TWI640019B - 共模電感裝置、共模電感裝置的繞線方法以及電磁干擾濾波電路 - Google Patents

共模電感裝置、共模電感裝置的繞線方法以及電磁干擾濾波電路 Download PDF

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Abstract

一種共模電感裝置，其包含磁芯、第一線圈繞組以及第二線圈繞組。該磁芯設有第一繞組區及第二繞組區。該第一線圈繞組繞製於該第一繞組區之中的三個繞線區，其中該第一繞組區的兩相鄰繞線區係為一間隙所分隔。該第二線圈繞組繞製於該第二繞組區之中的三個繞線區，其中該第二繞組區的兩相鄰繞線區係為一間隙所分隔。

Description

共模電感裝置、共模電感裝置的繞線方法以及電磁干擾濾波電路
本發明係關於共模電感器，尤指一種於磁芯的多個繞線區(例如三個繞線區)分區繞製一線圈繞組的共模電感裝置，及其相關的繞線方法與電磁干擾濾波電路。
電磁干擾濾波電路(electromagnetic interference filter circuit，EMI filter circuit)可用於電源供應器之中以抑制開關切換所產生的電磁干擾噪聲，其中共模電感器(common mode inductor)係為電磁干擾濾波電路之中用於抑制電磁干擾噪聲的主要元件之一。由於電源供應器的發展朝向小型化及高頻化，傳統的單級式電磁干擾濾波電路已不足以抑制開關所產生的電磁干擾噪聲，而需採用兩級式電磁干擾濾波電路。如第1圖所示，現有的兩級式電磁干擾濾波電路102包含兩個共模電感器L11與L21以及複數個電容器C0、C11~C13與C21~C23，其中複數個電容器C0、C11與C21為X電容器，而複數個電容器C12、C13、C22與C23為Y電容器。然而，由於電路元件的體積與數量均會佔用電源供應器的內部空間，因此，兩級式的架構實際上無法滿足對於小型化的產品需求。
再者，如第2圖所示，傳統的單級式/兩級式電磁干擾濾波電路所使用的共模電感器(諸如第1圖所示之共模電感器L11/L21)係藉由在閉合磁芯204上對稱繞製兩個線圈212與214來形成之。然而，此種共模電感器抑制電磁干擾的能力不佳，會增加電磁干擾濾波電路對於其他電磁干擾抑制元件的依賴，諸如增加電磁干擾濾波電路的電容器個數或電容器之電容值。
因此，需要一種創新的共模電感裝置/電磁干擾濾波電路來滿足電源供應器之小型化及高頻化的需求。
有鑑於此，本發明的目的之一在於提供一種於磁芯的多個繞線區(例如三個繞線區)分區繞製一線圈繞組的共模電感裝置，及其相關的繞線方法與電磁干擾濾波電路，來解決上述問題。
依據本發明之一實施例，其揭示一種共模電感裝置。該共模電感裝置包含一磁芯、一第一線圈繞組以及一第二線圈繞組。該磁芯設有一第一繞組區及一第二繞組區。該第一線圈繞組繞製於該第一繞組區之中的三個繞線區，其中該第一繞組區的兩相鄰繞線區係為一間隙所分隔。該第二線圈繞組繞製於該第二繞組區之中的三個繞線區，其中該第二繞組區的兩相鄰繞線區係為一間隙所分隔。
依據本發明之另一實施例，其揭示一種用於繞製一共模電感裝置之一第一線圈繞組與一第二線圈繞組的繞線方法。該繞線方法包含有下列步驟： 提供設有一第一繞組區及一第二繞組區的一磁芯；於該第一繞組區之中的三個繞線區繞製該第一線圈繞組，其中該第一繞組區的兩相鄰繞線區係為一間隙所分隔；以及於該第二繞組區之中的三個繞線區繞製該第二線圈繞組，其中該第二繞組區的兩相鄰繞線區係為一間隙所分隔。
依據本發明之另一實施例，其揭示一種電磁干擾濾波電路。該電磁干擾濾波電路係接收一輸入電源以產生一待整流電源。該電磁干擾濾波電路包含有一對輸入端子、一對輸出端子、一接地端子、一第一電容、一第二電容、一第三電容、一第四電容以及一共模電感裝置。該對輸入端子具有一第一輸入端子與一第二輸入端子，用以接收該輸入電源。該對輸出端子具有一第一輸出端子與一第二輸出端子，用以輸出該待整流電源。該第一電容耦接於該第一輸入端子與該第二輸入端子之間。該第二電容耦接於該第一輸出端子與該第二輸出端子之間。該第三電容耦接於該第一輸出端子與該接地端子之間。該第四電容耦接於該接地端子與該第二輸出端子之間。該共模電感裝置耦接於該對輸入端子與該對輸出端子，包含有一磁芯、一第一線圈繞組以及一第二線圈繞組。該磁芯設有一第一繞組區及一第二繞組區。該第一線圈繞組耦接於該第一輸入端子與該第一輸出端子之間，其中該第一線圈繞組繞製於該第一繞組區之中的三個繞線區，且該第一繞組區的兩相鄰繞線區係為一間隙所分隔。該第二線圈繞組耦接於該第二輸入端子與該第二輸出端子之間，其中該第二線圈繞組繞製於該第二繞組區之中的三個繞線區，且該第二繞組區的兩相鄰繞線區係為一間隙所分隔。
本發明所提供之共模電感裝置、共模電感裝置的繞線方法及電磁干擾濾波電路可提高共模電感的電磁干擾抑制能力，並可減少電磁干擾電路所需 之電路元件空間，故可滿足電源供應器之小型化及高頻化的需求。
102、702‧‧‧電磁干擾濾波電路
204‧‧‧閉合磁芯
212、214‧‧‧線圈
300、700‧‧‧共模電感裝置
304‧‧‧磁芯
312、314、610、612‧‧‧線圈繞組
320‧‧‧隔離板
330、430‧‧‧環氧樹脂
440‧‧‧基座
C0、C11、C12、C13、C21、C22、C23、C1、C2、C3、C4‧‧‧電容
L11、L12‧‧‧共模電感器
WR1、WR2‧‧‧繞組區
A11、A12、A13、A21、A22、A23‧‧‧繞線區
G11、G12、G21、G22‧‧‧間隙
a11、b11、c11、a12、b12、c12、a13、b13、c13、a21、b21、c21、a22、b22、c22、a23、b23、c23‧‧‧圈數
T1、T2、T3、T4、TI1、TO1、TI2、TO2‧‧‧端子
ΔV、ΔV/n‧‧‧跨壓
VI‧‧‧交流輸入電源
VR‧‧‧待整流電源
INL、INN‧‧‧輸入端子
OUTL、OUTN‧‧‧輸出端子
OUTG‧‧‧接地端子
GND‧‧‧地端
DR‧‧‧傳導干擾測試結果
LMQ、LMA‧‧‧限制值
902、904、906、908‧‧‧步驟
CP11、CP12、CP21、CP22‧‧‧夾具
第1圖繪示了傳統的兩級式電磁干擾濾波電路。
第2圖繪示了傳統的單級式/兩級式電磁干擾濾波電路所使用的共模電感器。
第3A圖繪示了本發明共模電感裝置之一實施例的示意圖。
第3B圖繪示了第3A圖所示之共模電感裝置的繞線方式之一實施例的示意圖。
第4圖繪示了第3A圖所示之共模電感裝置完成線圈繞製之一實施例的結構示意圖。
第5圖為第4圖所示之結構的等效電路圖。
第6圖為本發明共模電感裝置之中分隔為多個線圈區段的一線圈繞組的一實施例的示意圖。
第7圖為本發明電磁干擾濾波電路之一實施例的示意圖。
第8圖繪示了第7圖所示之電磁干擾濾波電路的傳導干擾測試結果的一實施例的示意圖。
第9圖繪示了本發明用於繞製一共模電感裝置之一第一線圈繞組與一第二線圈繞組的繞線方法的一實施例的流程圖。
第10圖為本發明複數個夾具夾設至第3A圖所示之磁芯之一實施例的示意圖。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別 元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置電性連接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。
藉由將各線圈繞組繞製在磁芯之中由兩個以上的分隔間隙分隔而成的繞線區，本發明所提供之共模電感裝置之一線圈繞組可具有分別繞製於多個繞線區(例如，三個以上的繞線區)的多個線圈區段，其中該線圈繞組的跨壓可等於(或大致等於)該些線圈區段各自的跨壓的總和。由於相較於該線圈繞組的跨壓，各線圈區段的跨壓較小，因此分區段繞製而成的該線圈繞組可具有較低的雜散電容值，使得本發明所提供之共模電感裝置可同時具有良好的高頻濾波能力與低頻濾波能力。進一步的說明如下。
第3A圖繪示了本發明共模電感裝置之一實施例的示意圖。共模電感裝置300可包含(但不限於)一磁芯304、一線圈繞組312以及一線圈繞組314，用於交流電磁干擾濾波電路。。磁芯304可設有一繞組區WR1與一繞組區WR2，其中線圈繞組312可繞製於繞組區WR1之中的三個繞線區A11~A13，線圈繞組314可繞製於繞組區WR2之中的三個繞線區A21~A23。值得注意的是，繞組區WR1的兩相鄰繞線區可為一間隙所分隔，以及繞組區WR2的兩相鄰繞線區可為一間隙所分隔。具體地說，繞線區A11與繞線區A12可為一間隙G11所分隔，繞線區A12與繞線區A13可為一間隙G12所分隔，繞線區A21與繞線區A22可為一間隙G21所分隔，繞線區A22與繞線區A23可為一間隙G22所分隔。換言之，線圈繞組312可繞製於三個繞線區A11~A13以形成三個線圈區段(線圈繞組312被分隔 成三個線圈區段)，以及線圈繞組314可繞製於三個繞線區A21~A23以形成三個線圈區段(線圈繞組314被分隔成三個線圈區段)。
請連同第3A圖來參閱第3B圖。第3B圖為第3A圖所示之共模電感裝置的繞線方式之一實施例的示意圖。以線圈繞組312的繞製為例(但本發明不限於此)，首先可於繞線區A11繞製三層子線圈，其中第一層子線圈、第二層子線圈與第三層子線圈的線圈圈數分別是a11、b11與c11，且a11、b11與c11均大於零。也就是說，繞製於繞線區A11的線圈圈數為(a11+b11+c11)。在繞製完繞線區A11的線圈之後，接著可於繞線區A12繞製三層子線圈(其線圈圈數分別為a12、b12與c12；a12、b12與c12均大於零)以形成具有線圈圈數為(a12+b12+c12)的線圈。此外，在繞製完繞線區A12的線圈之後，可於繞線區A13繞製三層子線圈(其線圈圈數分別為a13、b13與c13；a13、b13與c13均大於零)以形成具有線圈圈數為(a13+b13+c13)的線圈。
相似地，對於線圈繞組314來說，首先可於繞線區A21繞製三層子線圈(其線圈圈數分別為a21、b21與c21；a21、b21與c21均大於零)以形成具有線圈圈數為(a21+b21+c21)的線圈、於繞線區A22繞製三層子線圈(其線圈圈數分別為a22、b22與c22；a22、b22與c22均大於零)以形成具有線圈圈數為(a22+b22+c22)的線圈，以及於繞線區A23繞製三層子線圈(其線圈圈數分別為a23、b23與c23；a23、b23與c23均大於零)以形成具有線圈圈數為(a23+b23+c23)的線圈。
於某些實施例中，線圈繞組314可對稱線圈繞組312來繞製於繞組區WR2(或線圈繞組312可對稱線圈繞組314來繞製於繞組區WR1)。舉例來說(但 本發明不限於此)，線圈繞組312的線圈匝數(例如，a11+b11+c11+a12+b12+c12+a13+b3+c13)可等於線圈繞組314的線圈匝數(例如，a21+b21+c21+a22+b22+c22+a23+b23+c23)。
於某些實施例中，線圈繞組314之一繞線區上的線圈繞製可對稱於線圈繞組312之一繞線區上的線圈繞製。舉例來說(但本發明不限於此)，繞製於繞線區A21的線圈圈數可等於繞製於繞線區A11的線圈圈數、繞製於繞線區A22的線圈圈數可等於繞製於繞線區A12的線圈圈數，及/或繞製於繞線區A23的線圈圈數可等於繞製於繞線區A13的線圈圈數。此外，繞製於線圈繞組314之一繞線區上的各層子線圈之線圈圈數可分別等於繞製於線圈繞組312之一繞線區上的各層子線圈之線圈圈數。以線圈繞組312之繞線區A11與線圈繞組314之繞線區A21為例，a11可等於a21，b11可等於b21，以及c11可等於c21。
於某些實施例中，繞製於一線圈繞組之中各繞線區的線圈區段可具有相同的線圈圈數。舉例來說(但本發明不限於此)，線圈繞組312之中繞製於三個繞線區A11~A13的三個線圈區段可具有相同的線圈圈數，及/或線圈繞組314之中繞製於三個繞線區A21~A23的三個線圈區段可具有相同的線圈圈數。
請注意，以上所述之線圈繞製方式僅供說明之需，並非用來作為本發明的限制。於一設計變化中，各線圈繞組之繞線區個數可大於三個。也就是說，各線圈繞組可繞製在由三個以上的分隔間隙分隔而成的繞線區，以形成四個以上的線圈區段。於另一設計變化中，繞製於各繞線區上的子線圈層數可以大於或小於三層。簡言之，線圈繞組所包含的線圈區段個數、繞線區上的線圈圈數、各層子線圈的線圈圈數均可依實際設計需求來決定。
於此實施例中，共模電感裝置300更可包含一隔離板320以提昇雜訊抑制能力。隔離板320可將磁芯304分隔為繞組區WR1與繞組區WR2，其中繞組區WR1與繞組區WR2分別位於隔離板320的不同側。舉例來說(但本發明不限於此)，隔離板320可由一電路板或一印刷電路板來實施。採用多種具有隔離功能的板體來實施隔離板320也是可行的。
此外，共模電感裝置300可利用環氧樹脂(Epoxy)330來將隔離板320黏著於磁芯304。於某些實施例中，環氧樹脂330也可由其他黏著劑(諸如熱固性塑料)取代之。
第4圖繪示了第3A圖所示之共模電感裝置300完成線圈繞製之一實施例的結構示意圖。磁芯304可經由環氧樹脂430(或其他黏著劑)黏著於基座440上。線圈繞組312之兩端子T1與T2可自磁芯304向外延伸以耦接至電路元件/電訊號，以及線圈繞組314之兩端子T3與T4可自磁芯304向外延伸以耦接至電路元件/電訊號(例如：端子T1、T4耦接至交流電磁干擾濾波電路的差模電容C1的兩端)，其中第4圖所示之結構的等效電路如第5圖所示。將複數個端子T1~T4耦接至相應的電路元件/電訊號，共模電感裝置300便可應用於多種電路結構之中。
以上所述之共模電感裝置的結構僅供說明之需，並非用來作為本發明的限制。於一設計變化中，第3A圖/第4圖所示之磁芯304可由一閉合磁芯或一非閉合磁芯來實施。於另一設計變化中，在磁芯304係由一閉合磁芯來實施的情形下，該閉合磁芯可以是一圓形磁芯、一橢圓形磁芯、一矩形磁芯、EE型磁芯或其他形狀的閉合磁芯。簡言之，只要是將一線圈繞組以分區繞製的方式繞製 於磁芯之中的不同繞組區以形成共模電感架構，設計上相關的變化均遵循本發明的精神而落入本發明的範疇。
值得注意的是，為了增加差模濾波能力，傳統的共模電感裝置會增加線圈繞組的線圈匝數，然而線圈繞組的總跨壓也會隨之增加，導致雜散電容值也增加，影響高頻濾波能力。本發明所提供之共模電感裝置可在無需改變線圈繞組的線圈匝數的情形下，降低雜散電容值而提供良好的高頻濾波能力。請參閱第6圖，其為本發明共模電感裝置之中分隔為多個線圈區段的一線圈繞組的一實施例的示意圖。相較於傳統的線圈繞組610，本發明所提供之線圈繞組612可具有n個線圈區段(n大於等於3)，其可分別繞製於磁芯中的n個繞線區上(未繪示於第6圖中)。在線圈繞組610之兩端子TI1與TO1之間的跨壓與線圈繞組612之兩端子TI2與TO2之間的跨壓均為ΔV的情形下(例如，線圈繞組610與線圈繞組612具有相同的線圈匝數)，線圈繞組612之中各線圈區段的跨壓均小於ΔV，使得線圈繞組612可具有較低的雜散電容值及較佳的高頻濾波能力。舉例來說，各線圈區段可具有相同的線圈圈數，其中各線圈區段的跨壓可由ΔV/n來表示。
由上可知，本發明所提供之共模電感裝置無需改變線圈繞組的匝數(亦即，不調整共模/差模成份的電感感量)，即可有效減少雜散電容值，進而提供良好的高頻濾波能力。因此，在將本發明所提供之共模電感裝置應用至電磁干擾濾波電路的情形下，電磁干擾濾波電路可具有簡潔的電路設計，進而節省所需之電路元件空間以及生產成本。
請參閱第7圖，其為本發明電磁干擾濾波電路之一實施例的示意圖。電磁干擾濾波電路702可接收一交流輸入電源VI以產生一待整流電源VR，並可 包含(但不限於)一對輸入端子(具有一輸入端子INL與一輸入端子INN)、一對輸出端子(具有一輸出端子OUTL與一輸出端子OUTN)、一接地端子OUTG，其中該對輸入端子用以接收交流輸入電源VI，該對輸出端子用以輸出待整流電源VR，以及接地端子OUTG耦接於地端GND。
電磁干擾濾波電路702另可包含(但不限於)複數個電容C1~C4以及一共模電感裝置700，其中電容C1耦接於輸入端子INL與輸入端子INN之間(例如，X電容)，電容C2耦接於輸出端子OUTL與輸出端子OUTN之間(例如，X電容)，電容C3耦接於輸出端子OUTL與接地端子OUTG之間(例如，Y電容)，以及電容C4耦接於接地端子OUTG與輸出端子OUTN之間(例如，Y電容)，其中上述X電容為一差模電容，Y電容為一共模電容。共模電感裝置700可由第3A圖/第4圖所示之共模電感裝置300來實施，並以等效電路來表示之。相較於現有共模電感裝置需增加電感感量以提昇濾波能力，共模電感裝置700僅需少量的電感感量即可達到現有共模電感裝置相同或更佳的電磁干擾抑制能力。因此，電磁干擾濾波電路702採用單級式架構即可實現良好的電磁干擾抑制能力，其中共模電感裝置700之電感感量可以只是現有共模電感裝置的電感感量的一部分(例如，二分之一)。
第8圖繪示了第7圖所示之電磁干擾濾波電路702的傳導干擾測試結果的一實施例的示意圖。由第8圖可知，傳導干擾測試結果DR的準峰值(單位為分貝微伏(dBμV))均低於CISPR22 B級傳導準峰值之限制值LMQ，且傳導干擾測試結果DR的平均值(單位為分貝微伏(dBμV))均低於CISPR22 B級傳導平均值之限制值LMA。由此可知，第7圖所示之電磁干擾濾波電路702於高頻(單位為百萬赫茲(MHz))的測試頻段仍有良好的濾波能力。
值得注意的是，第7圖所示之電路結構係僅供說明之需，並非用來作為本發明的限制。舉例來說，共模電感裝置700也可由具有分隔為四個或更多的線圈區段之線圈繞組的共模電感裝置來實施。於另一例子中，耦接於輸入端子INL與輸入端子INN之間的電容C1也可由複數個Y電容來取代之。
本發明所提供之共模電感裝置的線圈繞製方法可歸納為第9圖。第9圖繪示了本發明用於繞製一共模電感裝置之一第一線圈繞組與一第二線圈繞組的繞線方法的一實施例的流程圖。請注意，假若所得到的結果大致相同，則步驟不一定要按照第9圖所示之次序來執行之。此外，為了方便說明，以下搭配第3A圖所示之共模電感裝置300來說明之。然而，這並非用來作為本發明的限制。第9圖所示之繞線方法可簡單歸納如下。
步驟902：開始。
步驟904：提供設有一第一繞組區及一第二繞組區的一磁芯，諸如具有繞組區WR1及繞組區WR2的磁芯。
步驟906：於該第一繞組區之中的三個繞線區繞製該第一線圈繞組，其中該第一繞組區的兩相鄰繞線區係為一間隙所分隔。舉例來說，線圈繞組312可繞製於繞組區WR1之中的三個繞線區A11~A13，其中繞線區A11與繞線區A12係為間隙G11所分隔，以及繞線區A12與繞線區A13係為間隙G12所分隔。
步驟908：於該第二繞組區之中的三個繞線區繞製該第二線圈繞組，其中該第二繞組區的兩相鄰繞線區係為一間隙所分隔。舉例來說，線圈繞組314可繞製於繞組區WR2之中的三個繞線區A21~A23，其中繞線區A21與繞線區A22係為間隙G21所分隔，以及繞線區A22與繞線區A23係為間隙G22所分隔。
於步驟906及/或步驟908之中，該繞線方法可將複數個夾具夾設於一繞組區，以決定出該繞組區之三個繞線區。請參閱第10圖，其為本發明複數個夾具夾設至第3A圖所示之磁芯304之一實施例的示意圖。於此實施例中，複數個夾具CP11與CP12可夾設至繞組區WR1，以決定出繞組區WR1之三個繞線區A11~A13，其中三個繞線區A11~A13之中的兩相鄰繞線區係為一夾具所分隔。相似地，複數個夾具CP21與CP22可夾設至繞組區WR2，以決定出繞組區WR2之三個繞線區A21~A23，其中三個繞線區A21~A23之中的兩相鄰繞線區係為一夾具所分隔。
換言之，於第9圖所示之步驟906中，該繞線方法可將複數個夾具夾設至該第一繞組區，以決定出該第一繞組區之該三個繞線區，其中該三個繞線區之中的兩相鄰繞線區係為一夾具所分隔。由於熟習技藝者經由閱讀第1圖~第8圖的相關說明之後，應可了解第9圖所示之每一步驟的操作細節，故相關的說明在此便不再贅述。
綜上所述，本發明所提供之共模電感裝置、共模電感裝置的繞線方法及電磁干擾濾波電路可提高共模電感的電磁干擾抑制能力，並可減少電磁干擾電路所需之電路元件空間，故可滿足電源供應器之小型化及高頻化的需求。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (9)

  1. 一種共模電感裝置，用於一交流電磁干擾濾波電路，包含：一磁芯，設有一第一繞組區及一第二繞組區；一第一線圈繞組，繞製於該第一繞組區之中的三個繞線區，其中該第一繞組區的兩相鄰繞線區係為一間隙所分隔，其中該第一線圈繞組設有一第一端子自該磁芯向外延伸以耦接至該交流電磁干擾濾波電路的一電路元件的一端，並接收一交流輸入電源；以及一第二線圈繞組，繞製於該第二繞組區之中的三個繞線區，其中該第二繞組區的兩相鄰繞線區係為一間隙所分隔，其中該第二線圈繞組設有一第二端子自該磁芯向外延伸以耦接至該交流電磁干擾濾波電路的該電路元件的另一端，並接收該交流輸入電源。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之共模電感裝置，其中該第二線圈繞組係對稱該第一線圈繞組來繞製於該第二繞組區。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之共模電感裝置，其中該第一線圈繞組的線圈匝數等於該第二線圈繞組的線圈匝數。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之共模電感裝置，其中該磁芯係為一閉合磁芯或一非閉合磁芯。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之共模電感裝置，其中該閉合磁芯係為一圓形磁芯、一橢圓形磁芯或一矩形磁芯。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之共模電感裝置，更包含：一隔離板，用以將該磁芯分隔為該第一繞組區及該第二繞組區，其中該第一繞組區及該第二繞組區分別位於該隔離板的不同側。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之共模電感裝置，其中該隔離板係為一電路板。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之共模電感裝置，其中該交流電磁干擾濾波電路的該電路元件係為一差模電容。
  9. 一種交流電磁干擾濾波電路，該交流電磁干擾濾波電路係接收一交流輸入電源以產生一待整流電源，該交流電磁干擾濾波電路包含有：一對輸入端子，具有一第一輸入端子與一第二輸入端子，用以接收該交流輸入電源；一對輸出端子，具有一第一輸出端子與一第二輸出端子，用以輸出該待整流電源；一接地端子；一第一差模電容，耦接於該第一輸入端子與該第二輸入端子之間；一第二差模電容，耦接於該第一輸出端子與該第二輸出端子之間；一第一共模電容，耦接於該第一輸出端子與該接地端子之間；一第二共模電容，耦接於該接地端子與該第二輸出端子之間；以及一共模電感裝置，耦接於該對輸入端子與該對輸出端子，包含有：一磁芯，設有一第一繞組區及一第二繞組區；一第一線圈繞組，耦接於該第一輸入端子與該第一輸出端子之間，其中該第一線圈繞組繞製於該第一繞組區之中的三個繞線區，且該第一繞組區的兩相鄰繞線區係為一間隙所分隔，其中該第一線圈繞組設有一第一端子自該磁芯向外延伸以耦接至該第一差模電容的一端，以接收該交流輸入電源；以及一第二線圈繞組，耦接於該第二輸入端子與該第二輸出端子之間，其中該第二線圈繞組繞製於該第二繞組區之中的三個繞線區，且該第二繞組區的兩相鄰繞線區係為一間隙所分隔，其中該第二線圈繞組設有一第二端子自該磁芯向外延伸以耦接至該第一差模電容的另一端，以接收該交流輸入電源。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102145921B1 (ko) * 2017-01-03 2020-08-28 엘지이노텍 주식회사 인덕터 및 이를 포함하는 emi 필터
JP6942822B2 (ja) * 2018-02-02 2021-09-29 日立Astemo株式会社 フィルタ回路装置及びそれを備えた電力変換装置
US10925197B2 (en) * 2018-09-21 2021-02-16 Joy Global Underground Mining Llc Electrical filter for resistively earthed systems
CN113380492B (zh) * 2021-06-11 2023-02-10 西安电子科技大学 用于直流逆变供电系统的交直流耦合式共模电感
CN116054748A (zh) * 2022-11-02 2023-05-02 锐石创芯(深圳)科技股份有限公司 射频功率放大器及射频前端模组

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202889189U (zh) * 2012-11-02 2013-04-17 上海儒竞电子科技有限公司 直流电磁干扰滤波电路
US20150123402A1 (en) * 2013-11-04 2015-05-07 General Electric Company Magnetic structure combining normal mode and common mode inductance
TW201546844A (zh) * 2014-06-03 2015-12-16 Delta Electronics Jiangsu Ltd 開關電源、emi濾波器、共模電感器及其繞線方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01220415A (ja) * 1988-02-29 1989-09-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Ａｃラインフィルタ
JP2002198236A (ja) * 2000-12-27 2002-07-12 Minebea Co Ltd コモンモードチョークコイル
CN200986840Y (zh) * 2006-12-13 2007-12-05 艾默生网络能源系统有限公司 具有较小寄生并联电容的emc滤波电感
CN201656765U (zh) * 2010-02-12 2010-11-24 Emif科技有限公司 一种emi滤波器
JP6680037B2 (ja) * 2016-03-30 2020-04-15 Tdk株式会社 コモンモードフィルタ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202889189U (zh) * 2012-11-02 2013-04-17 上海儒竞电子科技有限公司 直流电磁干扰滤波电路
US20150123402A1 (en) * 2013-11-04 2015-05-07 General Electric Company Magnetic structure combining normal mode and common mode inductance
TW201546844A (zh) * 2014-06-03 2015-12-16 Delta Electronics Jiangsu Ltd 開關電源、emi濾波器、共模電感器及其繞線方法

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