WO2004100193A1 - Conductor element arrangement - Google Patents

Conductor element arrangement Download PDF

Info

Publication number
WO2004100193A1
WO2004100193A1 PCT/EP2004/000222 EP2004000222W WO2004100193A1 WO 2004100193 A1 WO2004100193 A1 WO 2004100193A1 EP 2004000222 W EP2004000222 W EP 2004000222W WO 2004100193 A1 WO2004100193 A1 WO 2004100193A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
arrangement
sub
conductor elements
partial
electrical
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/000222
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rene Wilke
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2004100193A1 publication Critical patent/WO2004100193A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/346—Preventing or reducing leakage fields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/38—Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • H05K1/165—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed inductors

Abstract

The invention concerns an arrangement of conductor elements for compensating interfering effects of an electrical circuit on its surroundings. The invention is characterized in that a first partial arrangement of conductor elements is located and configured relative to its position and its shape and is wired to a second partial arrangement of conductor elements or to a partial electrical circuit such that interfering effects of the electromagnetic field caused by the arrangement on spatially neighbouring extraneous electrical circuits or components are as low as possible.

Description

Beschreibungdescription
Anordnung von LeiterelementenArrangement of ladder elements
Technische Spulen besitzen die Eigenschaft ein häufig unerwünschtes (ele tro-) magnetisches Streufeld zu erzeugen. Solche Streufelder können in andere Schaltungsteile elektrischer Geräte Störspannungen induzieren, die dann nur schwer oder gar nicht mehr beseitigt werden können. Eine derartige unerwünschte Kopplung von Schaltungsteilen über sogenannte Streuinduktivitäten kann oft nur durch eine räumliche Trennung, ggf. unterstützt durch häufig teure magnetische Schirmmaterialien vermieden werden. Die Folgen einer derartigen Kopplung können nur näherungsweise und mit erheblichem schaltungstechnischen Aufwand mit Hilfe geeigneter Filter beseitigt werden.Technical coils have the property of generating a frequently undesired (ele tro-) magnetic stray field. Such stray fields can induce interference voltages in other circuit parts of electrical devices, which can then only be eliminated with difficulty or not at all. Such an undesired coupling of circuit parts via so-called leakage inductances can often only be avoided by spatial separation, possibly supported by often expensive magnetic shielding materials. The consequences of such a coupling can only be eliminated approximately and with considerable circuit complexity using suitable filters.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung von Leiterelementen nach einem der Patentansprüche gelöst.The invention seeks to remedy this. This object is achieved by an arrangement of conductor elements according to one of the claims.
Durch die Erfindung kann der Einsatz magnetischer Schirmmaterialien reduziert oder ganz vermieden werden. Das bringt entscheidende Kostenvorteile und im Einsatz in Verbindung mit typische Kleingeräten wie z.B. Mobiltelefonen, tragbaren Computern oder anderen Erzeugnissen der Informations- und Kommunikationstechnik, wie z.B. sogenannten Persönlichen Digitalen Assistenten auch noch Vorteile im Hinblick auf Größe und Gewicht solcher Kleingeräte. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in ihrer Einfachheit und Kombinierbarkeit mit herkömmlichen Methoden und Maßnahmen zur Vermeidung von unerwünschten Kopplungen oder zur nachträglichen Beseitigung ihrer Folgen. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und mit Hilfe von Figuren näher beschrieben.The use of magnetic shielding materials can be reduced or avoided entirely by the invention. This brings decisive cost advantages and, when used in connection with typical small devices such as cell phones, portable computers or other products of information and communication technology, such as so-called personal digital assistants, also advantages in terms of size and weight of such small devices. Another advantage of the invention lies in its simplicity and ability to be combined with conventional methods and measures to avoid undesired couplings or to subsequently eliminate their consequences. The invention is described in more detail below with the aid of exemplary embodiments and with the aid of figures.
Dabei zeigtIt shows
Figur 1 ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeipiels der vorliegenden ErfindungFigure 1 is a schematic diagram of an exemplary embodiment of the present invention
Figur 2 eine schematische Darstellung einesFigure 2 is a schematic representation of a
Ausführungsbeipiels der vorliegenden ErfindungEmbodiments of the present invention
Der der Erfindung zugrundeliegende allgemeine Grundgedanke ist die Kompensation der Störeinflüsse einer elektrischen Schaltung (zweite Teilanordnung) auf deren Umgebung durch eine Anordnung von Leiterelementen, bei der eine erste Teilanordnung von Leiterelementen nach Lage und Form so angeordnet und beschaffen und mit einer zweiten Teilanordnung von Leiterelementen oder einer elektrischen Teilschaltung so verschaltet ist, dass störende Einflüsse des durch die Anordnung hervorgerufenen elektromagnetischen Feldes auf räumlich benachbarte dritte elektrische Schaltungen oder Bauelemente möglichst gering sind.The general idea on which the invention is based is the compensation of the interference of an electrical circuit (second sub-arrangement) on its surroundings by an arrangement of conductor elements, in which a first sub-arrangement of conductor elements is arranged and arranged according to position and shape and with a second sub-arrangement of conductor elements or an electrical subcircuit is connected in such a way that disruptive influences of the electromagnetic field caused by the arrangement on spatially adjacent third electrical circuits or components are as small as possible.
Figur 1 zeigt schematisch eine solche Anordnung, bei der die Störeinflüsse (das Streufeld) einer ersten Induktivität Ll (in diesem Fall die zweite Teilanordnung) durch eine zweite Induktivität Lk (in diesem Fall die erste Teilanordnung) kompensiert werden soll, die mit dieser ersten Induktivität im entgegengesetzten Wicklungssinn in Serie geschaltet ist. Durch diese Art der Versc altung soll erreicht werden, dass das Streufeld der zweiten Induktivität Lk dem der ersten Induktivität Ll entgegengerichtet ist.FIG. 1 schematically shows such an arrangement in which the interference (the stray field) of a first inductor L1 (in this case the second sub-arrangement) is to be compensated for by a second inductor Lk (in this case the first sub-arrangement), which has this first inductance is connected in series in the opposite winding direction. This type of switching is intended to ensure that the stray field of the second inductor Lk is opposite to that of the first inductor L1.
Wählt man die geometrische Form und die gegenseitige Anordnung beider Teilanordnungen in geeigneter Weise, dann lässt sich die gewünschte Kompensationswirkung auch in guter Näherung erreichen.If the geometric shape and the mutual arrangement of both sub-arrangements are selected in a suitable manner, the desired compensation effect can also be achieved in a good approximation.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem die Kompensationsspule Lk als in etwa spiralförmige Luftspule ausgestaltet ist, in deren Zentrum die zweite Teilanordnung placiert ist, die eine Induktivität Ll aufweist. Diese Induktivität Ll kann dabei auch die effektive Induktivität der zweiten Teilanordnung im Sinne eines Ersatzschaltbildes sein. Es kann sich aber auch um eine diskrete Spule handeln, die Bestandteil der - noch aus weiteren Bauelementen bestehenden - zweiten Teilanordnung ist .FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the present invention, in which the compensation coil Lk is designed as an approximately spiral air coil, in the center of which the second sub-arrangement is placed, which has an inductance L1. This inductance L1 can also be the effective inductance of the second sub-arrangement in the sense of an equivalent circuit diagram. However, it can also be a discrete coil which is part of the second sub-arrangement, which consists of further components.
Werden diese beiden Induktivitäten in geeigneter Weise zusammengeschaltet, dann kann hierdurch das Streufeld der Gesamtanordnung minimiert werden.If these two inductors are interconnected in a suitable manner, the stray field of the overall arrangement can be minimized.
Derartige Anordnungen sind besonders vorteilhaft auf Platinen von gedruckten Schaltungen oder in mehreren Lagen der Platine (sogenanntes multi layer printed circuit board) einer mehrschichtigen gedruckten Schaltung oder in mehreren Schichten einer integrierten Schaltung zu realisieren. Durch die Verfügbarkeit mehrerer horizontal verlaufender, vertikal übereinander angeordneter Schichten oder Lagen in derartigen Anordnungen, können die Leiterelemente der Teilanordnungen auch vertikal übereinander verlaufen. Die nötigen elektrischen Verbindungen der Leiterelemente untereinander können dabei über geeignet placierte Durchkontaktierungen oder Weglöcher (sog. via holes) realisiert werden. Ihre gegenseitige Isolation wird dabei durch das Substrat der Platine oder geeignete isolierende Schichten in der integrierten Schaltung bewirkt.Such arrangements are particularly advantageous to implement on printed circuit boards or in several layers of the board (so-called multi-layer printed circuit board) of a multi-layer printed circuit or in several layers of an integrated circuit. Due to the availability of several horizontally running layers or layers arranged vertically one above the other in such arrangements, the conductor elements of the partial arrangements can also run vertically one above the other. The necessary electrical connections between the conductor elements can be implemented using suitably placed vias or via holes. Their mutual insulation is brought about by the substrate of the circuit board or suitable insulating layers in the integrated circuit.
Bei derartigen mehrschichtigen Anordnungen können beispielsweise die Windungen der in Figur 2 gezeigten Kompensationsspule Lk direkt übereinander verlaufen, so dass alle Windungen den gleichen Radius haben können oder die geometrischen Eigenschaften der Kompensationsspule in anderer Weise optimiert werden können, ohne dass es zu Isolations- oder Kontaktierungsproblemen kommen müsste.In the case of such multilayer arrangements, the turns of the compensation coil Lk shown in FIG. 2 can, for example, run directly one above the other, so that all turns can have the same radius or the geometric properties of the compensation coil can be optimized in a different way without causing insulation or contacting problems would.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die erste Teilanordnung Lk aus einer Luftspule mit wenigen Windungen, die mit der Hauptinduktivität Ll im entgegengesetzten Wicklungssinn in Serie geschaltet ist. Mit einer zweckmäßigen räumlichen Anordnung der beiden Spulen lässt sich das äußere Magnetfeld des Systems Lges deutlich reduzieren. Gegenüber bekannten Maßnahmen zur Reduktion unerwünschter Streufelder weist die Erfindung eine deutliche Aufwands-/Kostenreduzierung, einfache Realisierbarkeit durch platzsparende Anordnungen mit einem breiten Anwendungsbereich als Vorteile auf.According to a preferred embodiment of the invention, the first sub-arrangement Lk consists of an air coil with a few turns, which is connected in series with the main inductor Ll in the opposite winding direction. With an appropriate spatial arrangement of the two coils, the external magnetic field of the Lges system can be significantly reduced. Compared to known measures for reducing unwanted stray fields, the invention has a significant reduction in expenditure / costs, simple implementation through space-saving arrangements with a wide range of uses as advantages.
Besonders vorteilhaft ist die Realisierung durch Unterbringung der Luftspule auf einem PCB (gedruckte Schaltung; printed circuit board) . Die Kompensationsspule besteht hier aus einigen spulenartig angeordnetenThe realization by accommodating the air coil on a PCB (printed circuit; printed circuit board) is particularly advantageous. The compensation coil here consists of a few coils
Leiterschleifen Lk, die auch über mehrere Lagen des PCB führen können. Genau zentriert darüber ist die eigentliche Spule Ll mit entgegengesetzter Wicklungsrichtung angeordnet. Ein Anwendungsbeispiel ist die Streufeldkompensation einer DC/DC-Konverterspule mit Hilfe einer Spulenanordnung auf einem PCB. Conductor loops Lk, which can also run over several layers of the PCB. The actual coil L1 with the opposite winding direction is arranged exactly above it. An application example is the stray field compensation of a DC / DC converter coil using a coil arrangement on a PCB.

Claims

Patentansprüche claims
1. Anordnung von Leiterelementen, bei der eine erste Teilanordnung von Leiterelementen nach Lage und Form so angeordnet und beschaffen und mit einer zweiten1. Arrangement of conductor elements, in which a first partial arrangement of conductor elements is arranged and arranged according to position and shape and with a second
Teilanordnung von Leiterelementen oder einer elektrischen Teilschaltung so verschaltet ist, dass das störende Einflüsse des durch die Anordnung hervorgerufenen elektromagnetischen Feldes auf räumlich benachbarte dritte elektrische Schaltungen oder Bauelemente möglichst gering sind.Partial arrangement of conductor elements or an electrical subcircuit is connected so that the disruptive influences of the electromagnetic field caused by the arrangement on spatially adjacent third electrical circuits or components are as small as possible.
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die erste Teilanordnung von Leiterelementen aus einer in etwa spiralförmigen Leiteranordnung besteht, in deren Zentrum die zweite2. Arrangement according to claim 1, wherein the first partial arrangement of conductor elements consists of an approximately spiral conductor arrangement, in the center of which the second
Teilanordnung oder die zweite elektrische Teilschaltung angeordnet und so mit der ersten Teilanordnung verschaltet ist, dass die Magnetfelder der ersten und zweiten Teilanordnung sich näherungsweise kompensieren.Sub-arrangement or the second electrical sub-circuit is arranged and connected to the first sub-arrangement so that the magnetic fields of the first and second sub-arrangement approximately compensate.
3. Anordnung nach Anspruch 2, bei der die zweite3. Arrangement according to claim 2, wherein the second
Teilanordnung eine Induktivität ist oder enthält, die mit der ersten Teilanordnung im entgegengesetzten Wicklungssinn in Serie geschaltet ist.Sub-arrangement is or contains an inductor which is connected in series with the first sub-arrangement in the opposite winding direction.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Leiterelemente der ersten Teilanordnung über mehrere Lagen der Platine einer mehrschichtigen gedruckten Schaltung oder in mehreren Schichten einer integrierten Schaltung angeordnet sind. 4. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the conductor elements of the first sub-arrangement are arranged over several layers of the circuit board of a multilayer printed circuit or in several layers of an integrated circuit.
PCT/EP2004/000222 2003-05-08 2004-01-14 Conductor element arrangement WO2004100193A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10320716.3 2003-05-08
DE2003120716 DE10320716A1 (en) 2003-05-08 2003-05-08 Arrangement of ladder elements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004100193A1 true WO2004100193A1 (en) 2004-11-18

Family

ID=33394349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2004/000222 WO2004100193A1 (en) 2003-05-08 2004-01-14 Conductor element arrangement

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE10320716A1 (en)
WO (1) WO2004100193A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8728375B2 (en) 2005-01-24 2014-05-20 Mitsui High-Tec, Inc. Method of resin sealing permanent magnets in laminated rotor core

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202011000405U1 (en) 2011-02-22 2012-05-23 Rollax Gmbh & Co. Kg Inductive displacement measuring device
DE202011000401U1 (en) 2011-02-22 2012-05-23 Rollax Gmbh & Co. Kg Inductive displacement measuring device
DE202011000403U1 (en) 2011-02-22 2012-05-23 Rollax Gmbh & Co. Kg Inductive displacement measuring device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0851439A1 (en) * 1996-12-26 1998-07-01 Citizen Electronics Co., Ltd. Modular surface mount circuit device and a manufacturing method thereof
EP0880311A1 (en) * 1996-10-04 1998-11-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electromagnetic field shielding device
JPH11121239A (en) * 1997-10-08 1999-04-30 Toko Inc Inductor for large current
US5959522A (en) * 1998-02-03 1999-09-28 Motorola, Inc. Integrated electromagnetic device and method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3147826B2 (en) * 1997-08-20 2001-03-19 エフ・ディ−・ケイ株式会社 High frequency sheet type transformer
DE19934767A1 (en) * 1999-07-23 2001-01-25 Philips Corp Intellectual Pty Magnetic component

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0880311A1 (en) * 1996-10-04 1998-11-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electromagnetic field shielding device
EP0851439A1 (en) * 1996-12-26 1998-07-01 Citizen Electronics Co., Ltd. Modular surface mount circuit device and a manufacturing method thereof
JPH11121239A (en) * 1997-10-08 1999-04-30 Toko Inc Inductor for large current
US5959522A (en) * 1998-02-03 1999-09-28 Motorola, Inc. Integrated electromagnetic device and method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 09 30 July 1999 (1999-07-30) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8728375B2 (en) 2005-01-24 2014-05-20 Mitsui High-Tec, Inc. Method of resin sealing permanent magnets in laminated rotor core

Also Published As

Publication number Publication date
DE10320716A1 (en) 2004-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0507903B1 (en) Data substrate fof identification systems
DE10133660A1 (en) Multilayer circuit module for wireless communication system has passive high frequency components and passive base component layer
DE102017120924A1 (en) EMC filter to suppress interference signals
DE10139071B4 (en) converter device
EP1922738B1 (en) Transformer
EP3361836B1 (en) Low inductance half-bridge configuration
EP2888746B1 (en) Planar transmitter
EP0996932B1 (en) Data carrier which can be operated without contact
DE112012002638T5 (en) Noise filtering apparatus
DE102015112211A1 (en) Coil component, coil component complex, transformer and power supply unit
DE102016221323A1 (en) Wireless transmission device
EP2215900B1 (en) Filter in a multi-layer substrate with an electrical circuit arrangement having compact elements
WO2004100193A1 (en) Conductor element arrangement
DE102006043032A1 (en) Embedded capacitor device with a common interface
WO2008128912A1 (en) Electronic component
DE112017006666T5 (en) NOISE FILTER
DE102008057833A1 (en) Power semiconductor module with control functionality and integrated transmitter
EP0902443B1 (en) Planar coupled coil arrangement
EP3834591B1 (en) Intermediate circuit arrangement and inverter
DE102018213174A1 (en) Transformer, DC-DC converter with a transformer
DE102018206291A1 (en) EMC filters
DE102022119125B3 (en) Device with capacitor and coil and system with such a device
WO2018011133A1 (en) Integrated electronic circuit
EP2342954B1 (en) Electrical circuit configuration having overlapping capacitances
EP1595432B1 (en) Device and method for damping cavity resonance in a multi-layer carrier module

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

DPEN Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase