噪声滤波器

文档序号:914851 发布日期:2021-02-26 浏览:11次 >En<

阅读说明:本技术 噪声滤波器 (Noise filter ) 是由 高桥笃弘 野村胜也 小岛崇 于 2019-07-05 设计创作,主要内容包括:本噪声滤波器设置有:第一导电线,该第一导电线是在输入端子部和输出端子部之间延伸的第一导电线,并且,该第一导电线包括输入侧导电线和输出侧导电线,该输入侧导电线在输入端子部和分支部之间延伸,该输出侧导电线在输出端子部和该分支部之间延伸;第二导电线,该第二导电线被连接到第一导电线的分支部,并且具有介于其中的电容器;以及磁体,该磁体包围第一导电线的至少一部分的周边的至少一部分。该磁体被构造成使得输入侧导电线和输出侧导电线彼此磁耦合,并且使得至少电容器的等效串联电感和第二导电线的寄生电感通过在输入侧导电线和输出侧导电线之间产生的互感而减小。(The noise filter is provided with: a first conductive line that is a first conductive line extending between the input terminal portion and the output terminal portion, and that includes an input-side conductive line extending between the input terminal portion and the branch portion and an output-side conductive line extending between the output terminal portion and the branch portion; a second conductive line connected to the branch portion of the first conductive line and having a capacitor interposed therebetween; and a magnet surrounding at least a portion of a perimeter of at least a portion of the first electrically conductive wire. The magnet is configured such that the input side conductive wire and the output side conductive wire are magnetically coupled to each other, and such that at least an equivalent series inductance of the capacitor and a parasitic inductance of the second conductive wire are reduced by a mutual inductance generated between the input side conductive wire and the output side conductive wire.)

噪声滤波器

技术领域

本文公开的技术涉及噪声滤波器。

(相关申请的交叉引用)

本申请是在2018年7月17日提交的日本专利申请第2018-134367号和在2019年6月25日提交的日本专利申请第2019-117840号的相关申请,并要求这些日本申请的优先权,这些日本申请的内容通过参考被结合到本说明书。

背景技术

已经开发了噪声滤波器,以减少叠加在导电线上的电磁噪声。很多这种类型的噪声滤波器设置有电容器,以允许电磁噪声通过绕过导电线而到达GND。然而,电容器具有被称为等效串联电感(ESL)的寄生电感,并且连接电容器的线路也具有寄生电感。由于这些寄生电感的影响,已知这样的噪声滤波器不能表现出对高频带中的电磁噪声的令人满意的滤波性能。

美国专利第6,937,115号描述了一种噪声滤波器,该噪声滤波器使用串联连接到一条导电线的一对电感器的磁耦合。在美国专利第6,937,115号中描述的噪声滤波器中,通过利用在一对电感器之间的互感减小电容器的等效串联电感来改进其滤波性能。

发明内容

技术问题

在美国专利第6,937,115号中描述的技术中,被形成为特定图案的导电线用于将磁耦合的一对电感器构造到导电线中。然而,取决于导电线的特定图案,噪声滤波器的面积可能变大。此外,取决于导电线的特定图案,导电线具有窄的宽度,这导致来自导电线的热辐射减小并且寄生电阻增加。由此,可能不能减少伴随着噪声滤波器中的能量损耗的发热。因为这种问题需要被加以考虑,所以使用被形成为特定图案的导电线的技术在设计时具有极低的自由度。因此,能够说,使用被形成为特定图案的导电线的技术具有低的通用性。本文的公开内容旨在提供一种高度通用的噪声滤波器,该噪声滤波器被构造成至少减小电容器的等效串联电感以及连接电容器的线路的寄生电感。

技术问题的解决方案

在一个实施例中,本文中所公开的噪声滤波器可以包括第一导电线、第二导电线和第一磁体。第一导电线可以在输入端子部和输出端子部之间延伸,并且可以包括在输入端子部和分支部之间延伸的输入侧导电线以及在输出端子部和分支部之间延伸的输出侧导电线。第二导电线可以被连接到第一导电线的分支部,并且电容器可以在第二导电线上。第一磁体可以包围第一导电线的至少一部分的周边的至少一部分。第一磁体可以被构造成将输入侧导电线磁耦合到输出侧导电线,使得至少电容器的等效串联电感和第二导电线的寄生电感通过在输入侧导电线和输出侧导电线之间的互感而减小。在该实施例的噪声滤波器中,通过将第一磁体布置成包围第一导电线的周边,至少电容器的等效串联电感和第二导电线的寄生电感能够被减小。在该实施例的噪声滤波器中,不需要将第一导电线形成为特定图案。因此,将第一磁体布置到第一导电线的这种技术能够适应于各种类型的导电线并且具有高通用性。

在以上实施例的噪声滤波器中,第一磁体可以包括第一磁体部分、第二磁体部分和第三磁体部分。第一磁体部分可以包围第一部分的周边的至少一部分,该第一部分是输入侧导电线的至少一部分。第二磁体部分可以包围第二部分的周边的至少一部分,该第二部分是输出侧导电线的至少一部分。第三磁体部分可以在第一磁体部分和第二磁体部分之间延伸。第三磁体部分可以被布置成与第一磁体部分和第二磁体部分直接接触,或者可以被布置成与第一磁体部分和第二磁体部分分开。这里,术语“第一磁体部分”、“第二磁体部分”和“第三磁体部分”不一定必需意味着它们中的每一个被构造成一个单独的构件。例如,第一磁体部分、第二磁体部分和第三磁体部分可以被一体地构造。此外,第一磁体部分、第二磁体部分和第三磁体部分中的每一个可以由多个构件构成。可替代地,一个构件可以构造所述多个磁体部分中的每一个磁体部分的一部分。即,第一磁体可以以各种方式实施,只要它具有用作第一磁体部分、第二磁体部分和第三磁体部分的部分即可。

在以上实施例的噪声滤波器中,输入侧导电线的第一部分和输出侧导电线的第二部分可以延伸以成直线地对准。在这种情况下,第一磁体可以被布置成在分支部的上方越过第一导电线,并且包围第一部分的周边的所述至少一部分和第二部分的周边的所述至少一部分。例如,该第一磁体可以由第一下侧分割部分、第二下侧分割部分、第一上侧分割部分和第二上侧分割部分的组合构成。在这种情况下,第一下侧分割部分可以在输入侧导电线的第一部分的下方延伸以越过输入侧导电线。第二下侧分割部分可以在输出侧导电线的第二部分的下方延伸以越过输出侧导电线。第一上侧分割部分可以在分支部的上方越过第一导电线,并且在第一下侧分割部分的一端和第二下侧分割部分的一端之间延伸。第二上侧分割部分可以在分支部的上方越过第一导电线,并且在第一下侧分割部分的另一端和第二下侧分割部分的另一端之间延伸。第一上侧分割部分和第二上侧分割部分可以在分支部的上方斜向交叉。本文中的术语“下方”和“上方”仅为了方便起见而用于指示相对于第一导电线的相对位置关系,而不指示沿着上下方向的空间关系。如上构造的第一下侧分割部分和第二下侧分割部分以及第一上侧分割部分和第二上侧分割部分能够容易地相对于第一导电线布置。此外,根据需要,可以在第一下侧分割部分的至少一端与上侧分割部分之间设置间隙。类似地,可以在第二下侧分割部分的至少一端与上侧分割部分之间设置间隙。利用这样的间隙,能够通过调节间隙距离来调节在输入侧导电线和输出侧导电线之间的互感。

在以上实施例的噪声滤波器中,输入侧导电线的第一部分和输出侧导电线的第二部分可以在其间具有预定距离的间隔的情况下彼此面对,并且大致彼此平行地延伸。在这种情况下,第一磁体可以被布置成环绕在第一部分和第二部分的外侧。例如,在该噪声滤波器中,第一磁体可以由第一分割部分和第二分割部分的组合构成。在这种情况下,可以在第一分割部分的至少一端和第二分割部分的至少一端之间设置间隙。通过调节间隙距离等,能够调节在输入侧导电线和输出侧导电线之间的互感。此外,第一分割部分和第二分割部分中的每一个均可以具有U形形状。如上构造的第一分割部分和第二分割部分能够容易地相对于第一导电线布置。

在以上实施例的噪声滤波器中,第一磁体可以被布置成在第一导电线的周边的周围成螺旋形。能够通过调节第一磁体的长度、螺旋的节距等来调节在输入侧导电线和输出侧导电线之间的磁耦合。

在上述实施例的噪声滤波器中,第一导电线可以由平板形母线构成。即使在由平板形母线构造的第一导电线的情况下,也能够通过将第一磁体布置成包围这种母线的周边而减小至少电容器的等效串联电感和第二导电线的寄生电感。

以上实施例的噪声滤波器可以包括第二磁体,该第二磁体包围第二导电线的至少一部分的周边的至少一部分。由于第二磁体,电感器被串联连接到电容器,并且第二导电线的电感由此增加。为了消除第二导电线的电感的增加,能够通过第一磁体显著地调节在输入侧导电线和输出侧导电线之间的互感。结果,在该噪声滤波器中,输入侧导电线和输出侧导电线中的每一条导电线的电感增加,因此能够改进滤波性能。

在以上实施例的噪声滤波器中,第一磁体和第二磁体可以由相同的磁性材料构成。在该噪声滤波器的情况下,能够通过更精确的设计显著地改进滤波性能。

以上实施例的噪声滤波器可以进一步包括电阻器,该电阻器被设置在第二导电线上并且被串联连接到电容器。在该噪声滤波器的情况下,能够通过更精确的设计显著地改进滤波性能。

附图说明

图1是用于说明具有LCL构造的T型噪声滤波器的噪声传输特性的图;

图2是用于说明具有LCL构造的T型噪声滤波器的噪声传输特性的图;

图3A示意性地示出本实施例的噪声滤波器的透视图;

图3B示意性地示出本实施例的噪声滤波器的分解透视图;

图4A示意性地示出本实施例的另一个噪声滤波器的透视图;

图4B示意性地示出本实施例的另一个噪声滤波器的分解透视图;

图5示意性地示出作为图4A和4B的噪声滤波器的变型的噪声滤波器的透视图;

图6A示意性地示出本实施例的另一个噪声滤波器的透视图;

图6B示意性地示出本实施例的另一个噪声滤波器的分解透视图;

图7A示意性地示出本实施例的另一个噪声滤波器的透视图;

图7B示意性地示出本实施例的另一个噪声滤波器的分解透视图;

图8A示意性地示出本实施例的噪声滤波器的透视图;

图8B示意性地示出变型的噪声滤波器的透视图;

图8C示意性地示出变型的噪声滤波器的透视图;

图9A是图8A的噪声滤波器的等效电路图;

图9B是图8B的噪声滤波器的等效电路图;

图9C是图8C的噪声滤波器的等效电路图;并且

图10示出图8A到图8C的噪声滤波器的滤波性能。

具体实施方式

在说明本申请的说明书中所公开的噪声滤波器之前,将参考图1描述具有LCL构造的T型噪声滤波器1的噪声传输特性。噪声滤波器1设置有:一对电感器L1、L2,所述一对电感器L1、L2与电力导电线串联连接;和电容器C,该电容器C被连接在电力导电线和基准导电线之间。电感器L1的电感为L1,并且电感器L2的电感为L2。这些电感器L1、L2可以是电力导电线的寄生电感器。电容器C的一端被连接到在一对电感器L1、L2之间的分支部,并且电容器C的另一端被连接到基准导电线。电感器L3的电感L3是电容器C的等效串联电感(ESL)与连接电容器C的分支线路的寄生电感之和。Z1是噪声源的内部阻抗,并且Z2是负载电路的阻抗。在该噪声滤波器1中,电感器L1和电感器L2被磁耦合。假设电流I1和I2在绘图中所指示的方向上正在分别流动通过电感器L1和L2,则在这些电感器L1和L2之间产生了正互感M。施加到负载电路的噪声电压VL由以下公式表达,其中Vnoise是噪声电压。

[公式1]

ZL1:电感器L1的阻抗(jω(L1+M))

ZL2:电感器L2的阻抗(jω(L2+M))

ZL3:作为电容器C的等效串联电感与连接电容器C的分支线路的寄生电感之和的阻抗(jω(L3-M))

ZC:电容器C的阻抗(1/jωC)

ω:角频率(2πf)

如由以上公式1指示地,重要的是,减小分子ZL3+ZC,从而减小施加到负载电路的噪声电压VL

电压VL的振幅以绝对值表达。假设以上公式1的绝对值的分子为VLnum,则它能够由以下公式表达。

[公式2]

根据以上公式2,能够理解,当互感M被设定为使得{ω(L3-M)-1/ωC}变为0时,滤波性能能够被最大化。然而,这种条件仅在某个频率下实现。因此,被构造成减小在宽频率范围中的噪声的噪声滤波器电路不被设定为这种条件。

这里,电感器L1和电感器L2之间的互感M能够使用耦合系数k由以下公式表达。

[公式3]

耦合系数k是指示磁耦合的程度的值。在本文中所公开的结构中,k满足0≤k≤1。如在以上公式2和3中所示,如果k、L1和L2的值被调节以使得电感L3和互感M彼此相等,则仅电容器C的阻抗和负载电路的阻抗的乘积保留以作为以上公式1的分子。由于角频率ω随着频率的增加而增加,因此使得电感L3和互感M彼此相等改进了对高频带中的电磁噪声的滤波性能。

即,如图2所示,如果通过将电感器L1和电感器L2磁耦合,至少电感L3通过在电感器L1和电感器L2之间产生的互感M而减小,则能够改进对高频带中的电磁噪声的滤波性能。通过使用这种现象,本文公开的技术改进了对高频带中的电磁噪声的滤波性能。

在下文中,将描述应用了本文中所公开的技术的噪声滤波器。在以下参考的附图中,具有大致共通的功能的组成元件将被赋予共通的附图标记,并且可以省略其描述。

图3A示出噪声滤波器10的透视图,并且图3B示出其分解透视图。噪声滤波器10包括:第一导电线11,该第一导电线11在输入端子部11a和输出端子部11b之间成直线地延伸;第二导电线12,该第二导电线12被连接到第一导电线11的分支部11c,并且具有设置在其上的电容器20;和第一磁体30。第一磁体30由将作为磁性材料的铁氧体粉末揉合在树脂中的磁性片构成,并且包括第一磁体部分31、第二磁体部分32和第三磁体部分33。第一磁体30可以是通过对由诸如Mn-Zn或Ni-Zn的材料的烧结而产生的铁氧体等进行成形而获得的磁性板。

第一导电线11由平板形状的金属母线构成。输入端子部11a被连接到能够作为噪声源的电力变换器,诸如变换器或逆变器,并且输出端子部11b被连接到负载。第一导电线11的位于输入端子部11a和分支部11c之间的部分被称为输入侧导电线11A。第一导电线11的位于输出端子部11b和分支部11c之间的部分被称为输出侧导电线11B。输入侧导电线11A和输出侧导电线11B被布置成彼此成直线地对准。代替该示例地,第一导电线11可以是电路板上的金属图案。

第二导电线12由平板形状的金属母线构成。第二导电线12的一端被连接到第一导电线11的分支部11c,并且其另一端被连接到接地板13。第二导电线12与第一导电线11垂直地相交,并且从第一导电线11的侧表面延伸。电容器20在第二导电线12上。在该示例中,电容器20被构造成双并联片状电容器。

如上所述,噪声滤波器10是具有LCL构造的T型噪声滤波器,其由输入侧导电线11A的寄生电感、布置在第二导电线12上的电容器C以及输出侧导电线11B的寄生电感构成。本文中所公开的技术不限于该示例,并且可以被应用于其它类型的噪声滤波器。

第一磁体部分31被布置成覆盖第一导电线11的输入侧导电线11A的一部分的周边。在该示例中,第一磁体部分31周向地覆盖输入侧导电线11A的所述一部分的整个周边,然而,第一磁体部分31可以被布置成周向地覆盖该周边的一部分。此外,第一磁体部分31不限于该示例,并且可以采用各种构造。例如,第一磁体部分31可以是环形(环状、多边形等)铁氧体芯,或者可以是稍后描述的在第一导电线11的周围成螺旋形的磁性片。通过布置第一磁体部分31来调节输入侧导电线11A的电感。在本文中的公开中,由第一磁体部分31包围的第一导电线11的输入侧导电线11A的所述一部分被称为“第一部分”。

第二磁体部分32被布置成覆盖第一导电线11的输出侧导电线11B的一部分的周边。在该示例中,第二磁体部分32周向地覆盖输出侧导电线11B的所述一部分的整个周边,然而,第二磁体部分32可以被布置成周向地覆盖该周边的一部分。此外,第二磁体部分32不限于该示例,并且可以采用各种构造。例如,第二磁体部分32可以是环形(环状、多边形等)铁氧体芯,或者可以是稍后描述的在第一导电线11的周围成螺旋形的磁性片。通过布置第二磁体部分32来调节输出侧导电线11B的电感。在本文中,由第二磁体部分32包围的第一导电线11的输出侧导电线11B的所述一部分被称为“第二部分”。

第三磁体部分33在第一磁体部分31和第二磁体部分32之间延伸,并且被布置成覆盖第一导电线11的分支部11c的周边的一部分。在该示例中,第三磁体部分33与第一磁体部分31和第二磁体部分32均接触,然而,第三磁体部分33可以与第一磁体部分31或第二磁体部分32中的至少一个分离。此外,第三磁体部分33不限于该示例,并且可以采用各种构造。例如,第三磁体部分33可以是稍后描述的在第一导电线11的周围成螺旋形的磁性片。通过将第三磁体部分33布置成在第一磁体部分31和第二磁体部分32之间延伸,能够调节在输入侧导电线11A和输出侧导电线11B之间的磁耦合。即,能够由第三磁体部分33调节在输入侧导电线11A和输出侧导电线11B之间的耦合系数k。

在该噪声滤波器10中,在输入侧导电线11A和输出侧导电线11B之间的互感能够通过调节第一磁体部分31、第二磁体部分32和第三磁体部分33的材料和构造来调节。因此,电容器20的等效串联电感与第二导电线12的寄生电感之和通过该互感而减小。结果,如由以上公式2指示地,噪声滤波器10能够表现出对高频带中的电磁噪声的高滤波性能。在输入侧导电线11A和输出侧导电线11B之间的互感可以不一定必需等于电容器20的等效串联电感与第二导电线12的寄生电感之和。能够通过将M调节成满足|L3-M|<L3来改进噪声滤波器10的滤波性能,其中“M”是互感,并且“L3”是电容器20的等效串联电感与第二导电线12的寄生电感之和。

在噪声滤波器10中,简单地通过在第一导电线11的周边的周围布置第一磁体30来减小电容器20的等效串联电感与第二导电线12的寄生电感之和。在该示例中,第一导电线11是母线,然而,即使第一导电线11是另一种类型的导电线也是如此。另外,不管第一导电线11的形状如何,都能够通过在第一导电线11的周边的周围布置第一磁体30来减小电容器20的等效串联电感与第二导电线12的寄生电感之和。特别地,由磁性片构成的第一磁体30能够被容易地布置至第一导电线11。能够说,在第一导电线11的周边的周围布置第一磁体30的技术是高度通用的,因为它能够被应用于各种类型的导电线。

代替本文中所公开的技术,可以考虑在输入侧导电线和输出侧导电线中的每一条导电线上设置线圈。然而,在不具有磁芯的普通线圈之间的磁耦合是弱的,并且为了使其更强,需要修改导电线路的布置和线圈形状。这可能导致布置导电线路的更低的自由度以及线圈重量的增加,并且这些可能导致噪声滤波器电路结构的尺寸增加。因此,能够说,在输入侧导电线和输出侧导电线中的每一条导电线上设置线圈的技术是低通用性的。此外,使用具有铁芯的线圈使得互感的调节更加困难,结果,需要将另外的线圈与电容器串联地设置以调节互感。这可能导致部件数目、成本和尺寸的增加,因为没有必要在噪声滤波器电路中将这种线圈与电容器串联地设置。相反,本文中所公开的技术不使用任何线圈,因此它能够避免以上提到的问题。

在下文中,将描述应用了本文中所公开的技术的另一个噪声滤波器。图4A示出噪声滤波器100的透视图,并且图4B示出其分解透视图。在噪声滤波器100中,第一磁体130由第一下侧分割部分130A、第二下侧分割部分130B、第一上侧分割部分130C和第二上侧分割部分130D的组合构成。通过组合这些分割部分130A、130B、130C、130D构造了第一磁体130的第一磁体部分131、第二磁体部分132和第三磁体部分133。

这些分割部分130A、130B、130C和130D中的每一个分割部分是通过对由诸如Mn-Zn或Ni-Zn的材料的烧结而产生的铁氧体等进行成形而获得的磁性板。第一下侧分割部分130A和第二下侧分割部分130B具有共通的构造。

第一下侧分割部分130A在输入侧导电线11A的下方延伸,以沿其短方向越过输入侧导电线11A。第一下侧分割部分130A具有U形形状,并且包围输入侧导电线11A的周边的一部分。第一下侧分割部分130A的第一端130Aa和第二端130Ab的顶表面位于第一导电线11的上表面的上方。

第二下侧分割部分130B在输出侧导电线11B的下方延伸,以沿其短方向越过输出侧导电线11B。第二下侧分割部分130B具有U形形状,并且包围输出侧导电线11B的周边的一部分。第二下侧分割部分130B的第一端130Ba和第二端130Bb的顶表面位于第一导电线11的上表面的上方。

第一上侧分割部分130C在第一导电线11的分支部11c的上方越过第一导电线11,并且在第一下侧分割部分130A的第一端130Aa和第二下侧分割部分130B的第二端130Bb之间延伸。第一上侧分割部分130C的一端被连接到第一下侧分割部分130A的第一端130Aa,并且其另一端被连接到第二下侧分割部分130B的第二端130Bb。根据需要,可以在第一上侧分割部分130C与第一下侧分割部分130A的第一端130Aa和/或第二下侧分割部分130B的第二端130Bb之间设置间隙。能够通过调节间隙距离来调节在输入侧导电线11A和输出侧导电线11B之间的互感。

第二上侧分割部分130D在第一导电线11的分支部11c的上方越过第一导电线11,并且在第一下侧分割部分130A的第二端130Ab和第二下侧分割部分130B的第一端130Ba之间延伸。第二上侧分割部分130D的一端被连接到第一下侧分割部分130A的第二端130Ab,并且其另一端被连接到第二下侧分割部分130B的第一端130Ba。根据需要,可以在第二上侧分割部分130D与第一下侧分割部分130A的第二端130Ab和/或第二下侧分割部分130B的第一端130Ba之间设置间隙。能够通过调节间隙距离来调节在输入侧导电线11A和输出侧导电线11B之间的互感。

第一下侧分割部分130A和第二下侧分割部分130B被布置成彼此平行且沿着第一导电线11的短方向。第一上侧分割部分130C和第二上侧分割部分130D被布置成在分支部11c的上方斜向交叉。对于该第一磁体130,假设从输入侧流动到输出侧的电流为正电流,则来自输入侧导电线11A的磁通和来自输出侧导电线11B的磁通彼此增强,因此,输入侧导电线11A和输出侧导电线11B能够被磁耦合,使得在输入侧导电线11A和输出侧导电线11B之间的互感的符号为正。

同样在噪声滤波器100中,通过在第一导电线11的周边的周围布置第一磁体130,输入侧导电线11A和输出侧导电线11B被磁耦合,并且能够通过其间的互感来减小电容器20的等效串联电感和第二导电线12的寄生电感。

图5示出图4A和图4B中所示的噪声滤波器100的变型。该噪声滤波器100的特征在于包括第二磁体140,该第二磁体140被布置成包围在第一导电线11的分支部11c和接地板13之间的第二导电线12的一部分的周边。第二磁体140是通过对由诸如Mn-Zn或Ni-Zn的材料的烧结而产生的铁氧体等进行成形而获得的环形铁氧体芯。在该示例中,第二磁体140被布置成周向地包围第二导电线12的所述一部分的整个周边,然而,第二磁体140可以被布置成周向地包围该周边的一部分。此外,第二磁体140不限于该示例,并且可以采用各种构造。例如,第二磁体140可以是在第二导电线12的周围成螺旋形的磁性片。

这里,如已经结合以上公式1和2所描述地,噪声滤波器100的基本特征在于,通过使用由第一磁体130在输入侧导电线11A和输出侧导电线11B之间产生的互感(M)减小电容器20的等效串联电感和电容20的寄生电感而实现了滤波性能的改进。以此方式,互感(M)被添加到输入侧导电线11A的电感(L1+M)和输出侧导电线11B的电感(L2+M)中的每一项。因此,由于导电线11A和11B的电感(L1+M、L2+M)的增加,所以以上公式1的分母变得更大,并且严格地说,也实现了通过这些电感的增加来改进滤波性能的辅助效果。

在图5的变型的噪声滤波器100中,由于第二磁体140而增加了第二导电线12的电感。为了消除第二导电线12的电感的这种增加,能够通过第一磁体130增加在输入侧导电线11A和输出侧导电线11B之间的互感。例如,能够基于第一磁体130的磁性材料和构造来增加互感。如上所述,在噪声滤波器100中,由于第二磁体140而能够进一步增加输入侧导电线11A的电感(L1+M)和输出侧导电线11B的电感(L2+M)中的每一项,结果,以上公式1的分母变得甚至更大,因此能够进一步改进滤波性能。

此外,图5的变型的噪声滤波器100具有如下所述的另外的特性。为了理解图5的变型的噪声滤波器100的另外的特性,将进一步考虑以上公式1到3。

由于与导体损耗相比,分支线路的电感的阻抗和电容器的阻抗是较大的,因此在推导以上公式1和2时仅考虑这些阻抗的虚部。然而,当频率高和/或谐振时,导体损耗以及稍后描述的磁体的损耗成分的影响大,因此,期望对导体损耗和磁体的损耗成分加以考虑。在考虑阻抗的实部的情况下,能够如下地重写以上公式2。

[公式4]

这里,R是分支线路的导体损耗和电容器的损耗的总损耗成分。此外,在考虑磁体的损耗成分(即,磁导率的复数成分)的情况下,能够如下地重写以上公式3。

[公式5]

μ0:真空中的磁导率

μr1:第一磁体的相对磁导率的实部

μr2:第一磁体的相对磁导率的虚部

S:第一磁体的磁路的截面面积

l:第一磁体的平均磁路长度

通过将以上公式5代入以上公式4,推导出了以下公式。

[公式6]

由于角频率ω被包括在公式6的实部的负项中,因此以上公式6的实部具有频率特性。由此,能够理解,以上公式6的实部影响滤波性能。即,在严格地考虑的情况下,能够理解导体损耗和磁体的损耗成分影响滤波性能。

这样,为了改进滤波性能,期望的是,调节损耗成分R,使得以上公式6的实部变得更小。例如,可以通过利用分支线路的布线图案来调节损耗成分R而使得以上公式6的实部更小,或者可以通过利用将电阻器(诸如片式电阻器)连接到分支线路以与电容器串联连接以调节损耗成分R而使得以上公式6的实部更小。调节损耗成分R的这种技术是有用的,因为使得以上公式6的实部更小并且改进了滤波性能。然而,如从以上公式6清楚地,如果损耗成分R不具有频率特性,则以上公式6的实部仅在特定频率下变得更小,因此仅为滤波性能实现了有限的改进。

在图5的变型的噪声滤波器100中,第二磁体140被设置在第二导电线12上。由此,在图5的变型的噪声滤波器100中,第二磁体140的损耗成分被添加到损耗成分R,由此损耗成分R能够具有频率特性。此外,第二磁体140和第一磁体130由相同的磁性材料构成,即它们具有相同的磁导率。因此,在图5的变型的噪声滤波器100中,以上公式6的实部中的正项和负项的损耗成分中的每一项以与频率成比例的方式增加,因此这些损耗成分被消除而不依赖于频率变化。这样,图5的变型的噪声滤波器100能够表现出高滤波性能。

如上所述,除了通过增加输入侧导电线11A的电感(L1+M)和输出侧导电线11B的电感(L2+M)中的每一项来实现滤波性能的改进之外,将第二磁体140设置在第二导电线12上的技术还基于更严格的设计而有助于滤波性能的改进。将第二磁体140设置在第二导电线12上的技术也能够被类似地应用于本文中所公开的其它实施例的噪声滤波器。

图6A示出噪声滤波器200的透视图,并且图6B示出其分解透视图。在噪声滤波器200中,输入侧导电线11A和输出侧导电线11B在其间具有预定距离的间隔的情况下彼此面对并且彼此平行地延伸。

第一磁体230由磁性片构成。第一磁体230包括:第一磁体部分231,该第一磁体部分231被布置成覆盖输入侧导电线11A的一部分的周边;第二磁体部分232,该第二磁体部分232被布置成覆盖输出侧导电线11B的一部分的周边;和一对第三磁体部分233,所述一对第三磁体部分233在第一磁体部分231和第二磁体部分232之间延伸。第一磁体230被布置成环绕在输入侧导电线11A的一部分和输出侧导电线11B的一部分的外侧。一对第三磁体部分233相对于彼此斜向交叉地延伸。对于该第一磁体230,假设从输入侧流动到输出侧的电流为正电流,则来自输入侧导电线11A的磁通和来自输出侧导电线11B的磁通彼此增强,因此,输入侧导电线11A和输出侧导电线11B能够被磁耦合,使得在输入侧导电线11A和输出侧导电线11B之间的互感的符号为正。

同样在噪声滤波器200中,通过在第一导电线11的周边的周围布置第一磁体230,输入侧导电线11A和输出侧导电线11B被磁耦合,并且能够通过其间的互感减小电容器20的等效串联电感和第二导电线12的寄生电感。

图7A示出噪声滤波器300的透视图,并且图7B示出其分解透视图。在噪声滤波器300中,第一磁体330由第一分割部分330A和第二分割部分330B的组合构成。通过组合第一分割部分330A和第二分割部分330B来构造第一磁体330的第一磁体部分331、第二磁体部分332和第三磁体部分333。

第一分割部分330A和第二分割部分330B中的每一个是通过对由诸如Mn-Zn或Ni-Zn的材料的烧结而产生的铁氧体等进行成形而获得的磁性板,并且具有U形形状。第一分割部分330A和第二分割部分330B具有共通的构造。输入侧导电线11A和输出侧导电线11B中的每一条导电线具有在与纵向方向垂直的上下方向中的向上方向或向下方向中的任一个方向上弯曲(该上下方向也可以是与母线的表面垂直的方向)并然后在向上方向和向下方向中的另一个方向上弯曲回来的构造。第一分割部分330A和第二分割部分330B被布置在限定在弯曲部之间的空间中。在第一分割部分330A的一端和第二分割部分330B的一端之间设置有间隙,并且在第一分割部分330A的另一端和第二分割部分330B的另一端之间设置有另一个间隙。能够通过调节间隙距离来调节在输入侧导电线11A和输出侧导电线11B之间的互感。尽管分别对应于第一磁体部分331和第二磁体部分332地设置间隙,但是代替该示例地,间隙可以被设置在第三磁体部分333中。此外,代替间隙地,磁体部分的一些部分的宽度可以是窄的。

输入侧导电线11A的被第一磁体部分331包围的部分111A在与输入侧导电线11A的纵向方向垂直的上下方向上延伸。输出侧导电线11B的被第二磁体部分332包围的部分111B也在与输出侧导电线11B的纵向方向垂直的上下方向上延伸。对于该第一磁体330,假设从输入侧流动到输出侧的电流为正电流,则来自输入侧导电线11A的磁通和来自输出侧导电线11B的磁通彼此增强,因此,输入侧导电线11A和输出侧导电线11B能够被磁耦合,使得在输入侧导电线11A和输出侧导电线11B之间的互感的符号为正。

同样在噪声滤波器300中,通过在第一导电线11的周边的周围布置第一磁体330,输入侧导电线11A和输出侧导电线11B被磁耦合,并且能够通过其间的互感减小电容器20的等效串联电感和第二导电线12的寄生电感。

第一实施例

将参考图8A到图8C和图9A到图9C来描述应用了本文中所公开的技术的噪声滤波器的滤波性能的研究结果。

图8A示出应用了本文中所公开的技术的噪声滤波器400。第一磁体430由磁性片构成,并且在第一导电线11的周围成螺旋形。在该示例中,第一磁体430在从输入端子部11a朝向输出端子部11b的方向上从输入侧导电线11A的一部分经由分支部11c到输出侧导电线11B的一部分顺时针地布置。在该噪声滤波器400中,输入侧导电线11A和输出侧导电线11B通过第一磁体430被磁耦合,并且电容器20的等效串联电感和第二导电线12的寄生电感通过其间的互感被减小。

图9A是图8A的噪声滤波器400的等效电路图。噪声源的内部阻抗为1Ω,负载电路的阻抗为1Ω,并且电容器的静态电容为100μF。输入侧导电线11A的电感为71.2nH,输出侧导电线11B的电感为94.4nH,并且电容器20的等效串联电感与第二导电线12的寄生电感之和为0.003nH。在噪声滤波器400中,因为电容器20的等效串联电感和第二导电线12的寄生电感通过在输入侧导电线11A和输出侧导电线11B之间的互感而减小,所以电容器20的等效串联电感与第二导电线12的寄生电感之和是显著小的。此外,与稍后描述的图8B的示例相比,输入侧导电线11A的电感和输出侧导电线11B的电感中的每一项电感不仅通过由第一磁体430实现的自感而增加而且还通过互感而增加。

图8B示出比较示例的噪声滤波器500。在该噪声滤波器500中,在第一导电线11的周边的周围没有布置磁体。

图9B是图8B的噪声滤波器500的等效电路图。由于在噪声滤波器500中没有布置磁体,因此输入侧导电线11A和输出侧导电线11B中的每一条导电线仅具有线路的寄生电感,因此与布置有磁体的情况相比,它们表现出更小的值。此外,输入侧导电线11A和输出侧导电线11B的磁耦合如此之小,以至它不影响导电线的寄生电感。因此,电容器20的等效串联电感与第二导电线12的寄生电感之和被维持为高值。

图8C示出比较示例的噪声滤波器600。在该噪声滤波器600中,作为环形铁氧体芯的输入侧磁体631被设置在输入侧导电线11A上,并且作为环形铁氧体芯的输出侧磁体632也被设置在输出侧导电线11B上。

图9C示出图8C的噪声滤波器600的等效电路图。由于输入侧磁体631和输出侧磁体632被布置在噪声滤波器600中,因此输入侧导电线11A的电感和输出侧导电线11B的电感显著地增加。同时,因为输入侧磁体631和输出侧磁体632被布置成彼此分开,所以输入侧导电线11A和输出侧导电线11B不被磁耦合。因此,电容器20的等效串联电感与第二导电线12的寄生电感之和被维持为高值。

图10示出图8A到图8C的噪声滤波器400、500、600的滤波性能的结果。滤波性能通过20×log10(V2/V1)(dB)来计算。

如图10中所示,在没有布置磁体的比较示例的噪声滤波器500(图8B)中,对高频带中的电磁噪声的滤波性能劣化。在另一个方面,在本实施例的噪声滤波器400(图8A)中,对高频带中的电磁噪声的滤波性能被显著地改进。由于输入侧导电线11A和输出侧导电线11B的电感的增加,在设置有作为环形铁氧体芯的磁体631、632的比较示例的噪声滤波器600(图8C)中,对高频带中的电磁噪声的滤波性能被改进,然而,它次于本实施例的噪声滤波器400的滤波性能。如上,已经确认,如在本实施例的噪声滤波器400(图8A)中的那样,为了改进噪声滤波器的滤波性能,重要的是至少减小电容器20的等效串联电感和第二导电线12的寄生电感。

尽管上文已经详细地描述了本公开的具体示例,但是这些示例仅是示意性的,并且不对专利权利要求的范围加以限制。在专利权利要求中描述的技术还涵盖对上述特定示例的各种改变和修改。在本说明书或附图中说明的技术要素独立地或通过各种组合来提供技术实用性。本公开不限于在提交权利要求时描述的组合。此外,由本说明书或附图所示的示例的目的是同时满足多个目的,并且满足那些目的中的任一个目的都对本公开提供了技术实用性。

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