專利名稱：磁感應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及f茲感應(yīng)裝置及采用^f茲感應(yīng)裝置的電J各。
背景技術(shù)：
諸如變壓器及轉(zhuǎn)換器(平衡及不平衡轉(zhuǎn)換器)之類的磁感應(yīng)裝置一般用于各種系統(tǒng)， 比如通信系統(tǒng)。傳統(tǒng)變壓器在采用平衡信號時(shí)，在數(shù)百M(fèi)HZ以上的頻帶下， 一般不能 有效地阻擋通用模式(CM)電流。在高速數(shù)據(jù)通信中，足夠高的CM阻擋尤其重要， 以便防止產(chǎn)生感應(yīng)電子流及輻射電子流，從而降低數(shù)據(jù)界面噪聲。
目前，在復(fù)合磁裝置及設(shè)計(jì)中，仍然采用傳統(tǒng)的信號變壓器在阻擋CM電流方面的 不足來進(jìn)行通;J言。這種復(fù)合裝置及設(shè)計(jì)一般用于10/100/1000T以太網(wǎng)，而且在每對線路 中，包括一組線變壓器及通用模式扼流器。如果以太網(wǎng)電源(POE)在這種裝置及設(shè)計(jì) 中也得到支持，則可在各對線路中增設(shè)一臺自動(dòng)變壓器，從而進(jìn)一步增大每對線路中的 磁感應(yīng)裝置數(shù)量。磁設(shè)計(jì)的復(fù)雜性將會產(chǎn)生不平衡的問題，從而會形成電磁干擾(EMI) 及串話。這一復(fù)合裝置及設(shè)計(jì)的示例參見下列數(shù)據(jù)表
數(shù)據(jù)表LM00200,日期為2004年，作者是美國新澤西的Bel Fuse公司，描述了一 種IP磁語音及寬帶變壓器，包括線路變壓器、通用模式扼流器及自動(dòng)變壓器。
PCA電子公司的數(shù)據(jù)表，該公司位于美國加州North Hills ，描述了 一種1OOOT模塊 EPG4001AS及EPG4001AS-RC，包括線路變壓器、通用模式扼流器及自動(dòng)變壓器。
數(shù)據(jù)表H327.H，日期為2005年8月，作者是Pulse公司，位于美國加州的圣地亞 哥，描述了一種以太網(wǎng)電源(PoE)磁模塊及10/100BASE-TXVoIP磁模塊，包括線路變 壓器、通用模式扼流器及自動(dòng)變壓器。
Midcom公司的數(shù)據(jù)表，該公司位于美國South Dakota,日期為12/1/2005,可訪問 公司網(wǎng)站www.midcom-inc.com,它是一種EDSO-G24分離式信號端口兆比特磁部件。
Xmultiple公司的數(shù)據(jù)表，該公司位于美國加州，日期為2003年6月30日，描述了 一種XRJHRJ45連接器，它采用線路變壓器及通用模式扼流器。
傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的高速局域網(wǎng)(LAN )磁體所存在的問題參見"以太網(wǎng)磁體的EMI問題" 一文，作者是Broadcom公司的Neven Pischl，本文在IEEE EMC協(xié)會舉辦的Santa Clara
會議上提交，日期為2004年5月11日。
因而，需要改進(jìn)高頻磁感應(yīng)裝置的電力性能。
下列出版物中介紹了用于控制磁部件泄漏感應(yīng)的技術(shù)及相關(guān)材料的某些方面，但仍 然不能解決通用模式阻擋的問題
Shifrin的美國專利3,123,787,描述了一種環(huán)形變壓器，具有較高的圏數(shù)比。
Vinciarelli等的美國專利5,719,544，描述了一種變壓器，配有受控內(nèi)線圈和受控泄 漏電感及釆用該變壓器的電路。
Vicci的美國專利6,720，855，描述了一種磁通導(dǎo)向器，包4舌一個(gè)通路，其壁面采用 電感材料。
下列出版物介紹用于降低隔離變壓器的內(nèi)線團(tuán)電容的技術(shù)及相關(guān)材料的某些方面可 提高通用模式阻擋，但它們?nèi)匀徊荒芙鉀Q控制泄漏電感的問題
McLoughlin的美國專利4,484,171，描迷了一種屏蔽式變壓器，尤其用作大幅度降 低內(nèi)線圈電容的隔離式變壓器。
Klein的美國專利4,464,544，描述了 一種電暈效果發(fā)音器，包括一個(gè)放電電極，用 于產(chǎn)生電暈放電，周圍有一個(gè)球形計(jì)數(shù)器電極，部分插入圍繞高頻發(fā)生器的殼體內(nèi)，還 有一個(gè)調(diào)制變壓器及一個(gè)電源變壓器，電源變壓器用于向放電電極供電。
Miller等的美國專利3,851,287,描述了 一種低泄漏電隔離系統(tǒng)。
Yamashita的美國專利申請2005/0162237,描述了一種通信變壓器，包4舌一個(gè)^F茲芯、 纏繞在磁芯上的多個(gè)多用線圈、以及一個(gè)附加線圈，纏繞在磁芯上，附加線圏處于多個(gè) 多用線圏之間，但不用于信號傳送。.
本文中，引用了上述及本說明書中的各種參考。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明及其優(yōu)先實(shí)施方式旨在提供一種磁感應(yīng)裝置(MID),用于各種頻率，并在高 頻下產(chǎn)生高性能，比如數(shù)百M(fèi)HZ以上的頻率。本發(fā)明中，高頻下的增強(qiáng)性能及低頻性 能使MID可適于高速數(shù)據(jù)通信及電源，尤其適于高開關(guān)頻率，即，500KHZ以上。
與傳統(tǒng)的MID及傳統(tǒng)的MID設(shè)計(jì)相比，在一個(gè)裝置中，本發(fā)明的MID可改善泄漏 電感控制，可增強(qiáng)通用模式阻擋效果。
本文及權(quán)利要求中的術(shù)語"磁感應(yīng)裝置"(MID)包括采用磁通感應(yīng)出的》茲感應(yīng)及電 流的裝置，比如各種電磁電路。比如，MID包括下列部件至少之一 一個(gè)變壓器； 一個(gè) 轉(zhuǎn)換器;. 一個(gè)電源分配器； 一個(gè)電源分裂器； 一個(gè)電源合成器； 一個(gè)通用模式(CM) 扼流器； 一個(gè)基于磁感應(yīng)部件的混合裝置； 一個(gè)調(diào)制器； 一個(gè)電感器。
通過下列說明及附圖，業(yè)內(nèi)人士可明曉本發(fā)明的其它目的及特性。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式。提供一種磁感應(yīng)裝置(MID),包括至少一個(gè)主線圏；至少 一個(gè)次線圏； 一個(gè)電感殼體(ECC)，與地面電連接，而且至少部分圍繞，但不形成封閉 電感環(huán)路， 一個(gè)芯部，至少一個(gè)主線圏及至少一個(gè)次線圏通過它來磁耦合。
ECC至少部分圍繞下列芯部至少由一個(gè)主線圈來圍繞的一個(gè)芯部；至少由一個(gè)次 線圏來圍繞的 一 個(gè)芯部；至少處于主線圈與次線圏之間的 一 個(gè)芯部。
ECC圍繞芯部，該芯部至少由一個(gè)主線圏在線圖下方來圍繞，從而從ECC的外表 面向ECC的內(nèi)表面為至少一個(gè)主線圈所感應(yīng)的表面電流提供感應(yīng)通路，ECC的外表面 至少靠近主線圈，而ECC的內(nèi)表面則靠近芯部。
ECC圍繞芯部，該芯部至少由一個(gè)次線圈在線團(tuán)下方來圍繞，從而從ECC的內(nèi)表 面向ECC的外表面為磁通所感應(yīng)的表面電流提供感應(yīng)通路，ECC的內(nèi)表面靠近芯部， 而ECC的外表面則靠近次線圏。
ECC圍繞芯部，該芯部至少由一個(gè)主線圏來圍繞，而且芯部由一個(gè)次線圏從線圈上 方來圍繞，并接觸線圏的至少部分絕緣層，從而防止磁通從主線圏泄漏。
ECC至少通過下列連接體之一來與地面電連接 一個(gè)直接連接體； 一個(gè)經(jīng)由電容器 的連接體； 一個(gè)經(jīng)由低阻抗電路的連接體。
地面包括下列至少之一 一個(gè)局域?qū)w底架； 一個(gè)主設(shè)備屏蔽層； 一個(gè)主設(shè)備殼體； 一個(gè)印刷電路板地平面； 一個(gè)導(dǎo)體^1。
磁感應(yīng)裝置最好包括下列部件至少之一 一個(gè)變壓器； 一個(gè)轉(zhuǎn)換器； 一個(gè)電源分配 器； 一個(gè)電源分裂器； 一個(gè)電源合成器； 一個(gè)通用模式(CM)扼流器； 一個(gè)基于磁感 應(yīng)部件的混合裝置； 一個(gè)調(diào)制器。
ECC,至少在局域處，沿著芯部至少與地面電連接，芯部至少處于一個(gè)主線圏與一個(gè) 次線圏之間。
芯部包括一個(gè)封閉通路，用于在芯部內(nèi)形成窗口的磁通，在窗口內(nèi)至少部分充填導(dǎo) 電介質(zhì)，從而形成一個(gè)散熱器，且與地面相接。
主線圈至少之一與次線圈至少之一包括一個(gè)條形電纜，其中，各導(dǎo)線在至少一個(gè)部 位上，與條形電纜的相鄰導(dǎo)線電連接，從而在條形電纜的各導(dǎo)線上形成一個(gè)導(dǎo)電通路。
主線圈至少之一與次線圏至少之一包括一個(gè)用金屬沉積技術(shù)來形成的絕緣導(dǎo)體，從 而沉積導(dǎo)體，然后再沉積 一 個(gè)與導(dǎo)體絕緣的絕緣層。
主線圈的至少一部分與至少一個(gè)次線圈包括一個(gè)同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體，磁感應(yīng)裝置還包 括一個(gè)ECC,其包括一個(gè)同軸電纜外屏蔽導(dǎo)體，同軸電纜不在芯部周圍形成封閉的導(dǎo)電 環(huán)路。磁感應(yīng)裝置最好包括及/或涉及用于以太網(wǎng)通信的線路終端裝置(LTU )。
本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式還提供一種磁感應(yīng)裝置，包括 一個(gè)主線圈，包括一個(gè)第一 條形電纜，其中，各導(dǎo)線在至少一個(gè)部位上，與第一條形電纜上的相鄰導(dǎo)線電連接，從 而在第一條形電纜的整個(gè)導(dǎo)線周圍形成導(dǎo)電通路； 一個(gè)次線圈，包括一個(gè)第二條形電纜， 其中，各導(dǎo)線在至少一個(gè)部位上，與第二條形電纜上的相鄰導(dǎo)線電連接，從而在第二條 形電纜的整個(gè)導(dǎo)線周圍形成導(dǎo)電通路。
根才居本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，提供一種導(dǎo)體，包括 一個(gè)導(dǎo)電覆層(ECC),其至少 部分圍繞芯部，但不形成封閉的導(dǎo)電環(huán)路； 一個(gè)圍繞ECC的導(dǎo)電線圏。
ECC最好接地。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，提供一種方法，用于在磁感應(yīng)裝置內(nèi)降低泄漏電感， 并增強(qiáng)通用模式(CM)信號的阻擋效果，該方法包括提供至少一個(gè)主線圏及至少一 個(gè)次線圈；至少部分圍繞芯部，至少一個(gè)主線圈及至少一個(gè)次線圈經(jīng)由它且通過導(dǎo)電覆 層(ECC)來磁耦合，但不形成封閉的導(dǎo)電環(huán)路；將ECC與地面電連接。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，還提供一種方法，用于降低磁感應(yīng)裝置內(nèi)的金屬損失， 該方法包括提供一個(gè)條形電纜；使各導(dǎo)線在至少一個(gè)部位上，與條形電纜上的相鄰導(dǎo) 線電連接，從而在條形電纜的整個(gè)導(dǎo)線周圍形成導(dǎo)電通路；在磁感應(yīng)裝置的芯部周圍包 繞條形電纜，從而形成磁感應(yīng)裝置的導(dǎo)電線圏。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，提供一種方法，用于在磁感應(yīng)裝置內(nèi)降低泄漏電感， 該方法包括用導(dǎo)電覆層(ECC)來至少部分圍繞芯部，但不形成封閉的導(dǎo)通環(huán)路；在 ECC上巻繞導(dǎo)電線圈。


通過下列說明及附圖，可進(jìn)一步明曉本發(fā)明。
圖1A簡要表示磁感應(yīng)裝置(MID )的優(yōu)先實(shí)施方式，其變壓器采用接地導(dǎo)電覆層(ECC )， MID采取本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式。 圖IB是圖1A的MID的剖視圖
圖2簡要表示圖1A的MID剖視圖中的ECC的表面上的電流通路。 圖3簡要表示MID的另一實(shí)施方式，它在線圏上采用接地ECC, MID采取本發(fā)明的優(yōu) 先實(shí)施方式。
圖4簡要表示MID的另一實(shí)施方式，它的變壓器的線團(tuán)疊加纏繞，并采用接地ECC, MID采取本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式。
圖5A簡要表示MID的另一實(shí)施方式，它的變壓器的線圈疊加纏繞，并在線圏與地線之
間采用接地ECC, MID采取本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式。
圖5B簡要表示等效電路，用于評估圖5A中MID的CM輸出。
圖6表示圖5A中MID的典型的通用模式(CM)阻擋性能，表示ECC電感與地線電感 之間的不同值。
圖7A簡要表示MID的另一實(shí)施方式，它的變壓器的線圏疊加纏繞，并在線圈與地線之 間采用接地ECC,其有一個(gè)芯部窗口，其至少部分充填導(dǎo)電介質(zhì)，MID采取本發(fā)明的優(yōu)先實(shí) 施方式。
圖7B是圖7A中MID的俯^見圖。
圖8A簡要表示MID的另一實(shí)施方式，它的變壓器采用接地ECC及同軸電纜，MID采 取本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式。
圖8B是圖8A中MID的剖視圖。
圖9A表示傳統(tǒng)磁模塊的電路，其具有100/1000BASET以太網(wǎng)界面電路，也支持以太網(wǎng) 電源(POE)。
圖9B簡要表示MID的另一實(shí)施方式，它的變壓器采用接地ECC, 并符合本發(fā)明的優(yōu) 先實(shí)施方式，電路釆用本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式。
圖10簡要表示MID的優(yōu)先實(shí)施方式，其電感器采用接地ECC, MID采用本發(fā)明的優(yōu) 先實(shí)施方式。
圖11簡要表示圖1， 3-5A及7A-8B中MID的優(yōu)先實(shí)施方式。
圖12簡要表示MID的優(yōu)先實(shí)施方式，其金屬泄漏量降低，且采用條形電纜。
圖13表示圖10中電感器的優(yōu)先實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
圖1A簡要表示磁感應(yīng)裝置(MID) 100的優(yōu)先實(shí)施方式，其變壓器采用接地導(dǎo)電覆 層(ECC), MID100采取本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式。
MIDIOO可用作各種變壓器，比如通信。MID100最好包括至少一個(gè)主線圏110; 至少一個(gè)次線圏120; —個(gè)芯部130,至少一個(gè)主線圈IIO及至少一個(gè)次線圏120通過它 來磁耦合；還有一個(gè)ECC140。為便于說明，圖1A只表示了主線圈110及次線圈120, 但不限定主線圈及次線圈的數(shù)量，MIDIOO也可以包括多個(gè)主線圈110及/或多個(gè)次線圏 120。
各主線圈110及次線圈120可包括一個(gè)用金屬沉積技術(shù)來形成的絕緣導(dǎo)體，從而沉 積導(dǎo)體，然后再沉積一個(gè)與導(dǎo)體絕緣的絕緣層。金屬沉積技術(shù)可以包括多層金屬沉積。
芯部130可包括一個(gè)磁芯或空氣芯，或者磁芯與空氣芯或其它金屬的組合。ECC140
可以包括下列至少之一固體金屬材料，比如銅或鋁； 一個(gè)金屬網(wǎng)；薄層金屬沉積；一 層導(dǎo)電涂料。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，ECC140與地面150電連接，而且至少部分圍繞芯部 130,但不形成封閉電感環(huán)路。為了防止形成封閉傳導(dǎo)環(huán)路，ECC140最好具有間隙160， 它可以是縱向間隙。間隙160可包括非導(dǎo)電材料或粘接劑。圖1B表示ECC140的剖視 圖及間隙160,圖1B是MID100的剖視圖。
ECC140至少通過下列連接體之一來與地面150電連接 一個(gè)直接連4妄體； 一個(gè)經(jīng) 由電容器的連接體； 一個(gè)經(jīng)由低阻抗電路的連接體。
如圖1B所示，ECC140可完全圍繞芯部130,其重疊部162覆蓋164,間隙160最 好處于162與164之間。
主線圏110與次線圈120沿著芯部，最好限定芯部130的四種類型；芯部170由一 個(gè)主線圈110來圍繞；芯部由一個(gè)次線圏120來圍繞；二個(gè)芯部190與200不由主線圏 110或次線圈120來圍繞。芯部l卯及200處于主線圈110與次線圈120之間。
ECC140至少部分圍繞下列芯部芯部170;芯部180;芯部l卯，ECC140最好在 芯部l卯上與地面150電連接。ECC140無需完全圍繞芯部200。 ECC140可交替地部分 圍繞芯部200,而不是芯部190,從而簡化結(jié)構(gòu)，此時(shí)，ECC140至少在芯部200上與地 面150電連接。
ECC140可在線圈110及120下方或在線圏110及120上方至少圍繞芯部170及180。 或者，ECC140也可以在線圏120上，在線圏IIO及芯部180下方至少圍繞芯部170,或 者也可以在線圈120下方，在線圏110及芯部180上方至少部分圍繞芯部170。
如果ECC140在線團(tuán)IIO下方至少圍繞芯部170,則ECC140最好從ECC140的外 表面向ECC的內(nèi)表面為至少一個(gè)主線圖110所感應(yīng)的表面電流提供感應(yīng)通路，ECC的 外表面靠近主線圈110，而ECC140的內(nèi)表面則靠近芯部130。圖2表示ECC140表面在 MIDI00的剖面上的電流通路。 .
圖2中，201表示主線圈110內(nèi)的電流，比如為順時(shí)針方向。電流201感應(yīng)出電流 210,其在ECC140的外表面上反時(shí)針方向流動(dòng)，然后順時(shí)針方向流向ECC140的內(nèi)表面， 其靠近芯部130。電流210沿著間隙160到達(dá)ECC140的內(nèi)表面，所感應(yīng)出的電流220 沿著ECC140的內(nèi)表面來流動(dòng)。電流220沿著間隙160流回ECC140的外表面。
電流220在ECC140的內(nèi)表面上，在主線圏IIO之下流動(dòng)，其在芯部130內(nèi)產(chǎn)生磁 通。該》茲通沿著芯部130來流通，從而在ECC140的內(nèi)表面上形成表面電流。
參見圖1A,如果ECC140在次線圏120之下至少部分圍繞芯部180,則ECC140最
好為表面電流提供感應(yīng)通路，該電流由芯部130從靠近芯部130的ECC140的內(nèi)表面來感應(yīng)，流向靠近次線圈120的ECC140的外表面。
如果ECC140從線圈上至少部分圍繞芯部170及180,則ECC140最好接觸線圈110 及120的至少部分絕鄉(xiāng)彖層，乂人而防止^茲通乂人主線圏IIO及次線團(tuán)120泄漏。如圖3所示。
地面150最好包括下列至少之一 一個(gè)局域?qū)w底架； 一個(gè)主設(shè)備屏蔽層； 一個(gè)主 設(shè)備殼體； 一個(gè)印刷電路板地平面； 一個(gè)導(dǎo)體板。
主線圈110與次線圈120至少之一可釆用條形電纜， 一般為普通的、圓形的、絕緣 導(dǎo)線，通過粘接來并排緊固在一起，從而形成柔軟的條形。此時(shí)，條形電纜的各導(dǎo)線最 好至少在一處與相鄰的導(dǎo)線電連接，從而在整個(gè)導(dǎo)線上形成導(dǎo)電通路。MID線圈可采用 芯部130的纏繞部。MID100可通過纏繞第一電纜來形成，各導(dǎo)線至少在一處與相鄰的 第一電纜導(dǎo)線電連接，并圍繞ECC140的第一部分，且纏繞第二電纜，各導(dǎo)線至少在一 處與相鄰的第二電纜導(dǎo)線電連接，并圍繞ECC140的第二部分。第一電纜形成主線圈110, 第二電纜形成次線圏120。
參見圖4,該圖簡要表示MID300的優(yōu)先實(shí)施方式，它的變壓器的線圈疊加纏繞， 并采用接地ECC, MID300采取本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式。
MID300還可用作各種變壓器，比如通信。MID300與圖1A所示的MID300的不同 之處在于，線圈互相重疊。在圖4所示的MID300中，主線圈310圍繞部分芯部320, ECC330至少部分圍繞主線圈310,但不形成封閉環(huán)路。次線圏340最好沉積在ECC330 上。主線圏310及次線團(tuán)340可更換，因此，處于ECC330之內(nèi)的線圈310可用作次線 圈，而處于ECC330之外的線圖340則用作主線團(tuán)。
各主線圏310及次線圏340最好包括絕緣導(dǎo)線或絕緣導(dǎo)體，如圖1A的MID100的 線圏110及120所示。
ECC330經(jīng)由連接體來與地面350電連接，用于使圖1A所示的ECC140與圖1A所 示的地面150電連接。地面350最好類似于上述圖1A所示的地面150。
參見圖5A，圖5A簡要表示MID400的另一實(shí)施方式，它的變壓器采用一種接地的 ECC及套管，處于線圏與地線之間，該MID400采取本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式。MID400 也可用作各種變壓器，包括通信。
MID400最好包括下列部件至少一個(gè)主線圈410;至少一個(gè)次線圏420; —個(gè)芯部 430,至少一個(gè)主線圏410及至少一個(gè)次線圏420經(jīng)由它來磁耦合； 一個(gè)ECC440;套管 450及451。至少一個(gè)主線圈410及至少一個(gè)次線圈420最好包4舌絕緣導(dǎo)線或絕緣導(dǎo)體， 即，上述圖1A所示的MID100的線圏IIO及120。 ECC440可包括金屬材泮牛，比如銅或 鋁。 '
為筒化說明，圖5A只示出了一個(gè)主線圈410及一個(gè)次線圈420,但不限定主線圈
及次線圏的數(shù)量，MID400也可以包括多個(gè)主線圈410及/或多個(gè)次線圈420。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，ECC400與地面460電連接，而且在主線圏410及次
線圈420下方至少部分圍繞芯部430,但不形成封閉電感環(huán)路。為了防止形成封閉環(huán)路，
ECC400最好包括一個(gè)間隙470，它可包括一個(gè)縱向間隙。
ECC440最好經(jīng)由導(dǎo)體來與地面460電連接，比如傳導(dǎo)性^L焊材料、傳導(dǎo)性焊接材
料及傳導(dǎo)性粘接劑，或者經(jīng)由一個(gè)類似于用于使圖1A中ECC140與圖1A中地面150連
接的連接體。
地面460最好類似于圖1A所示的地面150。
套管450及451可包括鐵管。套管450及451最好用來分別增大ECC454及455的 阻抗。ECC454處于線圈410與ECC440的地線482之間，而ECC455處于線圈420與 ECC440的地線483之間。
套管451增大了 ECC455的阻抗后，可增大高頻通用型信號阻擋量，因?yàn)橛芍骶€圈 410感應(yīng)出的通用型電流易于在482處進(jìn)入低阻抗區(qū)460，而不是進(jìn)入高阻抗區(qū)ECC45 5 。 同樣，ECC454的阻抗被套管450增大后，可增大高頻通用型信號阻擋量，因?yàn)橛纱尉€ 圈420感應(yīng)出的通用型電流易于在483處進(jìn)入低阻抗區(qū)460,而不是進(jìn)入高阻抗區(qū) ECC454。 ECC454及455的阻抗對CM輸出性能的影響如圖6所示。
參見圖5B,圖5B簡要表示等效電路，用于評估圖5A中MID400的通用型輸出。
圖5B中，Cl表示電容，處于主線圈410與ECC440在主線圈410之下部分之間， C2表示電容，處于次線圏420與ECC440在次線圏420之下部分之間，Ll表示ECC454 的電抗器，L2表示ECC455的電抗器，L3表示粘接劑或接地電極(未圖示)的電抗器， 它用于使ECC440與地線460接地。ECC454與455的電抗器最好具有某些實(shí)際的(消 耗性)部件，尤其在套管450及451包括鐵套管的情況下。為了簡化，以下假設(shè)該消耗 部件可忽略。
圖6表示典型通用型阻擋性能，它在圖5A的MID400中具有圖5B所示的等效電路， 通用型(CM)信號的阻擋采用不同頻率及不同電感值L1， L2， L3。圖6所示的是一種 相對單位，其比率處于Ll與L3之間以及L2與L3之間，而且假設(shè)L1=L2 CM信號阻 擋采用高頻率，其中，電容C1及C2的阻抗大大低于Ll及L2的阻抗，可通過增大L1 與L2 (或L2與L3 )之間的比率來大大增強(qiáng)。
參見圖7A，圖7A簡要表示MID500的另一實(shí)施方式，它的變壓器采用接地ECC， 并具有一個(gè)芯部窗口 ，其至少部分充填導(dǎo)電介質(zhì)，MID500采取本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式， 圖7B是圖7A中MID500的俯4見圖。MID500還可用作各種變壓器，包括通4言應(yīng)用。
圖7A中，MID500安裝在印刷線路板(PCB ) 510上 在MID500中，主線圏520
及次線圈530最好經(jīng)由ECC560內(nèi)外部的孔550,來纏繞在環(huán)形芯540上，如圖7B所示。 主線圈520及次線圏530最好經(jīng)由芯部540來磁耦合。各主線圈520及次線圏530最好 包括上述的絕緣導(dǎo)線或絕緣導(dǎo)體，如圖1A中MID的線圈110及120所示。
主線圈520與次線圈530及芯部540最好安裝在金屬殼的低位570上，該金屬殼用 作ECC560的一部分。ECC560的低位部分570最好與PCB510上的接地片580電接觸， 這樣，ECC560便可經(jīng)由接地片580,來與地線(未圖示)電連接。ECC560最好還包括 一個(gè)上部590,其從上方來覆蓋芯部540。 ECC560最好可包括一個(gè)附加的蓋片(未圖示)， 它從上方來覆蓋線圈520及530,還包括一個(gè)附加層(未圖示)，其處于線圈520及530 與PCB510之間。ECC560最好在整體上包括金屬材料，比如銅或鋁。
間隙600最好處于上部590與下部570之間，乂人而防止在芯部540周圍形成封閉環(huán) 路。間隙600最好處于ECC560的內(nèi)側(cè)，以便降低間隙600處的i茲通泄漏量。
芯部540最好包括一個(gè)封閉通路，該通路是在芯部540內(nèi)限定窗口 610的磁通通路。 窗口 610最好包括環(huán)狀芯540的孔眼。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，窗口610至少部分 充填導(dǎo)電介質(zhì)，從而形成部分ECC560及散熱器，且經(jīng)由傳導(dǎo)片580來與地面相接(未 圖示)。導(dǎo)電媒質(zhì)可包括銅或鋁。
圖8A簡要表示MID700的另一實(shí)施方式，它的變壓器采用4婁地ECC及同軸電纜， MID700采取本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，圖8B是圖8A中MID700的俯-純圖。MID700還 可用作各種變壓器，包括通信應(yīng)用。
MID700中，主線圏710及次線圈720的至少一部分最好包括同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體。為 簡化說明，圖8A所示的各主線團(tuán)710及次線圏720包括一個(gè)同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體。主線團(tuán) 710及次線圈720經(jīng)由磁芯730來磁耦合，為簡化說明，該磁芯形成一種線性開放式芯 部。
ECC740在主線圏710及次線團(tuán)720下方至少部分圍繞芯部730，但在芯部730周圍 不形成封閉電感環(huán)路。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，在MID700內(nèi)采用附加ECC750及751。 ECC750及 751最好包括同軸電纜外屏蔽導(dǎo)體760，其中，在同軸電纜上，在二個(gè)相鄰?fù)S電纜之間 設(shè)有間隙770,如圖8B所示。間隙770用于防止在芯部730周圍形成封閉傳導(dǎo)環(huán)路。圖 8B所示的間隙780處于ECC740內(nèi)。間隙780最好還用于防止在芯部730周圍形成封閉 傳導(dǎo)環(huán)路。
同軸電纜的外屏蔽導(dǎo)體760最好在同軸電纜的相鄰?fù)馄帘螌?dǎo)體760之間，設(shè)置導(dǎo)電
連接體7卯，并在外屏蔽導(dǎo)體760與ECC740之間，設(shè)置導(dǎo)電連接體800,它們最好靠近
間隙770。 ECC740最好經(jīng)由導(dǎo)電連接體(未圖示)，來與地線810連接。
圖1A-3所示的MIDIOO、圖4所示的MID300、圖5A所示的MID400、圖7A及7B 所示的MID500、圖8A及8B所示的MID700最好包括下列部件至少之一普通變壓器； 平衡與非平衡變壓器；電源分配器；電源分裂器；電源合成器；通用型(CM)扼流器； 基于磁感應(yīng)部件的混合裝置；調(diào)制器。
調(diào)制器可采用基于磁感應(yīng)部件的調(diào)制器。
混合裝置可包括一個(gè)平衡及雙平衡混合裝置?；旌涎b置可用于比率頻率(RF)及微 波用途，比:i口 RF 4矣收器。在Ian， Purdie,s Amateur Radio Tutorial Pages的名為"又又平衡 混合器及平衡與非平衡變壓器"的論文中，介紹了混合裝置的使用及應(yīng)用，其網(wǎng)址是 http〃my.integritynet.com.au/purdic/dbl—bal一mix.htm , 或 者
www.micro waves 101 .com/encyclopedia/mixersdoublebalanced.cfm 。
如果MIDIOO、 300、 400、 500及700之一包括一個(gè)變壓器，則MID可包括在以太 網(wǎng)通信系統(tǒng)(未圖示)的線性終端單元(LTU)(未圖示)內(nèi)，其中，LTU可包括一個(gè) RJ45連接器(未圖示)，其與局域網(wǎng)(LAN)磁體相接，RJ45連接器一般用于LAN或 個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(PAN)。在這種場合下，該MID最好包容于/或連接于RJ45連接器內(nèi)，從 而可取代多個(gè)傳統(tǒng)變壓器、自動(dòng)變壓器及CM扼流器，因?yàn)樗谧钃魿M信號方面具有 良好的性能。各MIDIOO、 300、 400、 500及700可降低LTU內(nèi)《茲部件的復(fù)雜性。比如， 圖9A及9B介紹了降低LTU內(nèi)》茲部件高頻應(yīng)用的復(fù)雜性。
與傳統(tǒng)的MID及傳統(tǒng)的MID設(shè)計(jì)相比，各MIDIOO、 300、 400、 500及700可只用 一臺裝置來改善泄漏電感的控制，且可增強(qiáng)通用模式阻擋效果。在各MIDIOO、 300、 400、 500及700中，各接地ECC具有雙功能性，包括(a)將磁通限定到特定空間內(nèi)，從而 在較高的頻率下減小泄漏電感，并增強(qiáng)主線圏與次線圈之間的電磁耦合性，而無需評估 主線圏與次線團(tuán)的位置或內(nèi)部空間；(b)增大通用模式阻擋效果。
圖9A表示傳統(tǒng)磁模塊的電路900,其具有100/1000BASET以太網(wǎng)界面電路，也支 持以太網(wǎng)電源(POE),圖9B簡要表示MID的另一種電路1000，它的變壓器采用接地 ECC， 并符合本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，電路IOOO采用本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式。
POE在當(dāng)今用于數(shù)據(jù)率為每秒IOOMB、每秒1GB ( GBIT/秒)的以太網(wǎng)通信。圖9A 的電路900具有三個(gè)MID，包括一個(gè)線變壓器910,它在數(shù)十MHZ頻率下，CM阻擋 性較低； 一個(gè)CM扼流器920，用于增大數(shù)十MHZ頻率下的CM阻擋性； 一個(gè)自動(dòng)變壓 器930,其具有一個(gè)中心片，用于注入直流電(DC)。自動(dòng)變壓器930用于防止DC電流 穿過CM扼流器920的線圈，從而防止CM扼流器920飽和。線變壓器910、 CM扼流 器920及自動(dòng)變壓器930的芯部由940、950及960來表示。自動(dòng)變壓器930有一個(gè)端子， 用于通用模式信號，包括電阻器970及電容器980。設(shè)有直接地面連接體，用于識別該
R-C端子網(wǎng)絡(luò)與地線990。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，圖9B的電路1000包括一個(gè)MID,其配有主線圈1010 及次線圈1020、 一個(gè)芯部1030、 一個(gè)ECC1040，它經(jīng)由電連接體1050,來與地線1060 電連接或焊接。電路IOOO還有一個(gè)連接體，用于經(jīng)由通用模式端子電阻器1080及電容 器1090,來與地線1070連接。由于經(jīng)由通用模式端子電阻器1080及電容器1090來與 地線1070連接，因而其效果與經(jīng)由圖9A所示電路900的電阻器970及電容器980來與 地線990相接的效果相同。
電路1000具有二種類型的地線連接方式 一種是具有通用模式端子，與地線1070 連接，另一種是與其它地線1060連接，其目的在于增大通用模式阻擋效果。在某些應(yīng)用 中，地線1060及地線1070可具有同一地線。
電路1000最好具有增強(qiáng)的CM信號阻擋能力，因?yàn)閷AN尤其對POE磁應(yīng)用而言， ECC1040及ECC1040與地線1060的連接以及與電路1000的信號MID的連接可取代電 路900的所有三個(gè)MID。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明，采用接地ECC的單個(gè)MID在 IOOMHZ這一頻率下，可產(chǎn)生大于60DB的CM信號阻擋效果，而在1000MHZ ( 1GHZ) 這一頻率下，則可產(chǎn)生大于30DB的CM信號阻擋效果，這里，采用圖9A所示三個(gè)MID 的商用MID在IOOMHZ這一頻率下，只能產(chǎn)生40DB的CM信號阻擋效果，在1GHZ 這一頻率下，只能產(chǎn)生20DB以下的CM信號阻擋效果。根據(jù)本發(fā)明，采用接地ECC的 單個(gè)MID具有結(jié)構(gòu)簡單及成本下降的效果，因而可達(dá)到更好的平衡，其結(jié)果是，與傳統(tǒng) 的MID相比，可增大CM至各種模式(DM)版本的參數(shù)。
電路900與IOOO之間在CM信號阻擋性能的顯著不同表明，單純4吏MID接地，不 足以達(dá)到良好的CM信號阻擋效果。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如圖1A, 1B, 3-5B及7A-8B所述， 通過在MID內(nèi)設(shè)置ECC,并使ECC與地線電連接，可顯著改善MID的CM信號阻擋效 果。
圖10簡要表示MID的優(yōu)先實(shí)施方式，其電感器1100采用接地ECC,而且MID采 用本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式。
電感器1100最好包括下列部件線圏1110; —個(gè)芯部，比如磁芯1120; ECC1130。 ECC1130至少部分圍繞芯部1120,但不形成封閉傳導(dǎo)環(huán)路，線圈1110纏繞在ECC1130 上。線圏1110可包括類似于上述圖1A中MID100的線圏IIO及120的絕緣導(dǎo)線或絕緣 導(dǎo)體。
在某些實(shí)施方式中，ECC1130可以是浮動(dòng)的，即，與地線脫離，從而可防止》茲通從
芯部1120及線團(tuán)1110泄漏。
ECC1130也可以與地線1140傳導(dǎo)性連接，從而進(jìn)一步進(jìn)行電屏蔽?？衫檬箞D1A
中ECC140與圖1A中地線150電連接的連接體，來與地線1140連接。地線1140最好 類似于上述圖1A的地線150。
圖1A-3所示的ECC140、圖4所示的ECC330、圖5A所示的ECC440、圖7A及7B 所示的ECC560、圖8A及8B所示的ECC740及750、圖9B所示的ECC1040、圖10所 示的ECC1130可以采取各種適當(dāng)?shù)姆绞剑▊鲗?dǎo)網(wǎng)、 一層或多層傳導(dǎo)漆或其它傳導(dǎo)沉 積物、傳導(dǎo)平面等。ECC140、 330、 440、 560、 740、 750、 1040及1130可通過沉積多 層金屬或通過電化學(xué)成形，來與各線圈聯(lián)用。
圖11簡要表示圖1, 3-5A及7A-8B中MID的優(yōu)先實(shí)施方式。
圖11的方法可用來在磁感應(yīng)裝置內(nèi)降低泄漏電感，從而增強(qiáng)CM信號的阻擋效果。 圖11所示的該方法最好包括提供(步驟1200)至少一個(gè)主線圈及至少一個(gè)次線圏； 至少部分圍繞(步驟1210)芯部，至少一個(gè)主線圏及至少一個(gè)次線團(tuán)經(jīng)由它且通過ECC 來磁耦合，但不形成封閉的導(dǎo)電環(huán)路；將ECC與地面電連接(步驟1220 )。
圖12簡要表示MID的優(yōu)先實(shí)施方式，其金屬泄漏量降低，且采用條形電纜。
圖12所示的方法最好提供(步驟1300) —個(gè)條形電纜；使各導(dǎo)線在至少一個(gè)部位 上，與條形電纜上的相鄰導(dǎo)線電連接(步驟1310)，從而在條形電纜的整個(gè)導(dǎo)線周圍形 成導(dǎo)電通路；在磁感應(yīng)裝置的芯部周圍包繞(步驟1320)條形電纜，A/v而形成磁感應(yīng)裝 置的導(dǎo)電線圈。
圖13表示圖10中電感器1100的優(yōu)先實(shí)施方式。
圖13所示的方法可用于降低感應(yīng)器1100內(nèi)的電感泄漏。圖13所示的方法最好由 ECC來至少部分圍繞(步驟1400)芯部，但不形成封閉的傳導(dǎo)環(huán)路，并在ECC上纏繞 (步驟1410)導(dǎo)線。
以上結(jié)合各實(shí)施方式，說明了本發(fā)明的各種特性，但也可組合這些實(shí)施方式。相反， 結(jié)合各實(shí)施方式來說明的本發(fā)明的各種特性也可以組合這些實(shí)施方式或單獨(dú)說明。 業(yè)內(nèi)人士可知，本發(fā)明不限于上述內(nèi)容，而由所列權(quán)利要求范圍來規(guī)定。
權(quán)利要求
1、一種磁感應(yīng)裝置(MID)，包括至少一個(gè)主線圈；至少一個(gè)次線圈；以及一個(gè)電感殼體(ECC)，與地面電連接，而且至少部分圍繞，但不形成封閉電感環(huán)路，一個(gè)芯部，至少一個(gè)主線圈及至少一個(gè)次線圈通過它來磁耦合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁感應(yīng)裝置，其特征在于，ECC至少部分圍繞下列芯部 至少由一個(gè)主線圈來圍繞的一個(gè)芯部；至少由一個(gè)次線團(tuán)來圍繞的一個(gè)芯部；至少處于 主線圏與次線圏之間的 一 個(gè)芯部。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁感應(yīng)裝置，其特征在于，ECC圍繞芯部，該芯部至少 由一個(gè)主線團(tuán)在線圈下方來圍繞，從而從ECC的外表面向ECC的內(nèi)表面為至少一個(gè)主 線圈所感應(yīng)的表面電流提供感應(yīng)通路，ECC的外表面至少靠近主線團(tuán)，而ECC的內(nèi)表 面則靠近芯部。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁感應(yīng)裝置，其特征在于，ECC圍繞芯部，該芯部至少 由一個(gè)次線圈在線圏下方來圍繞，從而從ECC的內(nèi)表面向ECC的外表面為》茲通所感應(yīng) 的表面電流提供感應(yīng)通路，ECC的內(nèi)表面靠近芯部，而ECC的外表面則靠近次線圈。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁感應(yīng)裝置，其特征在于，ECC圍繞芯部，該芯部至少 由一個(gè)主線圏來圍繞，而且芯部由一個(gè)次線圈從線圈上方來圍繞，并接觸線圏的至少部' 分絕緣層，從而防止磁通從主線團(tuán)泄漏。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l-5之一所述的磁感應(yīng)裝置，其特征在于，ECC至少通過下列連接 體之一來與地面電連接 一個(gè)直接連接體； 一個(gè)經(jīng)由電容器的連接體； 一個(gè)經(jīng)由低阻抗 電路的連接體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l-6之一所述的磁感應(yīng)裝置，其特征在于，地面包括下列至少之一 一個(gè)局域?qū)w底架； 一個(gè)主設(shè)備屏蔽層； 一個(gè)主設(shè)備殼體； 一個(gè)印刷電路板地平面；一 個(gè)導(dǎo)體板。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l-7之一所述的磁感應(yīng)裝置，其特征在于，包括下列部件至少之一 一個(gè)變壓器； 一個(gè)轉(zhuǎn)換器； 一個(gè)電源分配器； 一個(gè)電源分裂器； 一個(gè)電源合成器； 一個(gè) 通用模式(CM)扼流器； 一個(gè)基于磁感應(yīng)部件的混合裝置； 一個(gè)調(diào)制器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l-8之一所述的磁感應(yīng)裝置，其特征在于，ECC至少在局域處，沿 著芯部至少與地面電連接，芯部至少處于 一 個(gè)主線圈與 一 個(gè)次線圏之間。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的磁感應(yīng)裝置，其特征在于，芯部包括一個(gè)封閉通 路，用于在芯部內(nèi)形成窗口的磁通，在窗口內(nèi)至少部分充填導(dǎo)電介質(zhì)，從而形成一個(gè)散 熱器，且與地面相接。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l-10之一所述的磁感應(yīng)裝置，其特征在于，主線圈至少之一與次 線圏至少之一包括一個(gè)條形電纜，其中，各導(dǎo)線在至少一個(gè)部位上，與奈形電纜的相鄰 導(dǎo)線電連接，從而在條形電纜的各導(dǎo)線上形成一個(gè)導(dǎo)電通路。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1-11之一所述的磁感應(yīng)裝置，其特征在于，主線圈至少之一與次 線圏至少之一包括一個(gè)用金屬沉積技術(shù)來形成的絕緣導(dǎo)體，從而沉積導(dǎo)體，然后再沉積 一個(gè)與導(dǎo)體絕緣的絕緣層。
13、 根據(jù)權(quán)利要求l-12之一所述的磁感應(yīng)裝置，其特征在于，主線圏的至少一部分 與至少一個(gè)次線圈包括一個(gè)同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體，磁感應(yīng)裝置還包括一個(gè)ECC,其包括一個(gè)同軸電纜外屏蔽導(dǎo)體，同軸電纜不在芯部周圍形成封閉的導(dǎo)電環(huán)路。
14、 一種磁感應(yīng)裝置，包括一個(gè)主線困，包括一個(gè)第一條形電纜，其中，各導(dǎo)線在至少一個(gè)部位上，與第一條 形電纜上的相鄰導(dǎo)線電連接，從而在第一條形電纜的整個(gè)導(dǎo)線周圍形成導(dǎo)電通路；以及一個(gè)次線圏，包括一個(gè)第二條形電纜，其中，各導(dǎo)線在至少一個(gè)部位上，與第二條 形電纜上的相鄰導(dǎo)線電連接，從而在第二條形電纜的整個(gè)導(dǎo)線周圍形成導(dǎo)電通路。
15、 一種線路終端裝置(LTU),用于以太網(wǎng)通信，并包括權(quán)利要求1-14之一所述 的^f茲感應(yīng)裝置。
16、 一種導(dǎo)體，包括一個(gè)導(dǎo)電覆層(ECC),其至少部分圍繞芯部，但不形成封閉的導(dǎo)電環(huán)路；以及 一個(gè)圍繞ECC的導(dǎo)電線圈。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的導(dǎo)體，其特征在于，ECC接地。
18、 一種方法，用于在磁感應(yīng)裝置內(nèi)降低泄漏電感，并增強(qiáng)通用模式(CM)信號 的阻擋效果，該方法包括提供至少一個(gè)主線圈及至少一個(gè)次線圈；至少部分圍繞芯部，至少 一個(gè)主線圏及至少 一個(gè)次線圏經(jīng)由它且通過導(dǎo)電覆層 (ECC)來磁耦合，但不形成封閉的導(dǎo)電環(huán)路；以及 將ECC與地面電連接。
19、 一種方法，用于降低磁感應(yīng)裝置內(nèi)的金屬損失，該方法包括提供一個(gè)條形電纜；使各導(dǎo)線在至少一個(gè)部位上，與條形電纜上的相鄰導(dǎo)線電連接，從而在條形電纜的整個(gè)導(dǎo)線周圍形成導(dǎo)電通路；以及在磁感應(yīng)裝置的芯部周圍包繞條形電纜，從而形成磁感應(yīng)裝置的導(dǎo)電線圈。
20、 一種方法，用于在磁感應(yīng)裝置內(nèi)降低泄漏電感，該方法包括 用導(dǎo)電覆層(ECC)來至少部分圍繞芯部，但不形成封閉的導(dǎo)通環(huán)路；以及 在ECC上巻繞導(dǎo)電線圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁感應(yīng)裝置(MID)100。該MID包括至少一個(gè)主線圈110；至少一個(gè)次線圈120；一個(gè)電感覆層(ECC)140，其與地面電連接，而且至少部分圍繞，但不形成封閉電感環(huán)路，芯部130，至少一個(gè)主線圈及至少一個(gè)次線圈通過它來磁耦合。相關(guān)裝置及方法也描述。
文檔編號H01F27/08GK101164126SQ200580042520
公開日2008年4月16日 申請日期2005年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者亞歷克斯·阿克塞爾羅德, 澤夫·什皮羅 申請人:先進(jìn)磁解決方案有限公司