[發(fā)明專利]共模濾波器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010288840.4
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN102035490A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龜谷雅明
• 申請（專利權(quán)）人: ELMEC株式會社
• 主分類號: H03H7/09
• 分類號: H03H7/09
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種共模濾波器(Common?mode?filter)，尤其是涉及一種在超高速差分線路中使傳輸?shù)某咚俨罘中盘柾ㄟ^，另一方面，阻斷共模噪音(Common?mode?noise)，難以引起電磁干擾的共模濾波器。

背景技術(shù)

在電子設(shè)備中，存在有害的噪音，因此，人們提出了多種濾除噪音的方案。

一般，噪音分為差模噪音(正常模式噪音)和共模噪音兩類，但根據(jù)該噪音的所在頻率范圍及濾除噪音的方法進行分類，則有如下幾種。

(1)噪音在特定的頻率范圍內(nèi)，且需要傳送的信號遠遠低于該范圍時：

第1種方法是將電感器(Inductor)和電容器(Capacitor)組合，形成集中常數(shù)型的共振電路，濾除該共振頻率附近的頻率成分。

這種方法的公知實施例，如有JP特開昭53-25333號文獻(專利文獻1)。

該專利文獻1涉及以下技術(shù)內(nèi)容，將2個電容器和1個線圈(coil)呈Y形連接，形成多個串聯(lián)共振電路，使用該共振電路濾除從便攜式電動工具發(fā)出的特定范圍的噪音，從而防止噪音輸出到電源線。

第2種方法是將電感器和電容器組合，形成集中常數(shù)型的低通濾波器(Low-pass?filter)，濾除該濾波器的阻斷頻率以上的頻率成分。

這種方法的公知實施例，如有，JP特開2008-78717號文獻(專利文獻2)。

該專利文獻2涉及以下的技術(shù)內(nèi)容，通過將電感器和電容器組合的低通濾波器，濾除正常模式噪音，通過共模扼流圈(Common?Mode?Choke?Coils)，濾除共模噪音，從而防止開關(guān)(Switching)電源噪音輸出到電源線。

(2)噪音和需要傳送的差分信號都在特定的相同頻率范圍內(nèi)，且差分信號為正常模式信號時：

在這種情況，采用共模扼流圈。

這種方法的公知實施例，如有JP特開2004-266634號文獻(專利文獻3)，具有正常模式信號的頻段下限設(shè)定為2MHz的技術(shù)方案，如還有JP特開2000-58343號文獻(專利文獻4)，具有將差分信號傳送用共模扼流圈卷繞于環(huán)形鐵芯(core)上的技術(shù)方案。

近年，隨著所采用的頻段升高，例如，于2000年4月制定的USB(universal?serial?bus)2.0格式，其最大數(shù)據(jù)傳送速度為480Mbit/s(時鐘頻率240MHz)，在該頻段中，傳送信號為差分信號。

但是，理想的共模扼流圈應(yīng)為下述結(jié)構(gòu)，如圖18所示的等效電路，通過卷繞于磁性體磁芯上，耦合系數(shù)接近“1”的一對線圈，和通過將輸入輸出之間的線間電容抑制在較低程度的線圈間電容，形成傳送線路，對特性阻抗(Impedance)進行管理。

在該共模扼流圈中，對于共模噪音，插入在傳送線路上的等效的阻抗為較大值，如圖19的編號Scc21所示的特性，可阻止共模噪音的通過。

另一方面，在共模扼流圈中，對于差分信號(正常模式信號)，為使阻抗接近于零，且與線路間電容組合，形成低損耗傳送線路，如圖19的編號Sdd21所示的特性可知，差分信號以較少的損耗通過。

在當前情況下，這種理想的共模扼流圈還沒有產(chǎn)品化，只是通過將頻段設(shè)定為15GHz，對其進行說明，以便與本發(fā)明的效果進行比較。

在過去，由于共模扼流圈的結(jié)構(gòu)簡單，能夠使高速差分信號無損耗地通過，并能夠阻止該頻段的共模噪音，因此廣泛地應(yīng)用于高速串行傳送接口(Interface)中的噪音應(yīng)對措施中。

最近，于2008年11月制定了接口USB3.0(最大數(shù)據(jù)傳送速度為5Gbit/s＝時鐘頻率2.5GHz)格式。

在時鐘頻率為2.5GHz時，為了防止波形變差，至少在達到3倍的諧波7.5GHz之前，不會使接口線的差分信號的振幅變差，并期望使群延遲特性平坦地通過，就必須阻斷該頻段的共模噪音。

但是，在這種的GHz頻段，磁性體的磁導率降低，電感器之間的耦合系數(shù)也降低，分布電容的存在的影響也較大。

具體來說，如果進行模擬(Simulation)，雖然還取決于其方法，但是，在圖18中，電感器之間的耦合系數(shù)從0.98下降到0.97，由此，差分信號的通過頻段急劇地減少至一半。

在差分傳送線路中構(gòu)成問題的噪音主要為共模噪音，在制定上述USB3.0格式之前，人們對于共模濾波器提出了多種方案，幾乎全部都涉及共模扼流圈。

即使包括其它的方案，沒有發(fā)現(xiàn)如上述噪音濾除方法中所述的阻抗和電容組合的集中常數(shù)型共振電路或低通濾波器的方案。

在先技術(shù)文獻

專利文獻