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CN113314295B - 网络信号用的高容值共模电感处理电路 - Google Patents

网络信号用的高容值共模电感处理电路 Download PDF

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CN113314295B CN202010122622.7A CN202010122622A CN113314295B CN 113314295 B CN113314295 B CN 113314295B CN 202010122622 A CN202010122622 A CN 202010122622A CN 113314295 B CN113314295 B CN 113314295B
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Abstract

本发明公开了一种网络信号用的高容值共模电感处理电路，为于两条相邻电路通道之间各设有用于信号耦合的一高容值共模电感，多个高容值共模电感于其一次侧及二次侧之间存在有至少一寄生电容，于多个高容值共模电感一侧各设有一自耦变压器，多个自耦变压器的中心抽头线皆予电性连接后再连接于一接地侧，该高容值共模电感为一铁芯中柱及一铁芯盖板所构成，该铁芯中柱包括有供多圈导线缠绕的一绕线部，该铁芯中柱的该绕线部上的多圈导线缠绕一预设圈数及向上堆叠绕设一预设层数，通过多个高容值共模电感及多个寄生电容以消除该电路通道上所存在的噪声及做信号耦合。

Description

网络信号用的高容值共模电感处理电路
技术领域
本发明提供一种网络信号用的高容值共模电感处理电路，尤指一种应用于网络装置的多个高容值共模电感及多个寄生电容以消除该电路通道上所存在的噪声及做信号耦合。
背景技术
现今计算机科技快速发展，其计算机发展趋势亦朝运算功能强、速度快及体积小的方向迈进，由于网络通讯技术也正在迅速蓬勃发展中，并将人们生活、学习、工作与休闲带入另一有别以往的崭新境界，使人与人之间即可通过网络通讯相互传输所需的即时信息、广告宣传或往来邮件等，同时通过网络搜寻各种信息、即时通讯或在线游戏，让人们与网络之间关系更为热切且密不可分。
再者，网络的部分为有使用电缆连接及无线传输等两种方式来传输数据，电缆连接技术便需装设有网络连接器，而随着网络的运用越来越广，网络传输的数据容量也越来越大，从早期10Mbps、100Mbps与1Gbps，甚至是现在所推出的光纤网络传输速度可达到10Gbps以上，于网络信号传输的过程中，很容易受到周边电子零件的电磁波或噪声(包括存在电子回路之间的差模噪声及导线至接地侧之间的共模噪声)等干扰影响造成网络信号传输的不稳定，而一般的作法是在网络连接器内部设置滤波元件来对网络信号进行滤波处理，以降低电磁波、噪声的干扰。
现有网络连接器内部多条线路常串联有耦合电容作为滤波元件，再搭配可滤波或防雷击的多个自耦变压器或共模电感，通过多个耦合电感及多个自耦变压器或共模电感，以达成现有网络连接器具备滤除特定噪声及防雷击的功能，但此种电路仍不够精简且不足以应用于高频传输网络及消除低频噪声。另一方面，电竞产业的崛起使得计算机主机朝着高效能的方向研发，而高效能计算机所带来的副作用就是主板耗电量大幅增加，而主板的大电流传输造成电磁干扰(EMI)问题加剧，前述问题有待从事此行业者加以改进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种网络信号用的高容值共模电感处理电路，为于两条相邻电路通道之间各设有用于信号耦合的一高容值共模电感，而多个高容值共模电感于其一次侧及二次侧之间存在有至少一寄生电容，于多个高容值共模电感一侧各设有一自耦变压器，多个自耦变压器的中心抽头线皆予电性连接后再连接于一接地侧，该高容值共模电感为一铁芯中柱及一铁芯盖板所构成，该铁芯中柱包括有供多圈导线缠绕的一绕线部，该铁芯中柱的该绕线部上的多圈导线缠绕一预设圈数及向上堆叠绕设一预设层数，通过多个高容值共模电感及多个寄生电容以消除该电路通道上所存在的噪声，同时达到利用寄生电容取代现有网络连接器内部多条线路所设置耦合电容作为信号耦合元件，可进一步精简网络信号用的高容值共模电感处理电路及节省制作成本。
为了达到上述目的，本发明提供了一种网络信号用的高容值共模电感处理电路，包括有设置于一电路板上的一处理电路，该处理电路具有电性连接于一预设网络连接器的一第一连接端及连接于一预设网络芯片的一第二连接端，且该第一连接端与该第二连接端之间连设有多条电路通道，其中于两条相邻电路通道之间各设有用于信号耦合的一高容值共模电感，而多个高容值共模电感于其一次侧及二次侧之间存在有至少一寄生电容，多个高容值共模电感为外观呈“I”字型的一铁芯中柱及平板状的一铁芯盖板所构成，该铁芯中柱包括有供多圈导线缠绕的一绕线部，以及连接于该绕线部两端的支板，多个支板的一侧具有与该铁芯盖板连接的一接合部，且另一侧具有多圈导线两端连接构成的该一次侧的两个焊接部及该二次侧的两个焊接部，多个焊接部用以焊接于该电路板的多条电路通道上，而该铁芯中柱的该绕线部上的多圈导线缠绕一预设圈数及向上堆叠绕设一预设层数，以使该高容值共模电感的电感值范围为100μH～250μH，且所产生该寄生电容的数值范围为10pF～200pF，通过多个高容值共模电感及多个寄生电容以消除该电路通道上所存在的噪声及做信号耦合。
在本发明的一实施例中，多个高容值共模电感一侧各设有一自耦变压器，多个自耦变压器的中心抽头线皆予电性连接后再连接于一接地侧。
在本发明的一实施例中，该高容值共模电感的长度、宽度及高度皆小于或等于10mm，且该铁芯中柱的该绕线部的长度范围为0.6mm-9mm。
在本发明的一实施例中，该绕线部上的多圈导线缠绕该预设圈数范围为10～90圈，且该预设层数为1～9层，以形成多圈导线缠绕的总圈数范围为10～810圈。
在本发明的一实施例中，多圈导线指一漆包线，该漆包线材质为聚胺基甲酸酯漆包线、聚胺基甲酸酯外覆尼龙漆包线或变性聚酯外覆聚亚胺聚酰胺漆包线所构成。
在本发明的一实施例中，该铁芯中柱的该接合部与该铁芯盖板的连接方式为利用有磁性或无磁性的胶体黏合而成。
附图说明
图1为本发明网络信号用的高容值共模电感第一处理电路图。
图2为本发明网络信号用的高容值共模电感第二处理电路图。
图3为本发明高容值共模电感的立体外观图。
图4为本发明高容值共模电感的分解结构图。
图5为本发明高容值共模电感的前视图。
附图标记说明：1-处理电路；10-电路板；11-第一连接端；12-第二连接端；13-电路通道；14-高容值共模电感；141-一次侧；142-二次侧；143-寄生电容；145-铁芯中柱；1451-导线；1452-绕线部；1453-支板；1453a-接合部；1453b-焊接部；146-铁芯盖板；15-自耦变压器；151-中心抽头线；16-接地侧；L1-高容值共模电感的长度；L2-绕线部的长度；W-高容值共模电感的宽度；H-高容值共模电感的高度。
具体实施方式
为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及其构造，现绘图就本发明的较佳实施例详加说明其构造与功能如下。
如图1及图2所示，各为本发明网络信号用的高容值共模电感第一、第二处理电路图，由图中可清楚看出本发明为一种网络信号用的高容值共模电感处理电路，包括有设置于一电路板10上的一处理电路1，该处理电路1具有电性连接于一预设网络连接器(图中未示)的一第一连接端11及连接于一预设网络芯片(图中未示)的一第二连接端12，且该第一连接端11与该第二连接端12之间连设有多条电路通道13，其中：
请先参阅图1，于两条相邻电路通道13之间各设有用于信号耦合的一高容值共模电感14，本实施例中为在八条电路通道13中设置有四个高容值共模电感14，但本发明不以此自限，多个高容值共模电感14于其一次侧141及二次侧142之间存在有至少一寄生电容143，以构成图1所说明的处理电路。图2说明内容除了包括图1所说明所有元件之外，更于多个高容值共模电感14一侧各设有一自耦变压器15，多个自耦变压器15的中心抽头线151皆予电性连接后再连接于一接地侧16，以构成图2所说明的处理电路。
请同时参阅图3～图5，各为本发明高容值共模电感的立体外观图、分解结构图及前视图，由图中可清楚看出该高容值共模电感14为外观呈“I”字型的一铁芯中柱145及平板状的一铁芯盖板146所构成，该铁芯中柱145包括有供多圈导线1451缠绕的一绕线部1452，以及连接于该绕线部1452两端的支板1453，该支板1453的一侧具有与该铁芯盖板146连接的一接合部1453a，且另一侧具有多圈导线1451两端连接构成的该一次侧141的两个焊接部1453b及该二次侧142的两个焊接部1453b，多个焊接部1453b用以焊接于该电路板10的多条电路通道13上，而该铁芯中柱145的该绕线部1452上的多圈导线1451缠绕一预设圈数及向上堆叠绕设一预设层数，以使该高容值共模电感14的电感值范围为100μH～250μH，且所产生该寄生电容143的数值范围为10pF～200pF，通过多个高容值共模电感14及多个寄生电容143以消除该电路通道13上所存在的噪声及做信号耦合，该噪声的形成为高效能计算机的主板的大电流传输造成电磁干扰(EMI)问题，该噪声包括极大部分的共模噪声(CommonMode Noise)及小部分差模噪声(Differential Mode Noise)，同时达到利用寄生电容143取代现有网络连接器内部多条线路所设置耦合电容作为信号耦合元件，可进一步精简网络信号用的高容值共模电感处理电路及节省制作成本。
该高容值共模电感14的长度L1、宽度W及高度H皆小于或等于10mm，且该铁芯中柱145的该绕线部1452的长度L2范围为0.6mm-9mm。相对的，若该高容值共模电感14的长度L1等于10mm时，该高容值共模电感14的两个支板1453总长度范围即为0.1mm-0.3mm。
该绕线部1452上的多圈导线1451缠绕该预设圈数范围为10～90圈，且该预设层数为1～9层，以形成多圈导线1451缠绕的总圈数范围为10～810圈，而前述多圈导线1451缠绕该预设圈数及向上堆叠绕设该预设层数若未达到前述界定范围时，将造成该高容值共模电感14无法达到预设高电感值，以及寄生电容143无法达到预设电容值，本发明将无法达到预定的信号耦合效果，故前述多圈导线1451的该预设圈数及该预设层数所设定数值范围是极为重要的。
上述高容值共模电感14、导线1451缠绕的总圈数及寄生电容143之间的关系，举例而言：高容值共模电感14于制作时，其初始电感值(AL)为4.4μH，当在其铁芯中柱145的绕线部1452上绕设有38圈的导线，其理论上的电感值为4.4μH*38圈＝167.2μH，但实质测量的电感值约为150μH，而高容值共模电感14之间所产生的寄生电容143为10pF。
再举一例，高容值共模电感14的初始电感值(AL)仍为4.4μH，在其铁芯中柱145的绕线部1452上绕设有42圈的导线1451，其理论上的电感值为4.4μH*42圈＝184.8μH，但实质测量的电感值约为170μH，而高容值共模电感14之间所产生的寄生电容143为12pF。
由上述两例可了解高容值共模电感14的铁芯中柱145的绕线部1452绕设越多导线1451，其电感值及寄生电容143的数值亦随之提高，因此想达到本发明预设欲达到高容值共模电感14的电感值范围为100μH～250μH，且所产生该寄生电容143的数值范围为10pF～200pF时，只要加以计算即可获得铁芯中柱145的绕线部1452该绕设多少圈数导线1451，而达到预设绕设圈数导线1451后，再加以实测验证电感值及寄生电容143的数值是否已达到预设结果，以使高容值共模电感14符合网络信号传输需求。
多圈导线1451指一漆包线，该漆包线材质为聚胺基甲酸酯漆包线(PolyurethaneEnamelled Wire)、聚胺基甲酸酯外覆尼龙漆包线(Polyurethane Overcoat PolyamideEnamelled Wire)或变性聚酯外覆聚亚胺聚酰胺漆包线(Modified Polyester OvercoatPolyamide-Imide Enamelled Wire)所构成。
该铁芯中柱145的该接合部1453a与该铁芯盖板146的连接方式为利用有磁性或无磁性的胶体黏合而成。
前述多个高容值共模电感14及多个寄生电容143以消除该电路通道13上所存在的差模噪声(Differential Mode Noise)及共模噪声(Common Mode Noise)。其滤除噪声的功能为通过多个高容值共模电感14所形成电感元件，来滤除预设交流及高频的噪声及做信号耦合，同时通过连接于多个高容值共模电感14的一次侧141及二次侧142的多个寄生电容143所形成电容元件，来滤除预设直流及低频的噪声及做信号耦合，当该噪声皆被滤除后，网络连接器于传输高频信号时即能达到高速及稳定的传输速度。于网络传输之中，低频(10Mbps/100Mbps)的传输信号通过电感(高容值共模电感)做一耦合，网络传输的高频(1Gbps)的传输信号通过寄生电容做一耦合，藉此强化网络连接器于传输高频信号时的稳定度。
通过上述图1～图5的说明，即可了解本发明提供一种网络信号用的高容值共模电感处理电路，于两条相邻电路通道之间各设有用于信号耦合的一高容值共模电感，而多个高容值共模电感于其一次侧及二次侧之间存在有至少一寄生电容，于多个高容值共模电感一侧各设有一自耦变压器，多个自耦变压器的中心抽头线皆予电性连接后再连接于一接地侧，该高容值共模电感为一铁芯中柱及一铁芯盖板所构成，该铁芯中柱包括有供多圈导线缠绕的一绕线部，该铁芯中柱的该绕线部上的多圈导线缠绕一预设圈数及向上堆叠绕设一预设层数，通过多个高容值共模电感及多个寄生电容以消除该电路通道上所存在的噪声及做信号耦合，同时达到利用寄生电容取代现有网络连接器内部多条线路所设置耦合电容作为信号耦合元件，可进一步精简网络信号用的高容值共模电感处理电路及节省制作成本。而于网络信号用的高容值共模电感处理电路领域中具有极佳实用性及市场竞争力，故提出专利申请以寻求专利权的保护。
上述详细说明为针对本发明一种较佳的可行实施例说明而已，该实施例并非用以限定本发明的申请专利范围，凡其他未脱离本发明所揭示的技艺精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本发明所涵盖的专利范围中。

Claims (5)

1.一种网络信号用的高容值共模电感处理电路，包括有设置于一电路板上的一处理电路，该处理电路具有电性连接于一预设网络连接器的一第一连接端及连接于一预设网络芯片的一第二连接端，且该第一连接端与该第二连接端之间连设有多条电路通道，其特征在于：于两条相邻电路通道之间各设有用于信号耦合的一高容值共模电感，而多个高容值共模电感于其一次侧及二次侧之间存在有至少一寄生电容，多个高容值共模电感为外观呈“I”字型的一铁芯中柱及平板状的一铁芯盖板所构成，该铁芯中柱包括有供多圈导线缠绕的一绕线部，以及连接于该绕线部两端的支板，多个支板的一侧具有与该铁芯盖板连接的一接合部，且另一侧具有多圈导线两端连接构成的该一次侧的两个焊接部及该二次侧的两个焊接部，多个焊接部用以焊接于该电路板的多条电路通道上，而该铁芯中柱的该绕线部上的多圈导线缠绕一预设圈数及向上堆叠绕设一预设层数，以使该高容值共模电感的电感值范围为100μH～250μH，且所产生该寄生电容的数值范围为10pF～200pF，通过多个高容值共模电感及多个寄生电容以消除该电路通道上所存在的噪声及做信号耦合，
其中，该绕线部上的多圈导线缠绕该预设圈数范围为10～90圈，且该预设层数为1～9层，以形成多圈导线缠绕的总圈数范围为10～810圈。
2.根据权利要求1所述的网络信号用的高容值共模电感处理电路，其特征在于，多个高容值共模电感一侧各设有一自耦变压器，多个自耦变压器的中心抽头线皆予电性连接后再连接于一接地侧。
3.根据权利要求1所述的网络信号用的高容值共模电感处理电路，其特征在于，该高容值共模电感的长度、宽度及高度皆小于或等于10mm，且该铁芯中柱的该绕线部的长度范围为0.6mm-9mm。
4.根据权利要求1所述的网络信号用的高容值共模电感处理电路，其特征在于，多圈导线指一漆包线，该漆包线材质为聚胺基甲酸酯漆包线、聚胺基甲酸酯外覆尼龙漆包线或变性聚酯外覆聚亚胺聚酰胺漆包线所构成。
5.根据权利要求1所述的网络信号用的高容值共模电感处理电路，其特征在于，该铁芯中柱的该接合部与该铁芯盖板的连接方式为利用有磁性或无磁性的胶体黏合而成。
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