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TWI778812B - 訊號轉換器 - Google Patents

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TWI778812B
TWI778812B TW110135707A TW110135707A TWI778812B TW I778812 B TWI778812 B TW I778812B TW 110135707 A TW110135707 A TW 110135707A TW 110135707 A TW110135707 A TW 110135707A TW I778812 B TWI778812 B TW I778812B
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周暉座
徐培翔
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光興國際股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種訊號轉換器，包括一電路板、複數個隔離型變壓器、一電容器、一訊號轉換模組、一電連接介面及一插拔式介面，隔離型變壓器及電容器、訊號轉換模組設置在電路板上，訊號轉換模組用以將插拔式介面所接收的一插拔式介面訊號轉換為一電訊號且傳送電訊號至複數個隔離型變壓器，或者從複數個隔離型變壓器接收的電訊號轉換為插拔式介面訊號且傳送插拔式介面訊號至插拔式介面。

Description

訊號轉換器
本發明提供一種訊號轉換器，尤指一種具有高靜電放電(Electrostatic Discharge，ESD)及電磁相容(Electromagnetic compatibility，EMC)的訊號轉換器。
隨著網路技術的快速發展，光纖通訊技術除了傳輸速度快、傳輸距離遠之特點外，更具有抗電磁干擾及安全性高等等優點。因此銅電纜線以逐漸地被光纖纜線所取代。光纖通訊已逐漸成為有線通訊的主流。一般而言，用以光纖上的光收發模組係由訊號轉換器(如光電轉換器)、光路切換開關及光電組件所構成。
訊號轉換器中通常會設置一隔離型變壓器，利用隔離型變壓器隔離訊號轉換器之輸入端及輸出端間的電氣隔離，以便減少高頻雜訊或突波的效應，避免影響到訊號轉換器所連接的電子設備或網路設備內部的電子元件。然而，以往訊號轉換器採用較粗線徑(如0.5mm)的銅線來繞線製作隔離型變壓器，此將會造成隔離型變壓器的體積往往過大，例如：以往訊號轉換器中的隔離型變壓器之之體積約為L×W×H=14.62mm×10.2mm×4.24mm。再者，隨著電子產品微小化的目的，訊號轉換器的體積越做越小，因此，訊號轉換器之電路板的板體面積也會跟著變小。於此，利用較粗線徑 銅線所製作出的大體積之隔離型變壓器將會佔據掉印刷電路板較大的面積，以致PCB板無足夠的空間容納一大容量的電容器(如2KV的電容器)，進而導致訊號轉換器無法通過耐壓的測試，例如：High pass Hi-PoT(IEEE802.3af Clause 33.4.1 Isolation)高電壓的測試。
再者，隨著電子產品微小化的目的，訊號轉換器的體積越做越小，訊號轉換器中的電子元件距離外部鐵殼越來越近，導致電子元件與鐵殼間產生電弧(electric arc)或電子元件經由鐵殼接地，進而影響到訊號轉換器所轉換的訊號之品質，更甚者，損壞訊號轉換器內部的電路元件。
有鑑於此，本發明提出一創新的訊號轉換器，其可以縮小訊號轉換器中之隔離型變壓器，同時避免訊號轉換器的電子元件與鐵殼之間產生電弧或電子元件經由鐵殼接地等等問題，將會是本發明的目的。
本發明一目的，在於提供一種具有高靜電放電及電磁相容的訊號轉換器，其訊號轉換器包括一電路板、複數個隔離型變壓器、一電連接介面及一插拔式介面，隔離型變壓器可以設置在電路板上，隔離型變壓器用以電氣隔離電連接介面與插拔式介面，那些隔離型變壓器分別以較細的銅線線徑繞線製作，以便製作出一體積小的隔離型變壓器，如此，將不會佔據電路板太多的板體面積，則，電路板之板面將有足夠的空間配置一大電容的電容器，以使訊號轉換器能夠通過耐壓的測試。
本發明一目的，在於提供一種具有高靜電放電及電磁相容的訊號轉換器，在電路板上塗設有一隔離膜，隔離膜將會包覆電路板以及包覆設 置在電路板上的隔離型變壓器、電容器及訊號轉換模組，透過隔離膜具備有高阻抗之特性，以有效隔離金屬殼體與電路板上之電子元件，避免產生電弧或電子元件經由金屬殼體接地之情況，以提升訊號轉換器之訊號轉換的穩定性。
為達到上述之目的，本發明提供一種訊號轉換器，包括：一電路板；複數個隔離型變壓器，設置在電路板上；一電容器，設置在電路板上，其中每一複數個隔離型變壓器分別連接電容器；一電連接介面，連接複數個隔離型變壓器；一插拔式介面；及一訊號轉換模組，設置在電路板上，連接在插拔式介面及複數個隔離型變壓器間，用以將從插拔式介面接收的一插拔式介面訊號轉換為一電訊號且傳送電訊號至複數個隔離型變壓器，或者從複數個隔離型變壓器接收的電訊號轉換為插拔式介面訊號且傳送插拔式介面訊號至插拔式介面。
本發明一實施例中，訊號轉換器包括有四個隔離型變壓器。
本發明一實施例中，每一隔離型變壓器的銅線線徑為0.2mm。
本發明一實施例中，更包括有一隔離膜，隔離膜包覆電路板、複數個隔離型變壓器、電容器及訊號轉換模組。
本發明一實施例中，隔離膜的厚度落在0.025mm~0.075mm範圍之間。
本發明一實施例中，隔離膜的厚度為0.05mm。
本發明一實施例中，隔離膜的材料為酚醛樹脂、醇酸環氧樹脂、聚酯樹脂、有機矽樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚二苯醚樹脂或酚醛樹脂。
本發明一實施例中，電連接介面為一RJ45連接器、一USB連接器、一同軸電纜或其他用以傳輸電訊號的傳輸介面。
100:訊號轉換器
10:電路板
11:隔離型變壓器
12:隔離型變壓器
13:隔離型變壓器
14:隔離型變壓器
15:電容器
16:訊號轉換模組
161:並列式訊號線
162:串列式訊號線
19:隔離膜
21:電連接介面
23:插拔式介面
25:光連接器
30:金屬殼體
圖1：本發明訊號轉換器的電路方塊圖。
圖2：本發明隔離型變壓器的詳細結構示意圖。
圖3：本發明訊號轉換器的立體透視構造示意圖。
圖4：本發明訊號轉換器的結構剖面圖。
請參閱圖1及圖2，分別為本發明訊號轉換器的電路方塊圖及本發明隔離型變壓器的詳細結構示意圖。如圖1及圖2所示，本發明訊號轉換器100包括一電路板10、複數個隔離型變壓器11、12、13、14、一電連接介面21及一插拔式介面23。電路板10為一印刷電路板(PCB)或一基板。隔離型變壓器11、12、13、14為一高隔離型的變壓器，每一隔離型變壓器11、12、13、14之匝數比為NP：NS=1：1。透過隔離型變壓器11、12、13、14的設置，以使電連接介面21與插拔式介面23之間可以電氣隔離。
電連接介面21為一RJ45連接器、一USB連接器、一同軸電纜或其他可用以傳輸一電訊號的傳輸介面，其可以連接一電子設備，用以接收或發送一電訊號。插拔式介面23為一SFP(Small Form Pluggable)介面，其連接一外部的光連接器25。光連接器25為一SC(Square Connector)連接器、一FC(Ferrule Connector)連接器、一ST(Straight Tip)連接器、一LC(Local Connector)連接器、一MU(Miniature unit Coupling)連接器或其他用以傳輸一光訊號的傳輸介面。插拔式介面23透過光連接器25接收一光訊號並將轉換為一插拔式介面訊號。
本發明訊號轉換器100更包括一訊號轉換模組16。訊號轉換模組16設置在電路板10上，且連接在插拔式介面23及隔離型變壓器11、12、13、14之間。訊號轉換模組16以並列式訊號線(Parallel signal line)161連接每一隔離型變壓器11/12/13/14，而以串列式訊號線(Serial signal line)162連接插拔式介面23。訊號轉換模組16用以將從插拔式介面23接收的插拔式介面訊號轉換為電訊號，且傳送電訊號至隔離型變壓器11、12、13、14，或者從隔離型變壓器11、12、13、14接收的電訊號轉換為插拔式介面訊號，且傳送插拔式介面訊號至插拔式介面23。
為了通過耐壓的測試，本發明訊號轉換器100更設置有一電容器15。本發明電容器15為一大容量的電容器，如2KV容量之電容器。隔離型變壓器11、12、13、14分別透過一對應的電阻器以連接電容器15。如此，透過高隔離型變壓器11、12、13、14以及大容量的電容器15的設置，以便本發明訊號轉換器100能夠通過耐壓的測試，並兼具有高靜電放電(Electrostatic Discharge，ESD)及電磁相容(Electromagnetic compatibility，EMC)的特質。
本發明隔離型變壓器11、12、13、14分別以較細的銅線線徑(0.2mm)繞線製作，以便製作出一體積小的隔離型變壓器11、12、13、14，例如隔離型變壓器11、12、13、14之體積約為L×W×H=3.1mm×3.1mm×3.9mm。則，這四顆採用較細銅線線徑(0.2mm)製作的隔離 型變壓器11、12、13、14其加總面積僅需原先採用較粗銅線線徑(0.5mm)製作的隔離型變壓器之面積的1/4左右而已，例如：(3.1mm×3.1mm)×4顆/(14.6mm×10.2mm)=0.258。因此，將這四顆體積小的隔離型變壓器11、12、13、14設置在電路板10上，電路板10仍有足夠的面積可以容置一大容量的電容器15。
進一步參閱圖3及圖4所示，本發明訊號轉換器100進一步設置有一金屬殼體30。電路板10設置在金屬殼體30的內部，透過金屬殼體30以保護設置在電路板10上的電子元件，如隔離型變壓器11、12、13、14、電容器15及訊號轉換模組16。隨著電子產品微小化的目的，訊號轉換器100的體積越做越小，使得電路板10上之電子元件距離金屬殼體30越來越近，導致電子元件與金屬殼體30間產生電弧或電子元件經由金屬殼體30接地。為避免電路板10上之電子元件與金屬殼體30間產生電弧或電子元件經由金屬殼體30接地之情況，本發明將在電路板10上塗設有一隔離膜19。隔離膜19將會包覆電路板10以及包覆設置在電路板10上的隔離型變壓器11、12、13、14、電容器15及訊號轉換模組16。隔離膜19的材料亦可為酚醛樹脂、醇酸環氧樹脂、聚酯樹脂、有機矽樹脂、聚酰亞胺樹脂或聚二苯醚樹脂。隔離膜19的厚度落在0.025mm~0.075mm範圍之間。較佳者，隔離膜19的厚度為0.05mm。再者，本發明一實施例中，將以一浸泡方式將電路板10放置在一具有隔離膜19之材料的溶液中，以使電路板10之上形成有隔離膜19。
透過隔離膜19具備有高阻抗之特性，以有效隔離金屬殼體30與電路板10上之電子元件，避免產生電弧或電子元件經由金屬殼體30接地之情況，以提升訊號轉換器100之訊號轉換的穩定性。
綜合上述，本發明提出一種具有高靜電放電及電磁相容的訊號轉換器，其能通過耐壓的測試，且能夠避免產生電弧或電路板上之電子元件經由金屬殼體接地之情況，以使訊號轉換器之訊號轉換上的穩定性以及降低電子元件受損的機率。
以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明請求項所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之請求項內。
100:訊號轉換器
10:電路板
11:隔離型變壓器
12:隔離型變壓器
13:隔離型變壓器
14:隔離型變壓器
15:電容器
16:訊號轉換模組
21:電連接介面
23:插拔式介面
30:金屬殼體

Claims (9)

  1. 一種訊號轉換器，包括：一電路板；複數個隔離型變壓器，設置在該電路板上，其中每一該隔離型變壓器的銅線線徑小於或等於0.2mm；一電容器，設置在該電路板上，其中每一該複數個隔離型變壓器分別連接該電容器；一電連接介面，連接該複數個隔離型變壓器；一插拔式介面；及一訊號轉換模組，設置在該電路板上，連接在該插拔式介面及該複數個隔離型變壓器間，用以將從該插拔式介面接收的一插拔式介面訊號轉換為一電訊號且傳送該電訊號至該複數個隔離型變壓器，或者從該複數個隔離型變壓器接收的該電訊號轉換為該插拔式介面訊號且傳送該插拔式介面訊號至該插拔式介面。
  2. 如請求項第1項所述的訊號轉換器，其中該訊號轉換器包括有四個該隔離型變壓器。
  3. 如請求項第1項所述的訊號轉換器，其中該電連接介面為一RJ45連接器、一USB連接器、一同軸電纜或其他用以傳輸該電訊號的傳輸介面。
  4. 如請求項第1項所述的訊號轉換器，其中該插拔式介面連接一光連接器，該光連接器為SC(Square Connector)連接器、FC(Ferrule Connector)連接器、ST(Straight Tip)連接器、LC(Local Connector)連接器、MU(Miniature unit Coupling)連接器或其他用以傳輸該光訊號的傳輸介面。
  5. 如請求項第1項所述的訊號轉換器，其中該插拔式介面為一SFP(Small Form Pluggable)傳輸介面。
  6. 一種訊號轉換器，包括：一電路板；複數個隔離型變壓器，設置在該電路板上，其中每一該隔離型變壓器的銅線線徑為0.2mm；一電容器，設置在該電路板上，其中每一該複數個隔離型變壓器分別連接該電容器；一電連接介面，連接該複數個隔離型變壓器；一插拔式介面；一訊號轉換模組，設置在該電路板上，連接在該插拔式介面及該複數個隔離型變壓器間，用以將從該插拔式介面接收的一插拔式介面訊號轉換為一電訊號且傳送該電訊號至該複數個隔離型變壓器，或者從該複數個隔離型變壓器接收的該電訊號轉換為該插拔式介面訊號且傳送該插拔式介面訊號至該插拔式介面；及一隔離膜，該隔離膜包覆該電路板、該複數個隔離型變壓器、該電容器及該訊號轉換模組。
  7. 如請求項第6項所述的訊號轉換器，其中該隔離膜的厚度落在0.025mm~0.075mm範圍之間。
  8. 如請求項第7項所述的訊號轉換器，其中該隔離膜的厚度為0.05mm。
  9. 如請求項第6項所述的訊號轉換器，其中該隔離膜的材料為酚醛樹脂、醇酸環氧樹脂、聚酯樹脂、有機矽樹脂、聚酰亞胺樹脂或聚二苯醚樹脂。
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