專利名稱：電感電容濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LC(電感電容)濾波器，特別涉及一種利用電容器和電感器之間的串聯(lián)諧振的LC濾波器，從而在特定頻率實(shí)現(xiàn)強(qiáng)的衰減，并且在高頻范圍保持其效果。
在LC濾波器中，具有疊層LC濾波器，其包括通過(guò)把具有用于線圈和用于電容器的電極圖案的陶瓷片相重疊而形成的陶瓷線圈部分和電容器部分。
作為疊層LC濾波器的一個(gè)例子，日本未審查專利申請(qǐng)公告第10-13180號(hào)和10-200357號(hào)中公開一種具有

圖12中所示的等效電路的結(jié)構(gòu)。在該等效電路中，兩個(gè)線圈L1和L2在端子12a和12b之間相串聯(lián)，并且由線圈L1和L2之間的互感M所構(gòu)成的等效線圈L3、電容器C以及用于調(diào)節(jié)諧振頻率的小線圈(小電感器)L4在兩個(gè)線圈L1和L2的節(jié)點(diǎn)和“地”之間相串聯(lián)。
如圖12中所示，如果線圈L1和L2之間的互感M為正，則該等效意味著線圈L1和L2的節(jié)點(diǎn)和“地”之間存在負(fù)電感(-M)(等效線圈L3)。因此，諧振頻率可以通過(guò)形成與電容器C相串聯(lián)的小線圈(小電感)L4而調(diào)節(jié)。
如圖13所示，如果線圈L1和L2之間的互感M為負(fù)，該等效意味著在線圈L1和L2的節(jié)點(diǎn)與“地”之間存在正電感(+M)，并且該正電感與電容器C產(chǎn)生串聯(lián)諧振。在這種情況下，諧振頻率可以通過(guò)調(diào)節(jié)正電感與電容器C和/或線圈L1和L2之間的耦合狀態(tài)而調(diào)節(jié)。
但是，在上述LC濾波器的情況下，在特定的諧振頻率，通過(guò)電感和電容之間的諧振可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)的衰減，但是在該諧振點(diǎn)之后，與電容器串聯(lián)連接的電感增加了阻抗，使得由該電容器所產(chǎn)生的作用變得不足。這產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題，即上述LC濾波器不能在寬的頻率范圍上具有足夠的衰減，而在特定頻率上具有足夠的衰減效果。
并且，在常規(guī)的LC疊層LC濾波器中，構(gòu)成線圈部分和電容器部分的電極圖案是分別考慮到其特性而設(shè)計(jì)的，使其具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中印有電極的陶瓷片按照預(yù)定的次序相重疊，并且磁通量通過(guò)用于電容器的電極(電容器電極)，即，電容器電極被設(shè)置為阻止磁通量。結(jié)果，產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題，即，在電容器電極中出現(xiàn)渦流，并且該渦流損耗減小了電感。
在適用于大電流的常規(guī)電感器中，具有通過(guò)把漆包銅線繞在鐵環(huán)芯上而形成的電感器。為了利用這種電感器構(gòu)成LC濾波器，需要分離設(shè)置電容器。這產(chǎn)生如下問(wèn)題，即，元件的數(shù)目增加，并且由于L和C通過(guò)連接分離元件而連接，從而產(chǎn)生寄生電容和殘留電感，導(dǎo)致不足的衰減特性。
相應(yīng)地，本發(fā)明的一個(gè)目的是解決上述問(wèn)題，并且提供一種LC濾波器，其中寄生電容和殘留電感較小，并且通過(guò)由等效產(chǎn)生的互感、殘留電感以及電容產(chǎn)生串聯(lián)諧振，能夠在特定頻率獲得強(qiáng)的衰減特性，并且通過(guò)把兩個(gè)線圈之間耦合系數(shù)設(shè)置到一個(gè)數(shù)值，使得這兩個(gè)線圈之間的耦合消除任何殘留電感，把該衰減特性保持到高頻范圍。該LC濾波器還可以用于大電流的應(yīng)用設(shè)備中。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第一方面的疊層LC噪音濾波器包括磁體和兩個(gè)置于磁體中的線圈，其通過(guò)把金屬片形成螺旋形狀而確定，并且相串聯(lián)，以便于在它們之間產(chǎn)生互感。電容器極板具有這樣的形狀，當(dāng)從其軸向方向上看去，該形狀包含在線圈的形狀范圍內(nèi)，使得不干擾由該線圈所產(chǎn)生的磁通量，該電容器極板置于磁體中的兩個(gè)線圈的連接點(diǎn)附近，使得該電容器極板至少一部分與線圈的一部分相對(duì)。
當(dāng)把通過(guò)將金屬片形成為螺旋形狀而確定的兩個(gè)線圈相互串聯(lián)以產(chǎn)生互感，并且把從軸向方向上看去包含在線圈形狀內(nèi)的電容器極板放置在兩個(gè)線圈連接點(diǎn)附近，以便于與線圈的一部分相對(duì)時(shí)，確定線圈的金屬片也作為電容器電極。這使得元件的數(shù)目減少，并且不需要除了線圈之外單獨(dú)形成電容器，導(dǎo)致殘留電感減小為一個(gè)較低數(shù)值。
并且，由于電容器極板具有從其軸向看去時(shí)包含在線圈的形狀內(nèi)的形狀，即，當(dāng)俯視時(shí)，該形狀不延伸到所述線圈的平面形狀(突出形狀)之外，因此在線圈之間產(chǎn)生的磁通量不可能通過(guò)電容器極板。這防止了由于渦流損耗所造成電感的下降，并且可以獲得較大的電感。
另外，通過(guò)把兩個(gè)線圈之間的互感設(shè)置為正或負(fù)，可以獲得高頻范圍的良好衰減特性，并且還由串聯(lián)諧振獲得在特定頻率上的強(qiáng)衰減。
在本發(fā)明的LC濾波器中，對(duì)于電容器極板的特性形狀或數(shù)目沒(méi)有特殊的限制。電容器極板的形狀和數(shù)目可以根據(jù)應(yīng)用自由選擇。
并且，在本發(fā)明的LC濾波器中，對(duì)于兩個(gè)線圈的匝數(shù)沒(méi)有特殊的限制，兩個(gè)線圈的匝數(shù)可以根據(jù)應(yīng)用自由選擇。
如果本發(fā)明的LC濾波器在兩個(gè)線圈之間具有太大的耦合系數(shù)，不能獲得構(gòu)成分布常量元件的T型濾波器的效果，但是僅僅會(huì)導(dǎo)致單個(gè)耦合線圈的特性。因此，需要把兩個(gè)線圈之間的耦合系數(shù)調(diào)整為一個(gè)適應(yīng)的數(shù)值。從使得諧振頻率能夠被調(diào)節(jié)而不犧牲衰減特性的觀點(diǎn)來(lái)看，最好把兩個(gè)線圈之間的耦合系數(shù)設(shè)置為從-0.1到+0.1的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的LC濾波器包括磁體和通過(guò)把金屬片形成為螺旋形狀而確定的兩個(gè)線圈，其相串聯(lián)以產(chǎn)生互感，并且置于該磁體中在其軸向方向上排列，使得兩個(gè)線圈的中軸基本上相同。電容器極板具有這樣的形狀，當(dāng)從其軸向方向上看去，該形狀包含在線圈形狀之內(nèi)，使得不干擾由該線圈產(chǎn)生的磁通量，該電容器極板置于磁體中的兩個(gè)線圈之間，使得至少電容器極板的一部分與線圈的一部分相對(duì)。
通過(guò)把將金屬片形成為螺旋形狀而確定的兩個(gè)線圈設(shè)置為在其軸向方向上排列，使得兩個(gè)線圈的中軸基本上相同，并且通過(guò)把電容器極板置于(插入)兩個(gè)線圈之間，可以提供具有類似于根據(jù)第一方面的LC濾波器的效果的LC濾波器，并且具有更加特殊的結(jié)構(gòu)。這使得本發(fā)明具有高效。
根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)方面的LC濾波器包括磁體和兩個(gè)線圈，其通過(guò)把金屬片形成為螺旋形狀而確定，其相串聯(lián)以在它們之間產(chǎn)生互感，并且置于磁體中，在與線圈的軸向方向正交的方向上相互偏移。電容器極板具有這樣的形狀，當(dāng)從其軸向方向上看去，該形狀包含在線圈形狀之內(nèi)，使得不干擾由該線圈產(chǎn)生的磁通量，該電容器極板置于磁體中的兩個(gè)線圈的連接點(diǎn)附近，使得至少電容器極板的一部分與線圈的一部分相對(duì)。
如上文所述，通過(guò)把兩個(gè)線圈設(shè)置為在與線圈的軸向方向正交的方向上相互偏移，使得當(dāng)從軸向方向上看該線圈時(shí)，該線圈相互鄰近，并且通過(guò)把具有不干擾由線圈所產(chǎn)生磁通量的形狀的電容器極板置于兩個(gè)線圈的連接點(diǎn)附近，可以提供一種具有類似于根據(jù)第一方面的LC濾波器的效果的LC濾波器，并且具有更加特定的結(jié)構(gòu)。這使得本發(fā)明具有高效。
在本發(fā)明的LC濾波器中，最好該磁體是由通過(guò)把樹脂與磁粉相混合而獲得的磁性樹脂所構(gòu)成。
通過(guò)利用把樹脂與磁粉相混合而獲得的磁性樹脂作為磁體，通過(guò)注模方法等等可以形成具有兩個(gè)線圈和電容器極板嵌入在磁體(磁性樹脂)中的結(jié)構(gòu)的LC濾波器，并且有效形成高電感LC濾波器，這使得本發(fā)明具有高效。
圖下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具體描述中，本發(fā)明的上述和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，其中圖1A和1B為示出根據(jù)第一實(shí)施例的LC濾波器，其中圖1A為正視圖，圖1B為俯視圖；圖2A和圖2B為示出構(gòu)成根據(jù)第一實(shí)施例的LC濾波器的線圈，其中圖2A為正視圖，圖2B為俯視圖；圖3為示出構(gòu)成根據(jù)第一實(shí)施例的LC濾波器的電容器極板的俯視圖；圖4為示出根據(jù)第一實(shí)施例的LC濾波器的等效電路的示意圖；圖5A和5B為示出根據(jù)第二實(shí)施例的LC濾波器，其中圖5A為正視圖，圖5B為俯視圖；圖6A和圖6B為示出構(gòu)成根據(jù)第二實(shí)施例的LC濾波器的線圈，其中圖6A為正視圖，圖6B為俯視圖；圖7為示出根據(jù)第二實(shí)施例的LC濾波器的等效電路的示意圖；圖8A和圖8B為示出根據(jù)第三實(shí)施例的LC濾波器，其中圖8A為正視圖，圖8B為俯視圖；圖9A和圖9B為示出構(gòu)成根據(jù)第三實(shí)施例的LC濾波器的線圈，其中圖9A為正視圖，圖9B為俯視圖10為示出構(gòu)成根據(jù)第三實(shí)施例的LC濾波器的電容器極板的俯視圖；圖11為示出磁通量通過(guò)根據(jù)第三實(shí)施例的LC濾波器的線圈的方向的示意圖；圖12為示出常規(guī)LC濾波器的等效電路的示意圖；以及圖13為示出另一種常規(guī)LC濾波器的等效電路的示意圖。
第一實(shí)施例下面將參照?qǐng)D1A至圖4具體描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LC濾波器。
如圖1A和1B中所示，該LC濾波器具有一種結(jié)構(gòu)，其中在磁體11中嵌入相串聯(lián)并且在其軸向方向上排列的兩個(gè)線圈L1和L2，使得兩個(gè)線圈的中軸基本上相同，或者同軸放置，并且由用于形成電容的金屬片所形成的電極(電容器極板)10插入在兩個(gè)線圈L1和L2之間，以?shī)A在其中，并且連接到線圈L1的一端的外部端子(線圈端)12a、連接到線圈L2的一端的外部端子(線圈端)12b以及連接到電容器極板10用于接地的接地端13都被設(shè)置為暴露在磁體11外部。
如圖2A和2B所示，通過(guò)把具有0.25毫米厚度以及2.0毫米寬度的長(zhǎng)條片狀(條形)絕緣涂層導(dǎo)體纏繞使得線圈L1和L2被形成為分別具有10毫米的外徑以及6毫米的內(nèi)徑的線圈。線圈L1和L2的總匝數(shù)為10在上側(cè)的5匝構(gòu)成線圈L1，并且在下側(cè)的5匝構(gòu)成線圈L2。
如圖3中所示，電容器極板10是通過(guò)把金屬片做成在俯視時(shí)包含在線圈L1和L2的平面形狀中的形狀而形成，并且電容器極板10的主要部分基本上與線圈L1和L2的每一個(gè)具有相同的平面形狀(基本上為馬蹄形狀)。在電容器極板10的外圍部分上的預(yù)定位置，形成構(gòu)成接地端13的凸起用于連接到地。
在第一實(shí)施例的LC濾波器中，縫隙G提供在線圈L1和L2之間，用于調(diào)節(jié)線圈L1和L2之間的耦合度，并且用于保證具有插入電容器極板的空間。在第一實(shí)施例中，縫隙G的尺寸被設(shè)置為大約1毫米。
另外，在第一實(shí)施例的LC濾波器中，具有與線圈L1和L2相同內(nèi)徑和外徑以及0.25毫米的厚度的樹脂盤14被插入到縫隙G中并且置于插入到縫隙G的電容器極板10的一側(cè)(上表面?zhèn)?，以調(diào)節(jié)線圈L1和L2之間的耦合度。
采用通過(guò)把樹脂與鐵粉這樣的磁粉相混合而獲得的樹脂基磁性材料(磁性樹脂)作為磁體11。通過(guò)把該磁性樹脂注模，并且把上述線圈L1和L2、電容器極板10以及樹脂盤14保持在預(yù)定位置，而形成圖1A和1B中所示的LC濾波器。
在第一實(shí)施例的LC濾波器中，由串聯(lián)的線圈L1和L2所產(chǎn)生的磁通量的方向相同，并且它們之間的互感(M)為正。
同時(shí)，線圈L1和L2之間的耦合度可以通過(guò)如下的方法控制(1)調(diào)節(jié)兩個(gè)線圈L1和L2之間的距離(上述縫隙G)的方法。
(2)在兩個(gè)之間提供具有不同磁導(dǎo)率的層面的方法。
(3)改變磁體11的特性和方法(例如，改變磁體的類型或組成)。
在第一實(shí)施例中，采用上述方法(1)和(2)。
具體來(lái)說(shuō)，在第一實(shí)施例的LC濾波器中，線圈L1和L2之間的耦合度是通過(guò)把線圈L1和L2之間的距離設(shè)置為1毫米，并且把非磁性的樹脂盤14插入在線圈L1和L2之間的縫隙G中而調(diào)節(jié)的。
在具有上述特點(diǎn)的LC濾波器中，由于插入在兩個(gè)串聯(lián)的線圈L1和L2之間的電容器極板10在俯視時(shí)具有與線圈L1和L2基本相同的形狀(馬蹄形)，因此在線圈L1和L2周圍產(chǎn)生的磁通量不被電容器極板10所干擾，即，沒(méi)有磁通量通過(guò)導(dǎo)電材料。這樣避免了渦流損耗的出現(xiàn)，并且獲得高電感。
由于插入在兩個(gè)線圈L1和L2之間并且隔著磁性層11a與線圈L1和L2相對(duì)的電容器極板10具有與通過(guò)纏繞長(zhǎng)條片狀(條形)的絕緣涂層導(dǎo)體而形成的線圈L1和L2相同的平面形狀，因此可以在線圈L1和L2之間獲得寬的相對(duì)表面，這還做為電容器極板，并且該電容器極板10能夠獲得大電容。在此，通過(guò)調(diào)節(jié)電容器極板10的形狀或尺寸，或者通過(guò)調(diào)節(jié)所提供的電容器極板10的數(shù)目可以容易地進(jìn)行電容調(diào)節(jié)。
并且，由于該電容器是由線圈L1和L2和電容器極板10所形成的，因此電容器不需要分開連接，這與LC濾波器由獨(dú)立的電感器和電容器所形成的情況不同。明顯地減少了由于線圈L1和L2與電容器的連接而產(chǎn)生的殘留電感。
上述第一實(shí)施例的LC濾波器的等效電路在圖4中示出。由于線圈L1和L2之間的互感為正，該等效意味著線圈L1和L2的節(jié)點(diǎn)與“地”之間存在負(fù)電感(-M)。因此，在第一實(shí)施例的LC濾波器的等效電路中，該電感(-M)、殘留電感(ESL等效串聯(lián)電感)以及電容(C)形成串聯(lián)電路。
本質(zhì)上，在殘留電感和電流相串聯(lián)的電路中，出現(xiàn)串聯(lián)諧振，在諧振點(diǎn)處衰減增加，但是在諧振點(diǎn)之外，由于阻抗增加導(dǎo)致衰減降低。
但是，由于第一實(shí)施例的LC濾波器被構(gòu)成為使得負(fù)電感(-M)相串聯(lián)，因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)線圈之間的耦合度而消除殘留電感(ESL)，使得負(fù)電感(-M)等于等效電路中的殘留電感(ESL)。通過(guò)抑制串聯(lián)諧振的發(fā)生，使得LC濾波器的形成具有高頻范圍的衰減效果。
如上文所述，不但改變線圈L1和L2之間的耦合度，而且調(diào)節(jié)電容，使得頻率范圍的改變可以產(chǎn)生殘留電感抑制效果。
在此，測(cè)量上述第一實(shí)施例的LC濾波器的特性。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，該LC濾波器的電感約為1.7μH。
并且，當(dāng)在這兩個(gè)線圈中的僅僅一個(gè)線圈(L1或L2)由包含與磁體11相同的磁粉的同樣樹脂所注模的情況，該電感約為0.8μH。
因此，兩個(gè)線圈之間的互感被證實(shí)為約0.05μH，并且耦合系數(shù)約為0.06。
具體來(lái)說(shuō)，由于僅僅一個(gè)線圈L1或L2的電感為0.8μH，并且整個(gè)LC濾波器的電感值(總L值)為1.7μH，假設(shè)線圈L1和L2的電感值分別為XL1和XL2，并且兩個(gè)線圈之間的互感值為M，得出總L=1.7μH=(XL1+M)+(XL2+M)=(0.8μH+M)+(0.8μH+M)即，互感M證實(shí)為0.05μH。
因此，第一實(shí)施例的LC濾波器具有一種結(jié)構(gòu)，使得-0.05μH的電感(線圈L1和L2的節(jié)點(diǎn)與“地”之間的負(fù)電感(-M))與電容器和殘留電感相串聯(lián)。
同時(shí)，在第一實(shí)施例的LC濾波器中，由于樹脂盤14被插入到縫隙中，以便于與電容器極板10相重疊，兩個(gè)線圈L1和L2之間的耦合度為低。
另外，在第一實(shí)施例的LC濾波器中，盡管沒(méi)有測(cè)量ESL的數(shù)值，但是ESL的數(shù)值比0.05μH小得多，使得在第一實(shí)施例的LC濾波器中沒(méi)有諧振產(chǎn)生。
并且，外端子(線圈端)12a和12b與接地端13之間測(cè)量的電容為22pF。
接著，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量LC濾波器的傳輸衰減。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，從約50MHz開始以60dB/十倍(decade)的速度衰減，并且在100MHz獲得40dB的衰減。并且，約從200MHz觀察到20dB/十倍速度的衰減特性，并且在300MHz獲得約50dB的衰減。
為了比較，制造沒(méi)有在線圈L1和L2之間插入樹脂盤14的LC濾波器(對(duì)比例)，并且測(cè)量其特性。該對(duì)比例的LC濾波器的電感為2.3μH，互感為0.35μH，并且耦合系數(shù)為0.44。
在該LC濾波器的對(duì)比例中，約從70MHz開始衰減，但是衰減速度約為20dB/十倍，即不能夠獲得與上述第一實(shí)施例情況中那樣大的衰減效果。這得出，當(dāng)兩個(gè)線圈L1和L2之間的耦合度太高時(shí)，連接在T型濾波器結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)線圈表現(xiàn)出象一個(gè)線圈那樣的特性。
如上文所述，在具有本發(fā)明的特征的LC濾波器中，從允許調(diào)節(jié)諧振頻率而不犧牲衰減特性的觀點(diǎn)來(lái)看，一般優(yōu)選把兩個(gè)線圈之間的耦合系數(shù)設(shè)置為從-0.1到+0.1的范圍內(nèi)。
第二實(shí)施例下面將參照?qǐng)D5A至7具體描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的LC濾波器。
在第二實(shí)施例LC濾波器中與上述第一實(shí)施例的情況相同，兩個(gè)線圈L1和L2被形成為分別具有10毫米的外徑、6毫米的內(nèi)徑、以及由具有0.25毫米厚度和2.0毫米寬度的長(zhǎng)條片狀(條形)的絕緣涂層導(dǎo)體纏繞的5匝。兩個(gè)線圈L1和L2被設(shè)置為中軸相同，但是在第二實(shí)施例的LC濾波器中，當(dāng)對(duì)其施加電流時(shí)，線圈L1和L2被連接使得流過(guò)兩個(gè)線圈的電流方向相反。即，在第二實(shí)施例的LC濾波器中，線圈L1和L2被構(gòu)成為使得在兩個(gè)線圈中的纏繞方向相反。
在線圈L1和L2之間的縫隙G中，插入具有與上述第一實(shí)施例(參見圖3)的LC濾波器相同的結(jié)構(gòu)和形狀的電容器極板10。
對(duì)于其它結(jié)構(gòu)、制造方法等等，第二實(shí)施例的LC濾波器與上述第一實(shí)施例的LC濾波器相同，因此將省略其說(shuō)明并采用第一實(shí)施例的相應(yīng)部分的說(shuō)明，以避免重復(fù)。
在圖5A至6B(第二實(shí)施例)中，標(biāo)記有與圖1A至3(第一實(shí)施例)相同的參考標(biāo)號(hào)的部分表示與圖1A至3(第一實(shí)施例)相同或等價(jià)部分。
在第二實(shí)施例的LC濾波器中，在兩個(gè)線圈L1和L2之間產(chǎn)生的磁通量的方向相反，并且它們之間的互感為負(fù)，即，-M。
由于線圈L1和L2之間的互感(M)為負(fù)，這意味著線圈L1和L2的節(jié)點(diǎn)與“地”之間存在正電感(+M)。因此，該電感(+M)、殘留電感(ESL)、以及電容(C)在第二實(shí)施例的LC濾波器中形成串聯(lián)電路。
相應(yīng)地，在第二實(shí)施的LC濾波器中，通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)線圈L1和L2之間的耦合度而改變互感(-M)，可以改變諧振點(diǎn)，并且增加在特定頻率中的衰減效果。
與第一實(shí)施例的情況相同，例如通過(guò)改變線圈L1和L2之間的的縫隙G，改變磁體11的特性，在線圈L1和L2之間插入具有不同磁導(dǎo)率的層面(第一實(shí)施例的樹脂盤)等等方法，可以容易地對(duì)線圈L1和L2之間的耦合度進(jìn)行調(diào)節(jié)。并且，通過(guò)調(diào)節(jié)電容器極板的尺寸、形狀或數(shù)目，可以容易地執(zhí)行電容的調(diào)節(jié)。通過(guò)如此調(diào)節(jié)線圈L1和L2耦合度和電容，可以改變能夠獲得殘留電感抑制效果的頻率范圍。
在此，測(cè)量上述第二實(shí)施的LC濾波器的特性。當(dāng)在兩個(gè)線圈中的僅僅一個(gè)線圈(L1或L2)由與磁體11相同的包含磁粉的樹脂模制而成的狀態(tài)中，所測(cè)量的電感約為0.8μH。
并且，上述第二實(shí)施例的LC濾波器的電感約為1.5μH。因此，兩個(gè)線圈之間的互感被證實(shí)為約-0.05μH，并且耦合系數(shù)被證實(shí)為約-0.06。
因此，第二實(shí)施例的LC濾波器具有一種結(jié)構(gòu)，使得+0.05μH的電感(線圈L1和L2的節(jié)點(diǎn)與“地”之間的正電感(+M))與電容器和殘留電感相串聯(lián)。
外端子(線圈端)12a和12b與接地端13之間測(cè)量的電容為22pF。
接著，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量LC濾波器的傳輸衰減。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，約從50MHz開始衰減，并且在100MHz出現(xiàn)衰減峰值，然后保持約50dB的衰減為了比較，制造沒(méi)有在線圈L1和L2之間插入樹脂盤14的LC濾波器(第二對(duì)比例)，并且測(cè)量其特性。該對(duì)比例的LC濾波器的電感為1.0μH，互感為-0.3μH，并且耦合系數(shù)為-0.38。
線圈端與接地端之間測(cè)量的電容為22pF。約在40MHz開始衰減，并且由于串聯(lián)諧振而產(chǎn)生的衰減峰值出現(xiàn)在50MHz處。因此與上述第二實(shí)施例的LC濾波器相比，可以明顯地移動(dòng)諧振頻率，但是在諧振點(diǎn)之后，衰減約為20dB，即，除了諧振點(diǎn)之外，第二對(duì)比例的效果嚴(yán)重下降。盡管通過(guò)增加耦合系數(shù)，第二對(duì)比例的LC濾波器可以進(jìn)一步降低諧振點(diǎn)，但是在諧振點(diǎn)之后的衰減效果不如所期望的那么高。
這表示兩個(gè)線圈L1和L2之間的耦合度具有太大的負(fù)值，并且提供不理想的結(jié)果。并且在具有第二實(shí)施的結(jié)構(gòu)的LC濾波器中，優(yōu)選把線圈之間的耦合系數(shù)的數(shù)值設(shè)置為從-0.1到+0.1的范圍內(nèi)，以便于使得LC濾波器的諧振點(diǎn)被調(diào)節(jié)以獲得足夠的衰減。
第三實(shí)施例下面將參照?qǐng)D8A至11具體描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施的LC濾波器。在圖8A至11(第三實(shí)施例)中，標(biāo)記有與圖1A至3(第一實(shí)施例)相同的參考標(biāo)號(hào)的部分表示與圖1A至3(第一實(shí)施例)相同或等同部分。
如圖8A、8B、9A和9B所示，在第三實(shí)施例的LC濾波器中，兩個(gè)線圈L1和L2相串聯(lián)，并且嵌入在磁體11中，使得在俯視時(shí)它們互為相鄰，即，該線圈的軸向方向基本上相互平行，并且線圈L1和L2在水平方向相互偏移，以便于在與線圈的軸向方向正交的方向上相鄰。另外，由金屬片所形成并且具有兩個(gè)馬蹄形部分10a和10b的電極(電容器極板)10(參照?qǐng)D10)固定在兩個(gè)線圈L1和L2之下的連接點(diǎn)附近。
連接到線圈L1的一端的外端子(線圈端)12a、連接到線圈L2的一端的外端(線圈端)12b、以及用于連接到地的連接到電容器極板10的接地端13都被設(shè)置為暴露在磁體11外側(cè)。
在第三實(shí)施例的LC濾波器中，通過(guò)纏繞具有0.25毫米厚度和2.0毫米寬度的長(zhǎng)條片狀(條形)的絕緣涂層導(dǎo)體而形成串聯(lián)的兩個(gè)線圈L1和L2，使得每個(gè)線圈具有10毫米的外徑，6毫米的內(nèi)徑以及5匝，并且使得兩個(gè)線圈中的纏繞方向相反，即，使得流過(guò)兩個(gè)線圈的電流方向相反。
采用通過(guò)把樹脂與例如鐵粉這樣的磁粉相混合而獲得的樹脂磁性材料(磁性樹脂)作為磁體11，與上述第一和第二實(shí)施例的LC濾波器的情況相同。通過(guò)用該磁性樹脂注模，并且把線圈L1和L2和電容器極板10保持在預(yù)定位置，形成如圖8中所示的這種LC濾波器。
并且，與第一和第二實(shí)施例的情況相同，通過(guò)把金屬片做成俯視時(shí)包含在線圈L1和L2的平面形狀中的形狀而形成電容電極板10，并且形成構(gòu)成接地端13的凸起，用于在電容器極板10的外圍部分上的預(yù)定位置連接到“地”。
在第三實(shí)施例LC濾波器中，由于兩個(gè)線圈L1和L2相串聯(lián)，并且可以構(gòu)成為使得流過(guò)兩個(gè)線圈的電流方向相反，例如在線圈L1中產(chǎn)生的磁通量B1的方向與在鄰近于線圈L1的線圈L2產(chǎn)生的磁通量B2的方向變成相反。結(jié)果，當(dāng)一個(gè)線圈L1(或L2)的磁通量通過(guò)另一個(gè)線圈L2(或L1)的中部時(shí)，兩個(gè)線圈的磁通量的方向變得相同，從而在兩個(gè)線圈之間出現(xiàn)正互感(+M)。即，第三實(shí)施例的LC濾波器具有與上述第一實(shí)施例的LC濾波器相同的等效電路(參見圖4)。
并且在第三實(shí)施例的LC濾波器中，由于電容器極板被形成為包含在俯視中線圈L1和L2的形狀內(nèi)，因此兩個(gè)線圈L1和L2所產(chǎn)的磁通量不可能被電容器極板所阻擋，并且不可能出現(xiàn)渦流損耗。
因此，第一實(shí)施例的LC濾波器具有與第三實(shí)施的LC濾波器相同的效果。
在此，測(cè)量上述第三實(shí)施例的LC濾波器的特性。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，整個(gè)LC濾波器的電感(總線圈)為1.65μH。并且，僅僅一個(gè)線圈(L1或L2)的電感為0.8μH。
因此，兩個(gè)線圈之間的互感被證實(shí)為0.025μH，并且耦合系數(shù)被證實(shí)為0.03。由電容器極板10所獲得的電容約為80pF。
并且在第三實(shí)施例的LC濾波器中，約在27MHz開始衰減，并且在300MHz獲得60dB的衰減。
在第三實(shí)施例的LC濾波器中，已經(jīng)通過(guò)例子說(shuō)明了構(gòu)成LC濾波器，以在兩個(gè)線圈之間產(chǎn)生正互感。但是，通過(guò)使得流過(guò)兩個(gè)線圈L1和L2的電流方向相同，LC濾波器可以被構(gòu)成為產(chǎn)生負(fù)互感(-M)，從而在一個(gè)線圈L1中產(chǎn)生的磁通量方向與在鄰近于線圈L1的線圈L2中產(chǎn)生的磁通量方向變得相同。因此，當(dāng)一個(gè)線圈L1(或者L2)的磁通量通過(guò)另一個(gè)線圈L2的中部時(shí)，這兩個(gè)線圈的磁通量方向變得相反，從而產(chǎn)生負(fù)互感(-M)。在這種情況下，可以獲得表現(xiàn)出與上述第二實(shí)施例的LC濾波器相同效果的LC濾波器。
在上述第一至第三實(shí)施例中，已經(jīng)通過(guò)例子說(shuō)明兩個(gè)線圈的每一個(gè)具有圓形(環(huán)形)的平面形狀的情況。但是，該線圈的特定形狀不限于此，并且可以采用具有各種形狀的線圈，例如橢圓形、矩形等等。
另外，在上述實(shí)施例中，已經(jīng)通過(guò)例子說(shuō)明采用具有磁粉的樹脂做為磁體的情況，但是，本發(fā)明還可以把除了樹脂基材料之外的陶磁基材料應(yīng)用于LC濾波器。
并且在其它方面中，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)線圈的構(gòu)成材料、匝數(shù)、兩個(gè)線圈之間的距離、以及電容板的尺寸、形狀和數(shù)目等等做出各種改變和變化。
如上文所述，在根據(jù)本發(fā)明第一方面LC濾波器中，兩個(gè)線圈被設(shè)置分別通過(guò)把金屬片作為螺旋形狀而形成，并且相串聯(lián)以產(chǎn)生互感。具有在從軸向方向看去包含在線圈的形狀內(nèi)的形狀的電容器極板置于兩個(gè)線圈的連接點(diǎn)的附近，以便于與線圈的一部分相對(duì)。因此，金屬片制成的線圈還做為電容器電極。這可以減少元件的數(shù)目，并且不需要形成獨(dú)立于該線圈的電容器，從而把殘留電感抑制為較低數(shù)值。
另外，由于磁通量不可能通過(guò)電容器極板，因此可以避免由于渦流損耗而造成的電感下降，這導(dǎo)致獲得較大電感。
另外，由于該線圈是由金屬片所形成的，其制作容易，并且產(chǎn)量高。另外，由于線圈可以用于大電流，其具有增大的工作范圍。
并且，通過(guò)把兩個(gè)線圈之間的互感設(shè)置為正或負(fù)，可以獲得高頻范圍的良好衰減特性，并且增加在特定頻率的衰減。
在根據(jù)本發(fā)明第二方面的LC濾波器中，通過(guò)把由金屬片制成螺旋形狀而形成的兩個(gè)線圈在軸向方向上排列，使得兩個(gè)線圈的中軸基本相同，并且通過(guò)把電容器極板放置在兩個(gè)線圈之間，可以提供表現(xiàn)出類似于根據(jù)第一方面的LC濾波器的效果的LC濾波器，并且具有更加特定的結(jié)構(gòu)。這使得本發(fā)明高效。
在根據(jù)本發(fā)明第三方面的LC濾波器中，通過(guò)把兩個(gè)線圈放置在與線圈的軸向方向正交的方向偏移的位置上，使得當(dāng)從線圈的軸向方向上看去時(shí)，線圈相互鄰近，以及電容器極板具有這樣的形狀，使得它不阻擋由在兩個(gè)線圈的連接點(diǎn)附近的線圈所產(chǎn)生的磁通量，可以提供表現(xiàn)出類似于根據(jù)第一方面的LC濾波器的效果的LC濾波器，并且具有更加特定的結(jié)構(gòu)。這使得本發(fā)明變得高效。
另外，如上文所述，通過(guò)采用把樹脂與磁粉相混合而獲得的磁性樹脂作為磁體，可以形成具有這樣一種結(jié)構(gòu)的LC濾波器，通過(guò)注模方法等等，使得兩個(gè)線圈和電容器極板嵌入在磁體(磁性樹脂)中，從而有效的形成高電感的LC濾波器，這使得本發(fā)明變得高效。
應(yīng)當(dāng)知道，上文僅僅關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并且它不是為了覆蓋在此所選擇用于說(shuō)明的本發(fā)明實(shí)施例的所有變化和改變，這些改變不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種LC濾波器包括磁體；通過(guò)把金屬片形成為螺旋形而確定的兩個(gè)線圈，所述兩個(gè)線圈相串聯(lián)，以便于在它們之間產(chǎn)生互感，并且所述兩個(gè)線圈置于所述磁體中；以及電容器極板，其具有一個(gè)形狀，該形狀在軸向方向上包含在所述線圈的形狀中，以便于不干擾由所述線圈所產(chǎn)生的磁通量，所述電容器極板置于所述磁體中的所述兩個(gè)線圈的連接點(diǎn)的附近，使得所述電容器極板的至少一部分與所述線圈的一部分相對(duì)。
2．一種LC濾波器包括磁體；通過(guò)把金屬片形成為螺旋形而確定的兩個(gè)線圈，所述兩個(gè)線圈相串聯(lián)，以便于在它們之間產(chǎn)生互感，并且所述兩個(gè)線圈置于所述磁體中，在其軸向方向上排列，使得所述兩個(gè)線圈的中軸基本上相同；以及電容器極板，其具有一個(gè)形狀，該形狀在軸向方向上包含在所述線圈的形狀中，以便于不干擾由所述線圈所產(chǎn)生的磁通量，所述電容器極板置于所述磁體中的所述兩個(gè)線圈之間，使得所述電容器極板的至少一部分與所述線圈的一部分相對(duì)。
3．一種LC濾波器包括磁體；通過(guò)把金屬片形成為螺旋形而確定的兩個(gè)線圈，所述兩個(gè)線圈相串聯(lián)，以便于在它們之間產(chǎn)生互感，并且所述兩個(gè)線圈置于所述磁體中，在與所述線圈的軸向方向相正交的方向上相互偏移，以便于在所述線圈的軸向方向上相互鄰接；以及電容器極板，其具有一個(gè)形狀，該形狀在軸向方向上包含在所述線圈的形狀中，以便于不干擾由所述線圈所產(chǎn)生的磁通量，所述電容器極板置于所述磁體中的所述兩個(gè)線圈的連接點(diǎn)的附近，使得所述電容器極板的至少一部分與所述線圈的一部分相對(duì)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述LC濾波器，其特征在于，所述磁體由通過(guò)把樹脂與磁粉相混合而獲得的磁性樹脂所構(gòu)成。
全文摘要
在此提供一種LC濾波器,其電容器具有小的殘留電感,并且直到高頻范圍具有良好的衰減特性,在特定頻率獲得強(qiáng)的衰減,并且還用于大電流。通過(guò)把金屬片形成為螺旋形而確定的兩個(gè)線圈相串聯(lián),以便于在它們之間產(chǎn)生互感。并且放置一電容器極板,其具有一個(gè)形狀,該形狀從其軸向方向上看包含在所述線圈的形狀中,在所述兩個(gè)線圈的連接點(diǎn)的附近,以便于與該線圈的一部分相對(duì),從而該線圈的部分作為電容器電極。
文檔編號(hào)H03H7/01GK1289180SQ0012489
公開日2001年3月28日 申請(qǐng)日期2000年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月21日
發(fā)明者內(nèi)田勝之, 杉谷昌美 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所