專利範圍第6項所述之網路連接器，其中該第一共模扼流圈和第二共模扼流圈分別包括條形磁芯和繞設於條形磁芯上之繞線，該第一自耦變壓器與第二自耦變壓器安裝於電路板之一側面，該第一共模扼流圈和第二共模扼流圈表面安裝於電路板之另一側面。