TWI832412B - 高頻用繞線磁芯電感 - Google Patents

Abstract

一種高頻用繞線磁芯電感，包含一磁芯、一繞線組及複數個電阻，其中，磁芯包括一長直段、一連接長直段的徑縮段及一連接徑縮段的短直段，徑縮段之端到端係基於一漸縮角度漸縮成型而成，長直段依第一直徑成型，短直段依第二直徑成型，第一直徑大於第二直徑；繞線組係利用一導線對應長直段、徑縮段及短直段纏繞於磁芯之上而形成，且繞線組具有一第一訊號端與一第二訊號端；複數個電阻係焊接至繞線組之上。藉此，本發明之高頻用繞線磁芯電感具備高頻暨寬頻帶之應用能力。

Description

高頻用繞線磁芯電感

本發明係關於電感之技術領域，特是關於一種應用於高頻暨寬頻帶之高頻用繞線磁芯電感。

電感器為射頻電路與電源電路之中不可或缺的電子元件，其不僅可以做為濾波線圈，也可以應用作為扼流線圈以緩解電流變化，達到保護負載之作用。

台灣專利號239217(以下簡稱’217)揭示一種高頻扼流線圈，以下說明延用’217揭示的符號說明，高頻扼流線圈包含磁芯1、分割線圈2、3、4、5、6及電阻性環7、7’。

’217揭示的高頻扼流線圈係屬於繞線磁芯電感，一般俗稱R棒電感，長期涉及R棒電感之設計與製作的工程師必定都知道，電阻性環7、7’作為阻尼電阻用，用以抑制各個分割線圈2、3、4、5、6產生的自諧振。

’217揭示的高頻扼流線圈僅限於5MHz至1,000MHz的頻率範圍，高頻扼流線圈在前述頻率範圍的饋入損失(Insertion loss)可以低於0.8dB，但是，一旦頻率範圍超過1,000MHz，高頻扼流線圈的饋入損失將陡然增加。顯然，’217揭示的扼流線圈已經無法滿足現今對高頻暨寬頻帶的需求。

有鑑於此，本案之發明人係極力加以研究，終於研發完成本發明之一種高頻用繞線磁芯電感。

本發明之目的在於提供一種高頻用繞線磁芯電感，用以解決以上先前技術所提到的困難。

依據本發明之實施例提供一種高頻用繞線磁芯電感，包含：一磁芯，包括一長直段、一徑縮段及一短直段，該徑縮段的二端分別連接該長直段與該短直段，該徑縮段之端到端係基於一漸縮角度漸縮成型而成，該長直段的長度大於該短直段的長度，該長直段依第一直徑成型，該短直段依第二直徑成型，該第一直徑大於該第二直徑；一繞線組，係利用一導線對應該長直段、該徑縮段及該短直段纏繞於該磁芯之上而形成，且該繞線組具有一第一訊號端與一第二訊號端；以及複數個電阻，係焊接至該繞線組之上。

依據本發明之實施例提供一種高頻用繞線磁芯電感，該繞線組包括：一第一線圈，該第一線圈具有一第一線端與一第二線端，該第一線端作為該繞線組的該第一訊號端，以該第一線端作為一第一線圈起點，以該第二線端作為一第一線圈終點，該第一線端與該第二線端之間係利用該導線沿著一第一繞線方向纏繞於該磁芯的該長直段之上而形成；以及一第二線圈，該第二線圈具有一第三線端與一第四線端，該第三線端連接該第一線圈的該第二線端，且該第二、第三線端連接處形成一銜接段，該第二線圈包含一第三繞線部與一第四繞線部，該第三繞線部係利用該導線以該第三線端作為一第三繞線部起點，進而沿著一第二繞線方向纏繞於該磁芯的該長直段與該徑縮段之上而形成，該第三繞線部起點的繞徑大於該第一線圈終點的繞徑，該第四繞線部係利用該導線以該第三繞線部的一第三繞線部終點作為一第四繞線部起點，進而沿著該第二繞線方向纏繞於該磁芯的該徑縮段與該短直段之上而形成，該第四線端作為 該第四繞線部的一第四繞線部終點，該第四線端作為該繞線組的第二訊號端，該第三繞線部終點與該第四繞線部起點連接處形成一間距，該間距分隔出該第三繞線部與該第四繞線部，該間距對應該磁芯的該徑縮段。

依據本發明之實施例提供一種高頻用繞線磁芯電感，該第一、第二繞線方向彼此不同，該第一繞線方向為順時針方向，該第二繞線方向為逆時針方向，該第一、第二繞線方向於該銜接段進行換向。

依據本發明之實施例提供一種高頻用繞線磁芯電感，該第一線圈具有一第一線圈匝數，該第二線圈具有一第二線圈匝數，該第二線圈的該第三繞線部具有一第三繞線部匝數，該第二線圈的該第四繞線部具有一第四繞線部匝數，其中，該第一線圈匝數大於該第二線圈匝數，該第三繞線部匝數大於該第四繞線部匝數。

依據本發明之實施例提供一種高頻用繞線磁芯電感，該第二線圈的該第三繞線部與該第四繞線部繞徑隨著該徑縮段與短直段的端到端逐漸徑縮亦對應地逐漸縮小。

本發明係透過繞線組利用導線對應長直段、徑縮段及短直段纏繞於磁芯之上而形成，藉此，高頻用繞線磁芯電感具備高頻暨寬頻帶之應用能力。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

[本發明]

1:高頻用繞線磁芯電感

11:磁芯

12:第一線圈

13:第二線圈

14:電阻

CW:繞線組

111:長直段

112:徑縮段

113:短直段

β:漸縮角度

Sd:斜長

1:第一直徑

2:第二直徑

3:第三直徑

12F:第一線端

12S:第二線端

13T:第三線端

13F:第四線端

131:第三繞線部

132:第四繞線部

[習知]

1:磁芯

2、3、4、5、6:分割線圈

7、7’:電阻性環

圖1：本發明高頻用繞線磁芯電感的立體圖； 圖2：本發明高頻用繞線磁芯電感的另一視角立體圖；圖3：本發明高頻用繞線磁芯電感之磁芯的側視圖；圖4：本發明高頻用繞線磁芯電感之繞線組的側視圖；圖5：本發明高頻用繞線磁芯電感之頻率相對於饋入損失的資料曲線圖。

為使 貴審查委員對本發明有更進一步之瞭解，茲舉較佳實施例並配合圖式，詳述如後：請同時參考圖1、2、3、4，本發明提供一種高頻用繞線磁芯電感，其中，高頻用繞線磁芯電感1的結構包含一磁芯11、一繞線組CW及複數個電阻14。

首先說明磁芯11，請同時參考圖1、2、3，磁芯11為柱狀體，磁芯11包含一長直段111、一徑縮段112及一短直段113，其中：徑縮段112二端分別連接長直段111之一端與短直段113之一端，長直段111的長度大於短直段113的長度，長直段111係依第一直徑

1成型為圓柱體，短直段113係依第二直徑

2成型為圓柱體，而且，第一直徑

1大於第二直徑

2。

另外，徑縮段112則為圓錐體，徑縮段112之端到端係基於漸縮角度β漸縮成型而成，漸縮角度β係介於22度至25度之間，徑縮段112端與端的外周面具有一斜長Sd。特別的是，本發明徑縮段112一端具有第三直徑

3，第三直徑

3與第二直徑

2相等，其中，第三直徑

3與斜長Sd彼此具有一長度比，且長度比係介於1：3至1：7之間。

接著說明繞線組CW，請同時參考圖1、2、4，繞線組CW係利用一條導線對應長直段111、徑縮段112及短直段113纏繞於磁芯11之上而形成，繞線組CW二端具有一第一訊號端與一第二訊號端。特別的是，繞線組CW包含一第一線圈12及一與第一線圈12連接的第二線圈13，第一、第二線圈12、13係由同一條導線纏繞而成。

第一線圈12具有第一線端12F與第二線端12S，且第一線端12F係作為繞線組CW的第一訊號端。第一線圈12係利用一條導線以第一線端12F作為一第一線圈起點，且以第二線端12S作為一第一線圈終點，第一線端12F與第二線端12S之間係利用同一條導線沿著第一繞線方向纏繞於磁芯11的長直段111之上而形成，第一繞線方向為順時針方向。

另一方面，第二線圈13具有一第三線端13T與一第四線端13F，第三線端13T連接第二線端12S，且第二、第三線端12S、13T連接處形成一彎曲呈U形的銜接段(請參考圖4)，此銜接段連接第一、第二線圈12、13。第二線圈13包含一第三繞線部131與一第四繞線部132，其中，第三繞線部131係利用同一條導線以第三線端13T作為第三繞線部起點，進而沿著第二繞線方向纏繞於磁芯11的長直段111與徑縮段112之上而形成。而且，第三繞線部起點的繞徑大於第一線圈終點的繞徑。

再者，第四繞線部132係利用同一條導線以第三繞線部131的第三繞線部終點作為第四繞線部起點，進而沿著第二繞線方向纏繞於磁芯11的徑縮段112與短直段113之上而形成，第三繞線部終點與第四繞線部起點連接處形成一間距，此間距分隔出第三繞線部131與第四繞線部132，且間距對應磁芯11的徑縮段112。第四線端13F即為第四繞線部132的第四繞線部終點，同時也作為繞 線組CW的第二訊號端。值得注意的是，如圖1、圖2及圖4所示，第二線圈13及其第三繞線部131與第四繞線部132繞徑隨著徑縮段112與短直段113的端到端逐漸徑縮亦對應地逐漸縮小，尤其是第四繞線部132對應短直段113為影響3,000MHz頻率特性之其一因素。第二繞線方向為逆時針方向，也就是說，第一、第二繞線方向彼此不同，且第一、第二繞線方向於銜接段進行換向。

第一線圈12具有一第一線圈匝數，第二線圈13具有一第二線圈匝數，第二線圈13的第三繞線部131具有一第三繞線部匝數，第二線圈13的第四繞線部132具有一第四繞線部匝數，其中，第一線圈匝數大於第二線圈匝數，第三繞線部匝數大於第四繞線部匝數。特別的是，圖1、圖2及圖4揭示的第一線圈12匝數為12，第一線圈12每匝的繞徑相同，再者，第二線圈13匝數為6，第二線圈13每匝的繞徑不同，又者，第二線圈13的第三繞線部匝數為4，第二線圈13的第四繞線部匝數為2，以上揭示的匝數只是作為示範性實施例，並非以此限制第一、第二線圈12、13的實際數值。

繼續參考圖1、圖2及圖4。熟悉R棒電感之設計與製作的工程師必定都知道，焊接至繞線組CW之上的複數個電阻14的功用在於抑制第一線圈12及/或第二線圈13於高頻用繞線磁芯電感1工作之時產生自諧振。特別的是，每個電阻14為270Ω，以上揭示的歐姆只是作為示範性實施例，並非以此限制電阻14的實際數值。

本發明之高頻用繞線磁芯電感1可應用於電子電路之中，電子電路為下列任一者：電源轉換電路、電源供應電路、功率放大電路、射頻電路、無線通訊電路、雜訊濾波電路、矽控整流器(SCR)控制電路、閘流體控制電路、三端雙向可控矽開關(TRIAC)控制電路、調製解調電路或網路傳輸電路。

本發明為了證實採用之高頻用繞線磁芯電感1的確具有高頻暨寬頻帶之應用能力，進一步完成相關的頻域特性量測，圖5為頻率相對於饋入損失(Insertion loss)的資料曲線圖，其中：本發明之高頻用繞線磁芯電感1電氣參數如下：頻率：5MHz至1,000MHz；電感：5.6μH至6.0μH；交流電源：30VAC至90VAC,15AMPS。

圖5是基於電氣參數進行量測，特別標註5個資料讀取點，獲得不同頻率的饋入損失表現如下：第1資料讀取點，在頻率為10MHz時，饋入損失為-0.44dB；第2資料讀取點，在頻率為1,200MHz時，饋入損失為-0.33dB；第3資料讀取點，在頻率為1,800MHz時，饋入損失為-0.62dB；第4資料讀取點，在頻率為2,000MHz時，饋入損失為-0.99dB；第5資料讀取點，在頻率為3,000MHz時，饋入損失為-1.76dB。

本發明高頻用繞線磁芯電感1隨著頻率的增加，饋入損失呈現緩升的趨勢，最大饋入損失-1.76dB是發生在頻率為3,000MHz，頻率在3,000MHz的饋入損失受到抑制，是第二線圈13及其第三繞線部131與第四繞線部132繞徑隨著徑縮段112與短直段113的端到端逐漸徑縮亦對應地逐漸縮小，第四繞線部132對應短直段113是頻率在3,000MHz的饋入損失受到抑制之因素之一。因此，本發明提供一種高頻用繞線磁芯電感，經由以上量測數據證實，本發明透過繞線組CW利用導線對應長直段111、徑縮段112及短直段113纏繞於磁芯11之上而形成，藉此，本發明之高頻用繞線磁芯電感1符合高頻暨寬頻帶之需求。

最後，上述所揭露之各實施例中，並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，皆可被保護於本發明中。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1:高頻用繞線磁芯電感

11:磁芯

12:第一線圈

13:第二線圈

14:電阻

CW:繞線組

12F:第一線端

13F:第四線端

131:第三繞線部

132:第四繞線部

Claims (9)

1. 一種高頻用繞線磁芯電感，包含：一磁芯，該磁芯包括一長直段、一徑縮段及一短直段，該徑縮段的二端分別連接該長直段與該短直段，該徑縮段之端到端係基於一漸縮角度漸縮成型而成，該長直段的長度大於該短直段的長度，該長直段依一第一直徑成型，該短直段依一第二直徑成型，該第一直徑大於該第二直徑；一繞線組，該繞線組係利用一導線對應該長直段、該徑縮段及該短直段纏繞於該磁芯之上而形成，且該繞線組具有一第一訊號端與一第二訊號端；以及複數個電阻，該複數個電阻係焊接至該繞線組之上。
2. 如請求項1所述之高頻用繞線磁芯電感，其中，該漸縮角度係介於22度至25度之間。
3. 如請求項1所述之高頻用繞線磁芯電感，其中，該徑縮段端與端的外周面具有一斜長。
4. 如請求項3所述之高頻用繞線磁芯電感，其中，該徑縮段一端具有一第三直徑，該第三直徑與該第二直徑相等，該第三直徑與該斜長彼此具有一長度比，該長度比係介於1：3至1：7之間。
5. 如請求項1所述之高頻用繞線磁芯電感，其中，該繞線組包括：一第一線圈，該第一線圈具有一第一線端與一第二線端，該第一線 端作為該繞線組的該第一訊號端，以該第一線端作為一第一線圈起點，以該第二線端作為一第一線圈終點，該第一線端與該第二線端之間係利用該導線沿著一第一繞線方向纏繞於該磁芯的該長直段之上而形成；以及一第二線圈，該第二線圈具有一第三線端與一第四線端，該第三線端連接該第一線圈的該第二線端，且該第二、第三線端連接處形成一銜接段，該第二線圈包含一第三繞線部與一第四繞線部，該第三繞線部係利用該導線以該第三線端作為一第三繞線部起點，進而沿著一第二繞線方向纏繞於該磁芯的該長直段與該徑縮段之上而形成，該第三繞線部起點的繞徑大於該第一線圈終點的繞徑，該第四繞線部係利用該導線以該第三繞線部的一第三繞線部終點作為一第四繞線部起點，進而沿著該第二繞線方向纏繞於該磁芯的該徑縮段與該短直段之上而形成，該第四線端作為該第四繞線部的一第四繞線部終點，該第四線端作為該繞線組的第二訊號端，該第三繞線部終點與該第四繞線部起點連接處形成一間距，該間距分隔出該第三繞線部與該第四繞線部，該間距對應該磁芯的該徑縮段。
6. 如請求項5所述之高頻用繞線磁芯電感，其中，該第一、第二繞線方向彼此不同，該第一繞線方向為順時針方向，該第二繞線方向為逆時針方向，該第一、第二繞線方向於該銜接段進行換向。
7. 如請求項5所述之高頻用繞線磁芯電感，其中，該第一線圈具有一第一線圈匝數，該第二線圈具有一第二線圈匝數，該第二線圈的該 第三繞線部具有一第三繞線部匝數，該第二線圈的該第四繞線部具有一第四繞線部匝數，其中，該第一線圈匝數大於該第二線圈匝數，該第三繞線部匝數大於該第四繞線部匝數。
8. 如請求項5所述之高頻用繞線磁芯電感，其中，該第二線圈的該第三繞線部與該第四繞線部繞徑隨著該徑縮段與短直段的端到端逐漸徑縮亦對應地逐漸縮小。
9. 如請求項1至8中任一項所述之高頻用繞線磁芯電感，其中，該高頻用繞線磁芯電感應用於一電子電路，該電子電路為下列任一者：電源轉換電路、電源供應電路、功率放大電路、射頻電路、無線通訊電路、雜訊濾波電路、矽控整流器(SCR)控制電路、閘流體控制電路、三端雙向可控矽開關(TRIAC)控制電路、調製解調電路或網路傳輸電路。

Images