JP2015076571A - Noise filter for power supply, and usb connector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源ラインのノイズ対策に用いて好適な電源用ノイズフィルタおよびUSBコネクタに関するものである。 The present invention relates to a power supply noise filter and a USB connector suitable for use in countermeasures against power line noise.
一般に、磁性材料からなるコア部材と、コア部材の内部に設けられた第1,第2の内部電極と、コア部材の端部に設けられた第1,第2の外部電極と、を備えた電源用ノイズフィルタが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Generally, a core member made of a magnetic material, first and second internal electrodes provided inside the core member, and first and second external electrodes provided at the end of the core member are provided. A power supply noise filter is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載された電源用ノイズフィルタでは、第1の内部電極によって第1のコイルを形成すると共に、第2の内部電極によって第2のコイルを形成している。このとき、第1のコイルと第2のコイルは、コア部材となる磁性体の内部に位置して互いに積み重ねて設けられている。
In the power supply noise filter described in
ところで、特許文献1に記載された電源用ノイズフィルタは、第1,第2のコイルを複数個積み重ね、これらのコイルでインダクタンスを発生させることで、コモンモードとディファレンシャルモード(ノーマルモード)それぞれのインピーダンスを高くする構造である。このため、コア部材の厚さ寸法が大きくなり易い傾向がある。また、ノイズ抑制効果は内部電極の幅寸法および厚さ寸法に依存する。すなわち、内部電極の幅寸法を小さくして、コイルの巻数を増やすと共に、コイルを多数個積み重ねる方がインダクタンスは高くなる。しかし、このような構成では、内部電極に大きな電流を流すことができず、ノイズ抑制効果と大電流化の両立が難しいという問題がある。
By the way, the noise filter for power supply described in
本発明は前述の問題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、電源ラインに伝導するコモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズに対して低減効果があり、かつ、大電流に対応した電源用ノイズフィルタおよびUSBコネクタを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the common mode noise and differential mode noise conducted to the power supply line, and to reduce power supply noise corresponding to a large current. It is to provide a filter and a USB connector.
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、磁性材料からなるコア部材と、該コア部材の内部に設けられ一方に電源電圧が供給され他方にグランドが接続される第1,第2の内部電極と、前記コア部材の端部に設けられ前記第1,第2の内部電極にそれぞれ接続された第1,第2の外部電極とを備えた電源用ノイズフィルタであって、前記第1,第2の内部電極は、長さ方向の一端から他端に進む間に半回転し互いの位置が入れ替わる第1,第2の螺旋パターンを複数個直列に接続することによって、二重螺旋状に形成され、前記第1,第2の螺旋パターンは、前記コア部材の厚さ方向および幅方向で異なる位置に配置され長さ方向に向けて互いに同方向で並行に延びる第1,第2の同方向並行線路部と、該第1,第2の同方向並行線路部の端部に接続され前記コア部材の幅方向に対して互いに逆方向に向けて交差して延びる第1,第2の交差部と、該第1,第2の交差部の端部に接続され前記コア部材の厚さ方向に向けて互いに逆方向で並行に延びる第1,第2の逆方向並行線路部とを備え、前記第1,第2の内部電極にコモンモードまたはディファレンシャルモードの信号が伝搬したときに、前記第1,第2の同方向並行線路部に生じる相互誘導と前記第1,第2の逆方向並行線路部に生じる相互誘導とでは、正結合と負結合が互いに逆の関係になることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention includes a core member made of a magnetic material, and a first and second core member provided inside the core member and supplied with a power supply voltage on one side and connected to the ground on the other side. A power supply noise filter comprising: an internal electrode of the first and second external electrodes provided at an end of the core member and connected to the first and second internal electrodes, respectively. The first and second inner electrodes are connected to each other in series by connecting a plurality of first and second spiral patterns that are rotated halfway while moving from one end to the other end in the length direction and their positions are interchanged. The first and second spiral patterns are arranged at different positions in the thickness direction and the width direction of the core member, and extend in parallel in the same direction toward the length direction. And the first and second same-direction parallel lines Connected to the ends of the core member and extending in opposite directions to the width direction of the core member, and connected to the ends of the first and second intersections. First and second reverse parallel line sections extending in parallel in opposite directions toward the thickness direction of the core member, and signals in common mode or differential mode are transmitted to the first and second internal electrodes. In the mutual induction generated in the first and second in-parallel parallel line portions and the mutual induction generated in the first and second reverse parallel line portions when propagating, the positive coupling and the negative coupling are opposite to each other. It is characterized by becoming a relationship.
請求項2の発明は、前記第1,第2の同方向並行線路部の長さ方向の寸法は、前記第1,第2の逆方向並行線路部の厚さ方向の寸法よりも長く形成されている構成としたことにある。 According to a second aspect of the present invention, the length in the length direction of the first and second parallel parallel line portions is longer than the thickness in the thickness direction of the first and second reverse parallel line portions. It is in having a configuration.
請求項3の発明では、前記コア部材の長さ方向の一端には、前記第1の内部電極の一端に接続された入力側の前記第1の外部電極と、前記第2の内部電極の一端に接続された出力側の前記第2の外部電極とが配置され、前記コア部材の長さ方向の他端には、前記第1の内部電極の他端に接続された出力側の前記第1の外部電極と、前記第2の内部電極の他端に接続された入力側の前記第2の外部電極とが配置され、前記コア部材の幅方向の一側には、入力側の前記第1の外部電極と入力側の前記第2の外部電極とが配置され、前記コア部材の幅方向の他側には、出力側の前記第1の外部電極と出力側の前記第2の外部電極とが配置される構成としたことにある。 According to a third aspect of the present invention, at one end of the core member in the length direction, the first external electrode on the input side connected to one end of the first internal electrode and one end of the second internal electrode The second external electrode on the output side connected to the first external electrode is disposed on the other end in the length direction of the core member, and the first on the output side connected to the other end of the first internal electrode. External electrodes and the second external electrode on the input side connected to the other end of the second internal electrode are disposed on one side in the width direction of the core member, the first on the input side. External electrodes and the second external electrode on the input side are arranged, and on the other side in the width direction of the core member, the first external electrode on the output side and the second external electrode on the output side The configuration is such that is arranged.
請求項4の発明では、前記コア部材の長さ方向の途中位置には、他の信号線との接触を回避するための凹部を形成する構成としたことにある。 According to a fourth aspect of the present invention, a concave portion for avoiding contact with other signal lines is formed at an intermediate position in the length direction of the core member.
請求項5の発明は、磁性材料からなるコア部材と、該コア部材の内部に設けられ一方に電源電圧が供給され他方にグランドが接続される第1,第2の内部電極と、前記コア部材の端部に設けられ前記第1,第2の内部電極にそれぞれ接続された第1,第2の外部電極とを備えた電源用ノイズフィルタであって、前記第1,第2の内部電極は、前記コア部材の厚さ方向および幅方向で異なる位置に配置され長さ方向に対して互いに同方向で並行に延びる第1,第2の同方向並行線路部と、前記コア部材の厚さ方向または幅方向に対して互いに逆方向で並行に延びる第1,第2の逆方向並行線路部とを備え、前記第1,第2の同方向並行線路部と前記第1,第2の逆方向並行線路部とが交互に接続される構成とし、前記第1,第2の内部電極にコモンモードまたはディファレンシャルモードの信号が伝搬したときに、前記第1,第2の同方向並行線路部に生じる相互誘導と前記第1,第2の逆方向並行線路部に生じる相互誘導とでは、正結合と負結合が互いに逆の関係になることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a core member made of a magnetic material, first and second internal electrodes provided inside the core member, to which a power supply voltage is supplied to one side and a ground is connected to the other, and the core member A power source noise filter including first and second external electrodes connected to the first and second internal electrodes, respectively, wherein the first and second internal electrodes are , First and second same-direction parallel line sections that are arranged at different positions in the thickness direction and the width direction of the core member and extend in parallel in the same direction with respect to the length direction, and the thickness direction of the core member Alternatively, the first and second reverse parallel line sections extending in parallel in opposite directions with respect to the width direction, the first and second parallel parallel line sections and the first and second reverse directions. Parallel line sections are alternately connected, and the first and second internal electrodes are connected to each other. Between the mutual induction generated in the first and second parallel parallel line sections and the mutual induction generated in the first and second reverse parallel line sections when the signal in the non-mode or differential mode propagates. It is characterized in that the negative bond and the negative bond are opposite to each other.
請求項6の発明は、本発明の電源用ノイズフィルタを備えたUSBコネクタであって、電源電圧が供給される電源電圧端子と、差動信号が供給される一対の差動信号端子と、グランドに接続されるグランド端子とを備え、前記第1の外部電極は前記電源電圧端子に接続され、前記第2の外部電極は前記グランド端子に接続されてなる構成としたことにある。
The invention of
請求項1の発明によれば、第1,第2の内部電極は、長さ方向に向けて互いに同方向で並行に延びる第1,第2の同方向並行線路部と、厚さ方向に向けて互いに逆方向で並行に延びる第1,第2の逆方向並行線路部とを備える。ここで、例えば、コモンモードで第1,第2の逆方向並行線路部に同方向の信号が伝搬すると、第1,第2の同方向並行線路部には逆方向の信号が伝搬される。このため、第1,第2の逆方向並行線路部では正結合の相互誘導が生じるから、これらの間の相互インダクタンスによって第1,第2の内部電極の合成インダクタンスを高くすることができる。一方、例えば、ディファレンシャルモードで第1,第2の同方向並行線路部に同方向の信号が伝搬すると、第1,第2の逆方向並行線路部には逆方向の信号が伝搬される。このため、第1,第2の同方向並行線路部では正結合の相互誘導が生じるから、これらの間の相互インダクタンスによって第1,第2の内部電極の合成インダクタンスを高くすることができる。 According to the first aspect of the present invention, the first and second internal electrodes are directed in the thickness direction and the first and second same-direction parallel line portions extending in parallel in the same direction toward the length direction. And first and second reverse parallel line sections extending in parallel in opposite directions. Here, for example, when a signal in the same direction propagates to the first and second reverse parallel line sections in the common mode, a signal in the reverse direction propagates to the first and second parallel parallel line sections. For this reason, in the first and second reverse parallel line portions, mutual induction of positive coupling occurs, so that the combined inductance of the first and second internal electrodes can be increased by the mutual inductance between them. On the other hand, for example, when a signal in the same direction propagates to the first and second parallel parallel line sections in the differential mode, a signal in the reverse direction is propagated to the first and second reverse parallel line sections. For this reason, since mutual induction of positive coupling occurs in the first and second co-directional parallel line sections, the combined inductance of the first and second internal electrodes can be increased by the mutual inductance between them.
これにより、第1,第2の内部電極におけるコモンモードインピーダンスとディファレンシャルモードインピーダンスをいずれも高くすることができるので、電源ラインに伝導するコモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズを両方とも低減することができる。また、渦巻状のコイルを用いることなく、第1,第2の同方向並行線路部と第1,第2の逆方向並行線路部とによって相互インダクタンスを発生させるから、第1,第2の内部電極の幅寸法や厚さ寸法を大きくすることができ、供給可能な電流を増加させることができる。 Thereby, since both the common mode impedance and the differential mode impedance in the first and second internal electrodes can be increased, both the common mode noise and the differential mode noise conducted to the power supply line can be reduced. Further, since the mutual inductance is generated by the first and second parallel parallel line sections and the first and second reverse parallel line sections without using a spiral coil, the first and second internal lines are generated. The width dimension and thickness dimension of the electrode can be increased, and the current that can be supplied can be increased.
請求項2の発明によれば、第1,第2の同方向並行線路部の長さ方向の寸法は、第1,第2の逆方向並行線路部の厚さ方向の寸法よりも長く形成されている。これにより、第1,第2の逆方向並行線路部間で生じる正結合の相互インダクタンスよりも、第1,第2の同方向並行線路部間で生じる正結合の相互インダクタンスの方が高くなる。このため、コモンモードインピーダンスとディファレンシャルモードインピーダンスのうち、いずれか一方を高くすることができる。
According to invention of
また、例えば、ディファレンシャルモードで第1,第2の逆方向並行線路部に逆方向の信号が伝搬し、第1,第2の同方向並行線路部に同方向の信号が伝搬した場合、磁界と電流の相互作用により、第1,第2の逆方向並行線路部間で電流抑制効果が生じるのに対し、第1,第2の同方向並行線路部間では電流抑制効果が小さくなる。この場合、コモンモードでは、第1,第2の同方向並行線路部間で電流抑制効果が生じるのに対し、第1,第2の逆方向並行線路部間では電流抑制効果が小さくなる。 For example, in the differential mode, when a reverse signal propagates to the first and second reverse parallel line sections and a same direction signal propagates to the first and second parallel parallel line sections, the magnetic field and While the current suppression effect is generated between the first and second reverse parallel line portions due to the interaction of the current, the current suppression effect is small between the first and second same direction parallel line portions. In this case, in the common mode, a current suppression effect is generated between the first and second parallel parallel line portions, whereas a current suppression effect is small between the first and second reverse parallel line portions.
請求項2の発明では、第1,第2の同方向並行線路部の長さ方向の寸法は、第1,第2の逆方向並行線路部の厚さ方向の寸法よりも長いので、ディファレンシャルモードで第1,第2の逆方向並行線路部に生じる電流抑制効果は、コモンモードで第1,第2の同方向並行線路部に生じる電流抑制効果に比べて小さくなる。その結果、ディファレンシャルモードで第1,第2の同方向並行線路部に同方向の信号を伝搬させることによって、電源ラインに供給可能な電流を増加させることができる。
In the invention of
請求項3の発明によれば、コア部材の幅方向の一側には入力側の第1,第2の外部電極が形成され、コア部材の幅方向の他側には出力側の第1,第2の外部電極が形成されている。このため、入力側の電源ラインとグランドラインをコア部材の幅方向の一側に配置し、出力側の電源ラインとグランドラインをコア部材の幅方向の他側に配置することによって、電源用ノイズフィルタを入力側と出力側の電源ライン等の間に容易に接続することができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、コア部材の長さ方向の途中位置に凹部を形成したので、凹部によって、例えばUSBコネクタの信号ライン等との接触を回避することができる。
According to invention of
請求項5の発明によれば、第1,第2の内部電極は、長さ方向に向けて互いに同方向で並行に延びる第1,第2の同方向並行線路部と、厚さ方向または幅方向に向けて互いに逆方向で並行に延びる第1,第2の逆方向並行線路部とを備える。ここで、例えば、コモンモードで第1,第2の逆方向並行線路部に同方向の信号が伝搬すると、第1,第2の同方向並行線路部には逆方向の信号が伝搬される。このため、第1,第2の逆方向並行線路部では正結合の相互誘導が生じるから、これらの間の相互インダクタンスによって第1,第2の内部電極の合成インダクタンスを高くすることができる。一方、例えば、ディファレンシャルモードで第1,第2の同方向並行線路部に同方向の信号が伝搬すると、第1,第2の逆方向並行線路部には逆方向の信号が伝搬される。このため、第1,第2の同方向並行線路部では正結合の相互誘導が生じるから、これらの間の相互インダクタンスによって合成インダクタンスを高くすることができる。
According to the invention of
これにより、内部電極におけるコモンモードインピーダンスとディファレンシャルモードインピーダンスをいずれも高くすることができるので、電源ラインに伝導するコモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズを両方とも低減することができる。また、渦巻状のコイルを用いることなく、第1,第2の同方向並行線路部と第1,第2の逆方向並行線路部とによって相互インダクタンスを発生させるから、第1,第2の内部電極の幅寸法や厚さ寸法を大きくすることができ、供給可能な電流を増加させることができる。 Thereby, since both the common mode impedance and the differential mode impedance in the internal electrode can be increased, both the common mode noise and the differential mode noise conducted to the power supply line can be reduced. Further, since the mutual inductance is generated by the first and second parallel parallel line sections and the first and second reverse parallel line sections without using a spiral coil, the first and second internal lines are generated. The width dimension and thickness dimension of the electrode can be increased, and the current that can be supplied can be increased.
請求項6の発明によれば、第1の外部電極は電源電圧端子に接続され、第2の外部電極はグランド端子に接続される構成としている。これにより、本発明の電源用ノイズフィルタをUSBコネクタの電源ラインに使用することにより、周囲の信号ラインによって例えば100MHz以上の高周波のコモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズが電源ラインに混入し易いときでも、コモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズの両方を低減することができる。
According to the invention of
以下、本発明の実施の形態による電源用ノイズフィルタについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, a power supply noise filter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、図1ないし図12を用いて本発明の第1の実施の形態による電源用ノイズフィルタ1について説明する。図1ないし図4に、第1の実施の形態による電源用ノイズフィルタ1を示す。なお、以下では電源用ノイズフィルタ1の厚さ方向をZ方向とし、電源用ノイズフィルタ1の長辺に沿った長さ方向をX方向とし、電源用ノイズフィルタ1の短辺に沿った幅方向をY方向とする。電源用ノイズフィルタ1は、コア部材2、第1,第2の内部電極6,7、第1の外部電極10,11、第2の外部電極12,13等を備えている。
First, a power
コア部材2は、損失をもったフェライト等の磁性材料を用いて形成され、例えば直方体状をなしている。このコア部材2は、厚さ方向に積層された例えば3層の磁性体層3〜5を有している。コア部材2は、磁性体層3〜5となるセラミックグリーンシートを厚さ方向(Z方向)に積み重ねてプレスし、焼成することによって構成されている。磁性体層3,4間および磁性体層4,5間には、後述する第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aが設けられている。コア部材2は、長さ方向(X方向)の両端に位置する端面2A,2Bを有すると共に、幅方向(Y方向)の両端に位置する側面2C,2Dを有する。ここで、コア部材2の長さ方向寸法Lと幅方向寸法Wは、例えば数mm程度の値に設定されている。また、磁性体層3〜5の厚さ方向寸法Tは、例えば数十μm〜数百μmの値にそれぞれ設定されている。
The
第1の内部電極6は、例えばAg,Pd,Cu,Al等の導電性に優れた材料を用いて、コア部材2の内部に形成されている。このため、第1の内部電極6は、その全長に亘って周囲がコア部材2に覆われている。第1の内部電極6は、後述する第1の螺旋パターン8を複数個(図3では例えば3個)直列に接続することによって形成されている。これにより、第1の内部電極6はコア部材2の長さ方向(X方向)の一端となる端面2Aから他端となる端面2Bに向けて、螺旋状に延びている。すなわち、図3および図4に示すように、第1の内部電極6は、幅方向を往復すると共に、磁性体層4を挟んで厚さ方向を往復する。第1の内部電極6には電源電圧が供給される。
The first
第2の内部電極7は、第1の内部電極6とほぼ同様に、導電性に優れた材料を用いて、コア部材2の内部に形成されている。このため、第2の内部電極7は、その全長に亘って周囲がコア部材2に覆われている。第2の内部電極7は、後述する第2の螺旋パターン9を複数個(図3では例えば3個)直列に接続することによって形成されている。これにより、第2の内部電極7はコア部材2の端面2Aから端面2Bに向けて、螺旋状に延びている。すなわち、図3および図4に示すように、第2の内部電極7は、幅方向で往復すると共に、磁性体層4を挟んで厚さ方向で往復する。第2の内部電極7にはグランドが接続される。
The second
第1の内部電極6と第2の内部電極7とは、コア部材2の幅方向(Y方向)および厚さ方向(Z方向)の位置が互いに入れ換わりながら、長さ方向(X方向)に延びている。このため、コア部材2を上方から平面視した場合に、第1の内部電極6と第2の内部電極7とは、コア部材2の幅方向寸法Wの中点を通ってX方向に延びる軸に関して線対称な形状となっている。また、コア部材2をY方向から側面視した場合に、第1の内部電極6と第2の内部電極7とは、コア部材2の厚さ寸法の中点を通ってX方向に延びる軸に関して線対称な形状となっている。
The first
したがって、第1,第2の内部電極6,7は、コア部材2の内部に配置されることによって、二重螺旋状に形成される。ここで、第1,第2の内部電極6,7の幅方向寸法Weは、例えば数十μm〜数百μm程度の値に設定されている。
Therefore, the first and second
第1の螺旋パターン8は、コア部材2の端面2Aから端面2Bに進む間に半回転する。すなわち、第1の螺旋パターン8の一端と他端とでは、厚さ方向の位置が上側と下側で入れ換わると共に、幅方向の位置も一側と他側で入れ換わる。また、第1の螺旋パターン8は、第1の同方向並行線路部8A、第1の交差部8Bおよび第1の逆方向並行線路部8Cを備える。
The
第2の螺旋パターン9は、コア部材2の端面2Aから端面2Bに進む間に半回転する。すなわち、第2の螺旋パターン9の一端と他端とでは、厚さ方向の位置が上側と下側で入れ換わると共に、幅方向の位置も一側と他側で入れ換わる。また、第2の螺旋パターン9は、第2の同方向並行線路部9A、第2の交差部9Bおよび第2の逆方向並行線路部9Cを備える。
The
第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aは、コア部材2の厚さ方向および幅方向で異なる位置に配置され、コア部材2の端面2Aから端面2Bに向けて互いに同方向で並行に延びている。第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aは、第1,第2の交差部8B,9Bと共に、例えば金属薄膜からなる導体パターンによって形成されている。第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aは、磁性体層3,4間または磁性体層4,5間に配置されている。
The first and second same-direction
ここで、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aのうちコア部材2の端面2Aに設けられた第1,第2の外部電極10,12に接続される部位を始端とし、コア部材2の端面2Bに設けられた第1,第2の外部電極11,13に接続される部位を終端とする。このとき、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aは、始端から終端に向けて互いに同方向に延びている。
Here, a portion connected to the first and second
そして、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aは、絶縁状態が保持でき、かつ、ノイズの周波数帯域で相互誘導が生じる範囲で接近して配置される。このため、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aの並行は、完全な平行である必要はなく、相互誘導が生じる範囲で互いに傾斜していてもよい。また、図2および図3では、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aは、直線状に延びた場合を例示したが、必ずしも直線状である必要はなく、例えば湾曲状に形成してもよい。
The first and second co-directional
また、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aの終端には、第1,第2の交差部8B,9Bが接続されている。ここで、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aの長さ方向寸法Le1は、例えば数百μm程度の値に設定されている。
The first and
第1,第2の交差部8B,9Bは、コア部材2の幅方向に対して互いに逆方向に向けて斜めに交差して延びている。すなわち、図3に示すように、第1,第2の交差部8B,9Bを上方から見ると、第1,第2の交差部8B,9Bは、X字状をなしている。第1,第2の交差部8B,9Bの始端には、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aの終端がそれぞれ接続されている。また、第1,第2の交差部8B,9Bの終端には、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cの始端がそれぞれ接続されている。ここで、第1,第2の交差部8B,9Bの長さ方向寸法Le2は、例えば数百μm程度の値に設定されている。
The first and
第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cは、コア部材2の厚さ方向に向けて互いに逆方向で並行に延びている。第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cは、磁性体層4をZ方向に貫通したビアによって構成され、具体的には、磁性体層4に設けた貫通孔に例えば導電性の金属材料を設けることによって柱状の導体として形成されている。
The first and second reverse
ここで、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cのうちコア部材2の端面2Aに設けられた第1,第2の外部電極10,12に接続される部位を始端とし、コア部材2の端面2Bに設けられた第1,第2の外部電極11,13に接続される部位を終端とする。このとき、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cは、始端から終端に向けて互いに逆方向に延びている。すなわち、第1の逆方向並行線路部8Cが始端から終端に向けて上向き(磁性体層5側から磁性体層3側に向けて)に延びるとき、第2の逆方向並行線路部9Cは始端から終端に向けて下向き(磁性体層3側から磁性体層5側に向けて)に延びる。同様に、第1の逆方向並行線路部8Cが始端から終端に向けて下向きに延びるとき、第2の逆方向並行線路部9Cは、始端から終端に向けて上向きに延びる。
Here, of the first and second reverse
そして、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cは、絶縁状態が保持でき、かつ、ノイズの周波数帯域で相互誘導が生じる範囲で接近して配置される。このため、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cの並行は、完全な平行である必要はなく、相互誘導が生じる範囲で互いに傾斜していてもよい。
The first and second reverse
第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cの始端には、第1,第2の交差部8B,9Bの終端がそれぞれ接続されている。また、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cの終端には、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aの始端がそれぞれ接続されている。
The terminal ends of the first and
このように、初段の第1の螺旋パターン8の終端は、第1の逆方向並行線路部8Cの終端となり、次段の第1の螺旋パターン8の始端として第1の同方向並行線路部8Aの始端に接続される。これにより、複数の螺旋パターン8が直列接続される。
Thus, the end of the
同様に、第2の螺旋パターン9の終端は、第2の逆方向並行線路部9Cの終端となり、次なる第2の螺旋パターン9の始端として第2の同方向並行線路部9Aの始端に接続される。これにより、複数の螺旋パターン9が直列接続される。
Similarly, the end of the
なお、図2および図3では、最終段の第1の螺旋パターン8は、第1の同方向並行線路部8Aを2つ備え、一方が第1の螺旋パターン8の始端側に接続され、他方が第1の螺旋パターン8の終端側に接続されている。このため、最終段の第1の螺旋パターン8の終端は、コア部材2の端面2Bに位置する第1の同方向並行線路部8Aの終端になっている。同様に、最終段の第2の螺旋パターン9は、第2の同方向並行線路部9Aを2つ備え、一方が第2の螺旋パターン9の始端側に接続され、他方が第2の螺旋パターン9の終端側に接続されている。
2 and 3, the
ここで、例えば、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aの長さ方向寸法Le1は、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cの厚さ方向の寸法(磁性体層4の厚さ方向寸法T)よりも長く形成されている。これにより、コモンモードインピーダンスとディファレンシャルモードインピーダンスとの差が大きくなる。なお、コモンモードインピーダンスとディファレンシャルモードインピーダンスとの差を小さくしたい場合は、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aの長さ方向寸法Le1と第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cの厚さ方向寸法とを同程度の値とするのが好ましい。
Here, for example, the lengthwise dimension Le1 of the first and second same-direction
また、第1,第2の同方向並行線路部8A,9A間の幅方向における離間距離Dは、数十μm〜数百μm程度(例えば20μm〜150μm)の値に設定されている。この離間距離Dの値は、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9C間の幅方向における離間距離と同程度となる。
Further, the separation distance D in the width direction between the first and second same-direction
第1の外部電極10,11は、コア部材2の両端部、すなわち端面2Aおよび端面2Bに設けられて、第1の内部電極6の始端と終端にそれぞれ接続されている。また、第1の外部電極10,11は、例えばコア部材2の端部に導電性金属材料を塗布した後に、この導電性金属材料を焼成し、めっき処理を施すことによって形成される。
The first
第2の外部電極12,13も、第1の外部電極10,11とほぼ同様に、コア部材2の長さ方向の両端部に設けられて、第2の内部電極7の始端と終端にそれぞれ接続されている。第1の外部電極10と第2の外部電極12は、コア部材2の端面2Aに設けられ、コア部材2の幅方向で異なる位置に配置されている。同様に、第1の外部電極11と第2の外部電極13は、コア部材2の端面2Bに設けられ、コア部材2の幅方向で異なる位置に配置されている。
The second
但し、第1の外部電極10は幅方向の一側(図1中の手前側)に位置するのに対し、第1の外部電極11は幅方向の他側(図1中の奥側)に位置している。また、第2の外部電極12は幅方向の他側(図1中の奥側)に位置するのに対し、第2の外部電極13は幅方向の一側(図1中の手前側)に位置している。これにより、コア部材2を上方から平面視した場合に、第1の外部電極10,11および第2の外部電極12,13は、コア部材2の幅方向寸法Wの中点を通ってX方向に延びる軸に関して線対称な位置に配置されている。
However, the first
電源用ノイズフィルタ1において、コア部材2の端面2Aには、第1の内部電極6の一端(始端)に接続された入力側の第1の外部電極10と、第2の内部電極7の一端(始端)に接続された出力側の第2の外部電極12とが配置される。また、コア部材2の端面2Bには、第1の内部電極6の他端(終端)に接続された出力側の第1の外部電極11と、第2の内部電極7の他端(終端)に接続された入力側の第2の外部電極13とが配置される。このとき、コア部材2の幅方向の一側となる側面2C寄りの位置には、入力側の第1の外部電極10と入力側の第2の外部電極13とが配置される。また、コア部材2の幅方向の他側となる側面2D寄りの位置には、出力側の第1の外部電極11と出力側の第2の外部電極12とが配置される。
In the power
すなわち、電源用ノイズフィルタ1の入力側はコア部材2の側面2C側となり、出力側は側面2D側となる。なお、デバイスの規格によっては、電源用ノイズフィルタ1の入力側をコア部材2の端面2A側とし、出力側を端面2B側としてもよい。
That is, the input side of the power
本実施の形態による電源用ノイズフィルタ1は上述のように構成されるものであり、次にその作動について説明する。
The power
まず、電源ライン、グランドラインが設けられた基板上に電源用ノイズフィルタ1を配置し、電源ラインを第1の外部電極10,11に接続し、グランドラインを第2の外部電極12,13に接続する。これにより、第1の内部電極6には電源電圧が供給され、第2の内部電極7はグランド電位に保持される。
First, the power
ここで、携帯電話、携帯端末等のように例えば100MHz以上の高周波信号を用いる機器では、電源ラインやグランドラインに高周波のノイズ信号が混入することがある。このとき、ノイズ信号は、電源ラインとグランドラインに互いに同じ方向の信号が伝搬するコモンモードと、電源ラインとグランドラインに互いに逆の方向の信号が伝搬するディファレンシャルモード(ノーマルモード)とが存在する。 Here, in a device using a high-frequency signal of, for example, 100 MHz or more such as a mobile phone or a mobile terminal, a high-frequency noise signal may be mixed into the power supply line or the ground line. At this time, the noise signal has a common mode in which signals in the same direction propagate to the power line and the ground line, and a differential mode (normal mode) in which signals in opposite directions propagate to the power line and the ground line. .
そこで、まずコモンモードの信号が伝搬する場合について説明する。第1,第2の内部電極6,7にコモンモードの信号が伝搬するときには、第1,第2の内部電極6,7を流れる電流の向きは、コア部材2の長さ方向において逆方向となる。すなわち、図5に示すように、第1の内部電極6における電流iCHは、第1の外部電極10から第1の外部電極11に向けて流れる。つまり、コア部材2の端面2Aから端面2Bに向けて、電流iCHが流れる。また、第2の内部電極7における電流iCGは、第2の外部電極13から第2の外部電極12に向けて流れる。つまり、コア部材2の端面2Bから端面2Aに向けて、電流iCGが流れる。
First, a case where a common mode signal propagates will be described. When a common mode signal propagates to the first and second
このとき、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aでは、電流iCH,iCGの流れる向きが長さ方向に対して逆方向となる。一方、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cでは、電流iCH,iCGの流れる向きが厚さ方向に対して同方向となる。このため、コモンモード信号が伝搬する場合の磁束は図6に示す通りとなり、等価回路は図7に示す通りとなる。
At this time, in the first and second co-directional
図6に示すように、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aでは、電流iCH,iCGの向きが長さ方向に対して逆方向である。このため、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aの周囲では、電流iCHが作る磁束φCH1と電流iCGが作る磁束φCG1は、互いの巻回方向も逆方向となる。すなわち、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aの周囲を一緒に巻回する磁束φCH1,φCG1は、互いに弱め合う。一方、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cでは、電流iCH,iCGの向きが厚さ方向に対して同方向である。このため、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cの周囲では、電流iCHが作る磁束φCH2と電流iCGが作る磁束φCG2は、互いの巻回方向も同方向となる。すなわち、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cの周囲を一緒に巻回する磁束φCH2,φCG2は共に強め合う。
As shown in FIG. 6, in the first and second co-directional
図7に示すように、電源用ノイズフィルタ1ではフェライト材料等からなるコア部材2の吸収が生じるため、第1,第2の内部電極6,7は抵抗RCH,RCGを持つ。また、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aは、自己インダクタンスLCH1,LCG1を持つ。第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aにおける磁束φCH1,φCG1は弱め合うので、負結合の相互誘導が生じ、相互インダクタンスM1の値は負となる。同様に、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cは、自己インダクタンスLCH2,LCG2を持つ。第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cにおける磁束φCH2,φCG2は強め合うので、正結合の相互誘導が生じ、相互インダクタンスM2の値は正となる。
As shown in FIG. 7, in the power
つまり、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aに生じる相互誘導と第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cに生じる相互誘導とでは、正結合と負結合が逆の関係になる。
That is, the positive coupling and the negative coupling are reversed between the mutual induction generated in the first and second parallel
従って、電源用ノイズフィルタ1においてコモンモード信号が伝搬する場合は、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cでは同方向の電流iCH,iCGが流れ、磁束φCH2,φCG2は強め合う。その結果、正の値となる相互インダクタンスM2によって第1,第2の内部電極6,7の合成インダクタンスが高くなり、合成インピーダンス(コモンモードインピーダンス)も高くなる。
Accordingly, when a common mode signal propagates in the power
次に、ディファレンシャルモードの信号が伝搬する場合について説明する。第1,第2の内部電極6,7にディファレンシャルモードの信号が伝搬するときには、第1,第2の内部電極6,7を流れる電流の向きは、コア部材2の長さ方向において同方向となる。すなわち、図8に示すように、第1の内部電極6における電流iDHは、第1の外部電極10から第1の外部電極11に向けて流れる。つまり、コア部材2の端面2Aから端面2Bに向けて、電流iDHが流れる。また、第2の内部電極7における電流iDGは、第2の外部電極12から第2の外部電極13に向けて流れる。つまり、コア部材2の端面2Aから端面2Bに向けて、電流iDGが流れる。
Next, a case where a differential mode signal propagates will be described. When the differential mode signal propagates to the first and second
このとき、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aでは、電流iDH,iDGの流れる向きが長さ方向に対して同方向となる。一方、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cでは、電流iDH,iDGの流れる向きが厚さ方向に対して逆方向となる。このため、ディファレンシャルモード信号が伝搬する場合の磁束は図9に示す通りとなり、等価回路は図10に示す通りとなる。
At this time, in the first and second co-directional
図9に示すように、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aでは、電流iDH,iDGの向きが長さ方向に対して同方向である。このため、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aの周囲では、電流iDHが作る磁束φDH1と電流iDGが作る磁束φDG1は、互いの巻回方向も同方向となる。すなわち、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aの周囲を一緒に巻回する磁束φDH1,φDG1は、互いに強め合う。一方、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cでは、電流iDH,iDGの向きが厚さ方向に対して逆方向である。このため、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cの周囲では、電流iDHが作る磁束φDH2と電流iDGが作る磁束φDG2の向きも逆方向となる。すなわち、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cの周囲を一緒に巻回する磁束φDH2,φDG2は、互いに弱め合う。
As shown in FIG. 9, in the first and second co-directional
図10に示すように、第1,第2の内部電極6,7は、コア部材2の吸収による抵抗RDH,RDGを持つ。また、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aは、自己インダクタンスLDH1,LDG1を持つ。第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aにおける磁束φDH1,φDG1は強め合うので、正結合の相互誘導が生じ、相互インダクタンスM1の値は正となる。同様に、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cは、自己インダクタンスLDH2,LDG2を持つ。第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cにおける磁束φDH2,φDG2は弱め合うので、負結合の相互誘導が生じ、相互インダクタンスM2の値は負となる。
As shown in FIG. 10, the first and second
つまり、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aに生じる相互誘導と第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cに生じる相互誘導とでは、正結合と負結合が逆の関係になる。
That is, the positive coupling and the negative coupling are reversed between the mutual induction generated in the first and second parallel
従って、電源用ノイズフィルタ1においてディファレンシャルモード信号が伝搬する場合は、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aに同方向の電流iDH,iDGが流れ、磁束φDH1,φDG1は強め合う。その結果、正の値となる相互インダクタンスM1によって第1,第2の内部電極6,7の合成インダクタンスが高くなり、合成インピーダンス(ディファレンシャルモードインピーダンス)も高くなる。
Therefore, when a differential mode signal propagates in the power
また、電源用ノイズフィルタ1は、渦巻状のコイル構造ではないため浮遊容量が小さく、同時に、磁気飽和も起きにくくなる。このため、例えば100MHz以上の高周波帯域でも、コモンモードインピーダンスとディファレンシャルモードインピーダンスのいずれも高くすることができる。
Further, since the power
以上の効果を確認するために、第1の実施の形態による電源用ノイズフィルタ1について、コモンモードインピーダンスとディファレンシャルモードインピーダンスの周波数特性をシミュレーションによって求めた。その結果を図11および図12に示す。図11および図12には、第1の実施の形態による電源用ノイズフィルタ1の結果と対比するために、比較例1,2として既存の巻線型のコモンモードチョークコイルによるコモンモードインピーダンスとディファレンシャルモードインピーダンスの周波数特性も併せて記載した。
In order to confirm the above effects, the frequency characteristics of the common mode impedance and the differential mode impedance were determined by simulation for the power
なお、シミュレーションを実行するに際し、コア部材2の長さ方向寸法Lは3.5mmとし、幅方向寸法Wは0.5mmとし、磁性体層3〜5の厚さ方向寸法Tはそれぞれ0.1mmとした。また、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aの長さ方向寸法Le1および第1,第2の交差部8B,9Bの長さ方向寸法Le2は、いずれも0.5mmとした。さらに、第1,第2の内部電極6,7の幅方向寸法Weは、いずれも0.1mmとした。
When executing the simulation, the length direction dimension L of the
また、比較例1は、規格値である100MHzでのコモンモードインピーダンスが高いものを選択し、比較例2は、100MHz以上の帯域までコモンモードインピーダンスが増加するものを選択した。 Further, Comparative Example 1 was selected to have a high common mode impedance at the standard value of 100 MHz, and Comparative Example 2 was selected to increase the common mode impedance to a band of 100 MHz or higher.
図11および図12に示すように、比較例1,2のコモンモードチョークコイルでは、磁性体からなるコアに一対のワイヤを巻回した構造となるため、100MHz付近ではコモンモードインピーダンスが高くなる。しかし、通信帯域(例えば、800−1000MHz、1800−2200MHz、2400−2500MHz等)のような比較的高周波の帯域では、磁気飽和等の影響によって、コモンモードインピーダンスは低下してしまう。また、コモンモードチョークコイルでは、ディファレンシャルモードの信号に対してインダクタンスが低下するため、ディファレンシャルモードインピーダンスは全ての帯域に亘って低い値になる。 As shown in FIGS. 11 and 12, the common mode choke coils of Comparative Examples 1 and 2 have a structure in which a pair of wires are wound around a core made of a magnetic material, so that the common mode impedance becomes high near 100 MHz. However, in a relatively high frequency band such as a communication band (for example, 800-1000 MHz, 1800-2200 MHz, 2400-2500 MHz, etc.), the common mode impedance decreases due to the influence of magnetic saturation or the like. In the common mode choke coil, the inductance decreases with respect to the differential mode signal, so that the differential mode impedance has a low value over the entire band.
これに対し、第1の実施の形態による電源用ノイズフィルタ1では、100MHzを超えて1GHz程度の高周波に至るまで、コモンモードインピーダンスとディファレンシャルモードインピーダンスはいずれも増加する。このように、電源用ノイズフィルタ1では、比較例1,2に比べて、インピーダンスの飽和点を例えば1GHz付近の高周波側にシフトさせることができる。このため、通信帯域のノイズが電源ライン等に混入したときでも、電源用ノイズフィルタ1は、このような高周波のノイズを減衰させることができる。
On the other hand, in the power
かくして、第1の実施の形態によれば、第1,第2の内部電極6,7におけるコモンモードインピーダンスとディファレンシャルモードインピーダンスをいずれも高くすることができるので、電源ラインに伝導するコモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズを両方とも低減することができる。すなわち、電源用ノイズフィルタ1は、コモンモードノイズは第1,第2の内部電極6,7で生じるノイズ電流の打ち消しによって低減させることができ、ディファレンシャルモードノイズはコア部材2(フェライト材料)の吸収および第1,第2の内部電極6,7で生じるインダクタンス成分の反射によって低減させることができる。
Thus, according to the first embodiment, both the common mode impedance and the differential mode impedance in the first and second
また、渦巻状のコイルを用いることなく、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aと第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cとによって正結合の相互インダクタンスM1,M2を発生させるから、第1,第2の内部電極6,7の幅寸法や厚さ寸法を大きくすることができ、供給可能な電流を増加させることができる。
Further, without using a spiral coil, the first and second same-direction
また、電源用ノイズフィルタ1は、渦巻状のコイル構造によりインダクタンスを発生させるのではなく、コア部材2の内部に位置して並行な同方向並行線路部8A,9Aと並行な逆方向並行線路部8C,9Cとを形成することによりインダクタンスを発生させている。この結果、厚さ方向に複数のコイルを積層する場合に比べて、コア部材2の磁性体層3〜5の積層枚数を少なくできるので、電源用ノイズフィルタ1の低背下、低価格化を実現できる。
The power
また、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aの長さ方向の寸法は、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cの厚さ方向の寸法よりも長く形成されている。これにより、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9C間で生じる正結合の相互インダクタンスM2よりも、第1,第2の同方向並行線路部8A,9A間で生じる正結合の相互インダクタンスM1の方が高くなる。このため、コモンモードインピーダンスとディファレンシャルモードインピーダンスのうちいずれか一方を高くすることができる。
Also, the length in the length direction of the first and second same-direction
また、電源ラインを通じて電源から電流を流すと、第1,第2の内部電極6,7にはディファレンシャルモードの電流iDH,iDGが流れることになる。このとき、ディファレンシャルモードでは、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cに逆方向の電流iDH,iDGが流れ、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aに同方向の電流iDH,iDGが流れる。このため、ディファレンシャルモードでは、磁界と電流の相互作用により、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9C間で電流抑制効果が生じるのに対し、第1,第2の同方向並行線路部8A,9A間では、磁界と電流の相互作用により電流抑制効果が小さくなる。一方、コモンモードでは、第1,第2の同方向並行線路部8A,9A間で電流抑制効果が生じるのに対し、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9C間では電流抑制効果が小さくなる。
Further, when a current is supplied from the power supply through the power supply line, differential mode currents i DH and i DG flow through the first and second
しかし、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aの長さ方向寸法Le1は、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cの厚さ方向の寸法よりも長く形成されている。このため、電流供給を含めたディファレンシャルモードでは、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cに生じる電流抑制効果は、コモンモードで第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aに生じる電流抑制効果に比べて小さくなる。その結果、ディファレンシャルモードで第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aに同方向の電流iDH,iDGを流すことによって、電源ラインに供給可能な電流を増加させることができる。
However, the length direction dimension Le1 of the first and second same-direction
また、電源用ノイズフィルタ1では、コア部材2の幅方向の側面2C側には入力側の第1,第2の外部電極10,13が形成され、コア部材2の幅方向の側面2D側には出力側の第1,第2の外部電極11,12が形成されている。このため、入力側の電源ラインとグランドラインをコア部材2の側面2C側に配置し、出力側の電源ラインとグランドラインをコア部材2の側面2D側に配置することによって、電源用ノイズフィルタ1を入力側と出力側の電源ライン等の間に容易に接続することができる。
In the power
また、例えば特開2006−186137号公報には、磁性体層を積層したコア部材に導体パターンを設け、長さ方向に向けて螺旋状をなす2つの内部電極を備えたコモンモードフィルタが開示されている。 Further, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-186137 discloses a common mode filter provided with a conductor pattern on a core member formed by laminating magnetic layers and having two internal electrodes spiraling in the length direction. ing.
しかし、このような公知のコモンモードフィルタでは、コモンモード信号によるインダクタンスを増加させるために、2つの内部電極は、両者が最も接近した部位で、同方向のコモンモード信号が伝搬し、逆方向のディファレンシャルモード信号が伝搬する。この点は、2つの内部電極の全長に亘って変わることはない。すなわち、公知のコモンモードフィルタでは、第1の実施の形態による電源用ノイズフィルタ1のように、第1,第2の同方向並行線路部8A,9Aと第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cとを備えたものではない。このため、公知のコモンモードフィルタでは、コモンモードノイズしか低減することができず、本発明のように、コモンモードとディファレンシャルモードの両方のノイズを低減することができるという効果は得られない。
However, in such a known common mode filter, in order to increase the inductance due to the common mode signal, the two internal electrodes propagate the common mode signal in the same direction at the portion where they are closest to each other, and in the opposite direction. A differential mode signal propagates. This point does not change over the entire length of the two internal electrodes. That is, in the known common mode filter, like the power
これに加えて、公知のコモンモードフィルタでは、渦巻状のコイル構造をしているため、浮遊容量が発生し易く、同時に、磁気飽和が起きやすいので、高周波側でインピーダンスを高くすることができないという問題もある。 In addition, since the known common mode filter has a spiral coil structure, stray capacitance is likely to occur, and at the same time, magnetic saturation is likely to occur, so that the impedance cannot be increased on the high frequency side. There is also a problem.
また、本発明による電源用ノイズフィルタ1では、渦巻状のコイル構造によりインダクタンスを発生させるのではなく、長さ方向当りの巻回数(例えば3.5mm当り1.5巻以下)が少なく、コア部材2の内部に並行な内部電極6,7を形成する構成となっている。このため、電源用ノイズフィルタ1では、浮遊容量が小さくなるのに加え、インダクタンスも小さく、磁気飽和も起きにくい。この結果、電源用ノイズフィルタ1では、共振周波数を高周波側にシフトさせることができ、高周波側のインピーダンスを高くすることができる。
Moreover, in the power
次に、図13ないし図16を用いて、本発明の第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態では、コア部材に凹部を設け、USBコネクタの基板の上面に電源用ノイズフィルタを取り付ける構成とした。なお、第2の実施の形態において、第1の実施の形態と同一の構成要素は同一の符号を付し、その説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, a recess is provided in the core member, and a power supply noise filter is attached to the upper surface of the USB connector substrate. Note that in the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
第2の実施の形態によるUSBコネクタ21は、電源電圧が供給される電源電圧端子VBUS、差動信号が供給される一対の差動信号端子D+,D-、グランドに接続されるグランド端子GNDが設けられた基板22を備える。基板22は、例えば絶縁性の樹脂材料によって平板状に形成されている。また、電源電圧端子VBUS、差動信号端子D+,D-、グランド端子GNDは、いずれも導電性金属材料等によって形成されている。このとき、基板22の上面は端子の実装面となり、この上面には、電源電圧端子VBUS、差動信号端子D+,D-、グランド端子GNDの順序で長さ方向に並んで設けられる。このため、電源電圧端子VBUSとグランド端子GNDとの間に、一対の差動信号端子D+,D-が配置される。
The
基板22の上面には、長さ方向で差動信号端子D+,D-を跨いだ状態で電源用ノイズフィルタ23が取付けられる。電源用ノイズフィルタ23は、例えば基板22と一緒に樹脂モールドが施され、樹脂製のケース25に収容されている。また、電源用ノイズフィルタ23は、第1の実施の形態による電源用ノイズフィルタ1とほぼ同様に構成される。このため、電源用ノイズフィルタ23は、コア部材2、第1,第2の内部電極6,7、第1の外部電極10,11、第2の外部電極12,13等を備えている。
A power
但し、コア部材2の長さ方向の途中には、磁性体層5の下面側に位置して他の信号線との接触を回避するための凹部24が2つ設けられている。凹部24は、例えばコア部材2の下端側を矩形状に切り欠くことにより形成される。電源用ノイズフィルタ23を基板22に取付けたときに、これらの凹部24は、信号線としての差動信号端子D+,D-と対応した位置に配置される。これにより、凹部24は、差動信号端子D+,D-がコア部材2と接触するのを回避している。
However, in the middle of the length direction of the
なお、コア部材2には、必ずしも2つの凹部24を設ける必要はなく、例えば2つの凹部24を連続させた1つの凹部を設ける構成としてもよい。この場合、1つの凹部によって一対の差動信号端子D+,D-とコア部材2との接触を回避すればよい。
The
第1の外部電極10には、入力側の電源電圧端子VBUSが接続される。第1の外部電極11には、出力側の電源電圧電極26が接続される。第2の外部電極13には、入力側のグランド端子GNDが接続される。第2の外部電極12には、出力側のグランド電極27が接続される。
The first
かくして、第2の実施の形態によれば、USBコネクタ21の電源ラインにおいて、コモンモードノイズやディファレンシャルモードノイズを低減することができる。また、コア部材2には長さ方向の途中位置に凹部24を設けたから、この凹部24によってコア部材2と差動信号端子D+,D-との接触を避けることができる。このため、コア部材2の減衰効果が差動信号端子D+,D-の信号に生じるのを抑制することができる。また、差動信号端子D+,D-を引き回してコア部材2を回避する必要がないから、容易に電源用ノイズフィルタ23を取り付けることができる。
Thus, according to the second embodiment, common mode noise and differential mode noise can be reduced in the power line of the
次に、図17ないし図19を用いて、本発明の第3の実施の形態について説明する。第3の実施の形態では、USBコネクタの基板の下面に電源用ノイズフィルタを取り付ける構成とした。なお、第3の実施の形態において、第1,第2の実施の形態と同一の構成要素は同一の符号を付し、その説明を省略する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, a power supply noise filter is attached to the lower surface of the USB connector substrate. In the third embodiment, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
第3の実施の形態によるUSBコネクタ31は、電源電圧端子VBUS、差動信号端子D+,D-、グランド端子GNDが設けられた基板32を備える。基板32は、例えば絶縁性の樹脂材料によって形成されている。基板32の下面は、端子の実装面とは反対側の面になり、この下面には、第1の実施の形態による電源用ノイズフィルタ1が取り付けられる。電源用ノイズフィルタ1は基板32の下面にはんだ付け等の接合手段によって固着され、基板32と一緒に例えば樹脂製のケース34に収容されている。
The
電源電圧端子VBUS、差動信号端子D+,D-、グランド端子GNDは、基板32の上面に設けられる。電源電圧端子VBUSは、基板32を貫通するビア33を介して、第1の外部電極10と接続されている。また、グランド端子GNDは、基板32を貫通するビア33を介して、第2の外部電極13と接続されている。
The power supply voltage terminal V BUS , the differential signal terminals D + and D−, and the ground terminal GND are provided on the upper surface of the
かくして、第3の実施の形態でも、第2の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、第3の実施の形態では、基板32のうち電源電圧端子VBUS、差動信号端子D+,D-、グランド端子GNDが設けられていない下面に電源用ノイズフィルタ1を設けた。このため、基板32によってコア部材2と差動信号端子D+,D-との接触を回避することができるから、第2の実施の形態のようにコア部材に凹部を形成する必要がなくなる。
Thus, in the third embodiment, substantially the same operational effects as in the second embodiment can be obtained. Further, in the third embodiment, the power
なお、前記第1の実施の形態では、第1,第2の内部電極6,7は、第1,第2の同方向並行線路部8A,9A、第1,第2の交差部8B,9B、第1,第2の逆方向並行線路部8C,9Cからなる第1,第2の螺旋パターン8,9を備える構成としている。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図20に示す変形例による電源用ノイズフィルタ41のように、第1,第2の交差部を省く構成としてもよい。すなわち、変形例では、第1の内部電極42は、第1の同方向並行線路部44と第1の逆方向並行線路部46とを交互に接続することによって、幅方向に往復する構成としている。また、第2の内部電極43は、第2の同方向並行線路部45と第2の逆方向並行線路部47とを交互に接続することによって、幅方向に往復する構成としている。このとき、第1の内部電極42は、全長に亘ってコア部材2の厚さ方向の上側に配置され、第2の内部電極43は、全長に亘ってコア部材2の厚さ方向の下側に配置されている。
In the first embodiment, the first and second
このように構成した電源用ノイズフィルタ41でも、第1,第2の内部電極42,43にコモンモードまたはディファレンシャルモードの信号が伝搬したときに、第1,第2の同方向並行線路部44,45に生じる相互誘導と第1,第2の逆方向並行線路部46,47に生じる相互誘導とでは、正結合と負結合が互いに逆の関係になる構成とすることができる。なお、変形例の第1,第2の内部電極42,43は幅方向に往復する形状に形成した場合を例示したが、厚さ方向に往復する形状に形成してもよい。また、第1,第2の逆方向並行線路部46,47は、直線に限らず、湾曲する構成としてもよい。
Even in the power
また、前記各実施の形態では、第1の内部電極6に電源電圧が接続され、第2の内部電極7にグランドが接続される構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、第1の内部電極6にグランドが接続され、第2の内部電極7に電源電圧が接続される構成としてもよい。
In each of the above embodiments, the power supply voltage is connected to the first
1,23 電源用ノイズフィルタ
2 コア部材
6,42 第1の内部電極
7,43 第2の内部電極
8 第1の螺旋パターン
8A,44 第1の同方向並行線路部
8B 第1の交差部
8C,46 第1の逆方向並行線路部
9 第2の螺旋パターン
9A,45 第2の同方向並行線路部
9B 第2の交差部
9C,47 第2の逆方向並行線路部
10,11 第1の外部電極
12,13 第2の外部電極
21,31 USBコネクタ
24 凹部
VBUS 電源電圧端子
D+,D- 差動信号端子
GND グランド端子
1, 23 Power
Claims (6)
該コア部材の内部に設けられ一方に電源電圧が供給され他方にグランドが接続される第1,第2の内部電極と、
前記コア部材の端部に設けられ前記第1,第2の内部電極にそれぞれ接続された第1,第2の外部電極とを備えた電源用ノイズフィルタであって、
前記第1,第2の内部電極は、長さ方向の一端から他端に進む間に半回転し互いの位置が入れ替わる第1,第2の螺旋パターンを複数個直列に接続することによって、二重螺旋状に形成され、
前記第1,第2の螺旋パターンは、
前記コア部材の厚さ方向および幅方向で異なる位置に配置され長さ方向に向けて互いに同方向で並行に延びる第1,第2の同方向並行線路部と、
該第1,第2の同方向並行線路部の端部に接続され前記コア部材の幅方向に対して互いに逆方向に向けて交差して延びる第1,第2の交差部と、
該第1,第2の交差部の端部に接続され前記コア部材の厚さ方向に向けて互いに逆方向で並行に延びる第1,第2の逆方向並行線路部とを備え、
前記第1,第2の内部電極にコモンモードまたはディファレンシャルモードの信号が伝搬したときに、前記第1,第2の同方向並行線路部に生じる相互誘導と前記第1,第2の逆方向並行線路部に生じる相互誘導とでは、正結合と負結合が互いに逆の関係になることを特徴とする電源用ノイズフィルタ。 A core member made of a magnetic material;
First and second internal electrodes provided inside the core member and supplied with a power supply voltage on one side and connected to the ground on the other;
A power supply noise filter comprising first and second external electrodes provided at end portions of the core member and connected to the first and second internal electrodes, respectively;
The first and second internal electrodes are connected in series by connecting in series a plurality of first and second spiral patterns that rotate halfway while moving from one end to the other end in the length direction, and whose positions are interchanged. Formed into a double helix,
The first and second spiral patterns are:
First and second parallel-direction line portions extending in parallel in the same direction toward the length direction and arranged in different positions in the thickness direction and the width direction of the core member,
First and second intersecting portions that are connected to ends of the first and second same-direction parallel line portions and extend in directions opposite to each other in the width direction of the core member;
The first and second reverse parallel line portions connected to the ends of the first and second intersecting portions and extending in parallel in opposite directions toward the thickness direction of the core member,
When a common mode or differential mode signal propagates to the first and second internal electrodes, the mutual induction generated in the first and second co-directional parallel line sections and the first and second reverse parallel signals A noise filter for power supply, wherein a positive coupling and a negative coupling are opposite to each other in mutual induction generated in the line portion.
前記コア部材の長さ方向の他端には、前記第1の内部電極の他端に接続された出力側の前記第1の外部電極と、前記第2の内部電極の他端に接続された入力側の前記第2の外部電極とが配置され、
前記コア部材の幅方向の一側には、入力側の前記第1の外部電極と入力側の前記第2の外部電極とが配置され、
前記コア部材の幅方向の他側には、出力側の前記第1の外部電極と出力側の前記第2の外部電極とが配置される構成としてなる請求項1または2に記載の電源用ノイズフィルタ。 The one end of the core member in the length direction has the first external electrode on the input side connected to one end of the first internal electrode, and the output side connected to one end of the second internal electrode. The second external electrode is disposed;
The other end of the core member in the length direction is connected to the first external electrode on the output side connected to the other end of the first internal electrode and the other end of the second internal electrode. The second external electrode on the input side is disposed;
On one side in the width direction of the core member, the first external electrode on the input side and the second external electrode on the input side are arranged,
The power supply noise according to claim 1, wherein the first external electrode on the output side and the second external electrode on the output side are arranged on the other side in the width direction of the core member. filter.
該コア部材の内部に設けられ一方に電源電圧が供給され他方にグランドが接続される第1,第2の内部電極と、
前記コア部材の端部に設けられ前記第1,第2の内部電極にそれぞれ接続された第1,第2の外部電極とを備えた電源用ノイズフィルタであって、
前記第1,第2の内部電極は、前記コア部材の厚さ方向および幅方向で異なる位置に配置され長さ方向に対して互いに同方向で並行に延びる第1,第2の同方向並行線路部と、前記コア部材の厚さ方向または幅方向に対して互いに逆方向で並行に延びる第1,第2の逆方向並行線路部とを備え、前記第1,第2の同方向並行線路部と前記第1,第2の逆方向並行線路部とが交互に接続される構成とし、
前記第1,第2の内部電極にコモンモードまたはディファレンシャルモードの信号が伝搬したときに、前記第1,第2の同方向並行線路部に生じる相互誘導と前記第1,第2の逆方向並行線路部に生じる相互誘導とでは、正結合と負結合が互いに逆の関係になることを特徴とする電源用ノイズフィルタ。 A core member made of a magnetic material;
First and second internal electrodes provided inside the core member and supplied with a power supply voltage on one side and connected to the ground on the other;
A power supply noise filter comprising first and second external electrodes provided at end portions of the core member and connected to the first and second internal electrodes, respectively;
The first and second internal electrodes are arranged at different positions in the thickness direction and the width direction of the core member, and extend in parallel in the same direction with respect to the length direction. And first and second reverse parallel line sections extending in parallel in opposite directions with respect to the thickness direction or width direction of the core member, and the first and second parallel parallel line sections And the first and second reverse parallel line sections are alternately connected,
When a common mode or differential mode signal propagates to the first and second internal electrodes, the mutual induction generated in the first and second co-directional parallel line sections and the first and second reverse parallel signals A noise filter for power supply, wherein a positive coupling and a negative coupling are opposite to each other in mutual induction generated in the line portion.
電源電圧が供給される電源電圧端子と、差動信号が供給される一対の差動信号端子と、グランドに接続されるグランド端子とを備え、
前記第1の外部電極は前記電源電圧端子に接続され、前記第2の外部電極は前記グランド端子に接続されてなるUSBコネクタ。 A USB connector comprising the power supply noise filter according to any one of claims 1 to 5,
A power supply voltage terminal to which a power supply voltage is supplied, a pair of differential signal terminals to which a differential signal is supplied, and a ground terminal connected to the ground,
A USB connector in which the first external electrode is connected to the power supply voltage terminal, and the second external electrode is connected to the ground terminal.
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| JP2018085443A (en) * | 2016-11-24 | 2018-05-31 | Tdk株式会社 | Electronic components |
| JP2018195760A (en) * | 2017-05-19 | 2018-12-06 | Tdk株式会社 | Electronic components |
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-
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