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TWI568177B - 應用於區域網路的濾波器電路 - Google Patents

應用於區域網路的濾波器電路 Download PDF

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TWI568177B
TWI568177B TW104117310A TW104117310A TWI568177B TW I568177 B TWI568177 B TW I568177B TW 104117310 A TW104117310 A TW 104117310A TW 104117310 A TW104117310 A TW 104117310A TW I568177 B TWI568177 B TW I568177B
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台達電子工業股份有限公司
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Description

應用於區域網路的濾波器電路
本創作是關於濾波器電路，且特別是有關於應用於區域網路的濾波器電路。
共模電感器(common-mode choke)也稱為共模扼流圈，通常應用於各種開關電源，以過濾電路中的干擾信號，進而抑制高頻信號產生的電磁波輻射。本質上，共模電感器是一個雙向濾波器，其一方面提供濾除信號線上共模電磁干擾，另一方面也抑制本身不向外發出電磁干擾，以避免影響同一電磁環境下其他電子設備的正常工作。
圖1所示為現有應用於區域網路(local area network,LAN)之濾波器電路之電路圖。區域網路具有線纜側(Cable-side)3及物理側(physical-side)4，線纜側3用以與線纜組件連接，物理側4供與外部電路板連接。
濾波器電路包含連接在線纜側4與物理側3之間的共模電感器1與隔離變壓器2。共模電感器1為三線式共模電感器，其一側依序排列有第一電訊號輸入端部100、第二電訊號輸入端部120及輸入端部140，另一側依序排列有第一電訊號輸出端部102、第二電訊號輸出端部122及輸出端部142。
共模電感器1包含第一導線10、第二導線12及第三導線14。第一導線10兩端分別與第一電訊號輸入端部100及第一電訊號輸出端部102電連接，第二導線12兩端分別與第二電訊號輸入端部120及第二電訊號輸出端部122電連接，第三導線14兩端 分別與輸入端部140及輸出端部142電連接。
隔離變壓器2包含相互耦合的第一繞組20及第二繞組22。第一繞組20具有第一電訊號端部202、第二電訊號端部204及中間抽頭端部206。第一電訊號端部202與第二電訊號端部204之間的距離大於第一電訊號端部202與中間抽頭端部206間的距離以及第二電訊號端部204與中間抽頭端部206間的距離。
第二繞組22的第一電訊號端部222、第二電訊號端部224及中間抽頭端部226的極性分別相同於第一繞組20的第一電訊號端部202、第二電訊號端部204及中間抽頭端部206。其中，第二繞組22的第一電訊號端部222電連接於高準位信號(在圖1中以“+”表示)，第二電訊號端部222電連接於低準位信號(在圖1中以“-”表示)，中間抽頭端部226電連接於參考準位信號(例如為零伏特，在圖1中以“G”表示)。
前述濾波器電路的共模電感器1及隔離變壓器2間各端點的連接方式，使得供傳遞高準位信號及低準位信號的第一導線10及第三導線12間的距離d1大(如圖2所示)，造成在此濾波器電路中的差模信號(differential-mode signal)的耦合量不足，進而減弱其抵抗外部雜訊的能力。
因此，如何設計出一種應用於區域網路的濾波器電路，不但可以有效地濾除共模電磁干擾，還能克服高準位信號與低準位信號兩者間的差模信號耦合量不足的問題，以增強濾波器電路抵抗外部雜訊的能力，乃為本案創作人所欲行克服並加以解決的一大課題。
本發明提供一種應用於區域網路的濾波器電路，除必須濾除電路中的共模電磁干擾外，還要具備高差模信號耦合量，以增強抵抗外部雜訊的能力。
根據本發明提供一種應用於區域網路的濾波器電路，其應用於區域網路之物理側及線纜側之間，並包括隔離電壓器及共模電感器。隔離變壓器具有第一繞組及第二繞組，其中第一繞組具 有第一電訊號端部、第二電訊號端部及中間抽頭端部；第一電訊號端部與第二電訊號端部之間的距離大於第一電訊號端部與中間抽頭端部間的距離以及第二電訊號端部與中間抽頭端部間的距離。共模電感器的一側依序排列有第一電訊號輸入端部、第二電訊號輸入端部及輸入端部，其中第一電訊號端部與第一電訊號輸入端部電連接，第二電訊號端部與第二電訊號輸入端部電連接，中間抽頭端部與輸入端部電連接。
本發明另提供一種應用於區域網路的濾波器電路，應用於區域網路之物理側及線纜側之間，並包括隔離變壓器及共模電感器。隔離變壓器具有第一繞組及第二繞組，其中第一繞組具有第一電訊號端部、第二電訊號端部及中間抽頭端部。第一電訊號端部與第二電訊號端部之間的距離大於第一電訊號端部與中間抽頭端部間的距離以及第二電訊號端部與中間抽頭端部間的距離。共模電感器的一側具有第一電訊號輸入端部、第二電訊號輸入端部及輸入端部。第一電訊號輸入端部與輸入端部間的距離及第二電訊號輸入端部與輸入端部間的距離之中至少一個距離大於第一電訊號端部與第二電訊號端部之間的距離。第一電訊號端部與第一電訊號輸入端部電連接，第二電訊號端部與第二電訊號輸入端部電連接，中間抽頭端部與輸入端部電連接。
本發明的濾波器電路，不但可以濾除電路中的共模電磁干擾，還能有效地提高高準位信號與低準位信號兩者間的差模信號的耦合量，進而增強濾波器電路抵抗外部雜訊的能力。
1、5‧‧‧共模電感器
10、50‧‧‧第一導線
100、500‧‧‧第一電訊號輸入端部
102、502‧‧‧第一電訊號輸出端部
12、52‧‧‧第二導線
120、520‧‧‧第二電訊號輸入端部
122、522‧‧‧第二電訊號輸出端部
14、54‧‧‧第三導線
140、540‧‧‧輸入端部
142、542‧‧‧輸出端部
20、60‧‧‧第一繞組
202、222、602、622‧‧‧第一電訊號端部
204、224、604、624‧‧‧第二電訊號端部
206、226、606、626‧‧‧中間抽頭端部
22、62‧‧‧第二繞組
3‧‧‧線纜側
4‧‧‧物理側
8‧‧‧I型鐵心
G‧‧‧參考準位信號
+‧‧‧高準位信號
-‧‧‧低準位信號
圖1繪示現有應用於區域網路的濾波器電路的電路圖；圖2為對應圖1的濾波器電路的信號耦合關係示意圖；圖3繪示本發明第一實施方式的應用於區域網路的濾波器電路的電路圖；圖4為對應本發明的濾波器電路的信號耦合關係示意圖；以及圖5係為本發明區域網路之濾波器電路之共模電感器的平面圖。
請參考隨附圖示，本發明揭示內容之以上及額外目的、特徵及優點將透過本揭示內容之較佳實施例之以下闡釋性及非限制性詳細描敘予以更好地理解。
本發明提供一種應用於區域網路的濾波器電路，所述的濾波器電路不但可以濾除共模的干擾信號，還能有效地提高高準位信號與低準位信號兩者間的差模信號的耦合量，進而增強濾波器電路抵抗外部雜訊的能力。
請參閱圖3，為本發明第一實施方式應用於區域網的濾波器電路的電路圖。濾波器電路應用於區域網路，區域網路具有線纜側3及物理側4，其中線纜側3用以與線纜組件連接，物理側4供與外部電路板連接。濾波器電路包含共模電感器5及一隔離變壓器6。
共模電感器5為三線式共模電感器，其用以濾除所傳遞之信號中的共模電磁干擾。共模電感器5的一側具有第一電訊號輸入端部500、第二電訊號輸入端部520及輸入端部540。第一電訊號輸入端部500與輸入端部540間的距離及第二電訊號輸入端部520與輸入端部540間的距離之中至少一個距離大於第一電訊號端部500與第二電訊號端部520之間的距離。更具體而言，如圖3所示，第一電訊號輸入端部500、第二電訊號輸入端部520及輸入端部540依序排列在共模電感器5的一側。共模電感器5的另一側依序排列有第一電訊號輸出端部502、第二電訊號輸出端部522及輸出端部542，第一電訊號輸出端部502與第一電訊號輸入端部500電連接，第二電訊號輸出端部522與第二電訊號輸入端部520電連接，輸出端部542與輸入端部540電連接。
配合參閱圖5，共模電感器5具有第一導線50、第二導線52、第三導線54及I型鐵心8。第一導線50兩端分別與第一電訊號輸入端部500及第一電訊號輸出端部502電連接，第二導線52 兩端分別與第二電訊號輸入端部520及第二電訊號輸出端部522電連接，第三導線54兩端分別與輸入端部540及輸出端部542電連接。
第一導線50、第二導線52及第三導線54分別沿著I型鐵心的長軸方向纏繞，第一電訊號輸入端部500、第二電訊號輸入端部520及輸入端部540係於I型鐵芯8長軸前端側邊依序排列。 第一電訊號輸出端部502、第二電訊號輸出端部522及輸出端部542係於I型鐵芯8長軸後端側邊依序排列。
隔離變壓器6包含互相耦合的第一繞組60及第二繞組62。第一繞組60包含第一電訊號端部602、第二電訊號端部604及中間抽頭端部606。第一電訊號端部602與第二電訊號端部604之間的距離大於第一電訊號端部602與中間抽頭端部606以及第二電訊號端部604與中間抽頭端部606間的距離。換言之，中間抽頭端部606是排列在第一電訊號端部602與第二電訊號端部604之間。
第一電訊號端部602與第一電訊號輸入端部500電連接，第二電訊號端部604與第二電訊號輸入端部520電連接，中間抽頭端部606與輸入端部540電連接。
第二繞組62包含第一電訊號端部622、第二電訊號端部624及中間抽頭端626。第一電訊號端部622與第二電訊號端部624之間的距離大於第一電訊號端部622與中間抽頭端部626以及第二電訊號端部624與中間抽頭端部626間的距離。換言之，中間抽頭端部626是排列在第一電訊號端部622與第二電訊號端部624之間。
第一繞組60的第一電訊號端部602、第二電訊號端部604及中間抽頭端部606的極性分別相同於第二繞組62的第一電訊號端部622、第二電訊號端部624及中間抽頭端部626；故當第二繞組62的第一電訊號端部622、第二電訊號端部624及中間抽頭端部626分別電連接於高準位信號(在圖3中以“+”表示)、低準位信號(在圖3中以“-”表示)及參考準位信號(在圖3中以 “G”表示)時，第一繞組60的第一電訊號端部602、第二電訊號端部604及中間抽頭端部606分別經電磁感應產生高準位信號、低準位信號及參考準位信號。
本發明所揭示的濾波電路藉由改變共模電感器5及隔離變壓器6的第一繞組60間的連接方式，使得位於第二繞組中間抽頭端部626相反兩側的第一電訊號端部622及第二電訊號端部624輸入的高準位信號及低準位信號由共模電感器5相鄰的第一電訊號輸出端部522及第二電訊號輸出端部522傳至物理側4，以改變傳遞高準位信號及低準位信號的間隔距離(如圖4所示)。如此一來，可以縮減正準位信號及負準位信號間差模信號的耦合量，進而改善信號傳輸品質。
綜上所述，本發明係具有以下之優點：透過該共模電感器5與隔離變壓器6連接關係的改變，以發展出改良式的區域網路之濾波器電路，可以有效地增強高準位信號與低準位信號兩者間的差模信號耦合能力，進而增強抵抗外部雜訊的能力。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
3‧‧‧線纜側
4‧‧‧物理側
5‧‧‧共模電感器
50‧‧‧第一導線
500‧‧‧第一電訊號輸入端部
502‧‧‧第一電訊號輸出端部
52‧‧‧第二導線
520‧‧‧第二電訊號輸入端部
522‧‧‧第二電訊號輸出端部
54‧‧‧第三導線
540‧‧‧輸入端部
542‧‧‧輸出端部
6‧‧‧隔離變壓器
60‧‧‧第一繞組
602、622‧‧‧第一電訊號端部
604、624‧‧‧第二電訊號端部
606、626‧‧‧中間抽頭端部
62‧‧‧第二繞組
G‧‧‧參考準位信號
+‧‧‧高準位信號
-‧‧‧低準位信號

Claims (10)

  1. 一種應用於區域網路的濾波器電路，應用於一區域網路之一物理側及一線纜側之間，該濾波器電路由一隔離變壓器及一共模電感器組成，其中：該隔離變壓器具有一第一繞組及一第二繞組，其中該第一繞組具有一第一電訊號端部、一第二電訊號端部及一中間抽頭端部，該第一電訊號端部與該第二電訊號端部之間的距離大於該第一電訊號端部與該中間抽頭端部間的距離以及該第二電訊號端部與該中間抽頭端部間的距離；以及該共模電感器之一側依序排列有一第一電訊號輸入端部、一第二電訊號輸入端部及一輸入端部，該第一電訊號端部與該第一電訊號輸入端部電連接，該第二電訊號端部與該第二電訊號輸入端部電連接，該中間抽頭端部與該輸入端部電連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之應用於區域網路的濾波器電路，其中該共模電感器之另一側依序排列有一第一電訊號輸出端部、一第二電訊號輸出端部及一輸出端部，其中該第一電訊號輸出端部與該第一電訊號輸入端部電連接，該第二電訊號輸出端部與該第二電訊號輸入端部電連接，該輸出端部與該輸入端部電連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之應用於區域網路的濾波器電路，其中該共模電感器具有一I型鐵芯，該第一電訊號輸入端部、該第二電訊號輸入端部及該輸入端部係於該I型鐵芯長軸前端側邊依序排列。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之應用於區域網路的濾波器電路，其中該第一電訊號輸出端部、該第二電訊號輸出端部及該輸出端部係於該I型鐵芯長軸後端側邊依序排列。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之應用於區域網路的濾波器電路，其中該共模電感器具有一第一導線、一第二導線及一第三導線，該第一導線兩端分別與該第一電訊號輸入端部及該第一電訊號輸出端部電連接，該第二導線兩端分別與該第二電訊號輸入端部及該第二電訊號輸出端部電連接，該第三導線兩端分別與該輸入端部及該輸出端部電連接。
  6. 一種應用於區域網路的濾波器電路，應用於一區域網路之一物 理側及一線纜側之間，該濾波器電路由一隔離變壓器及一共模電感器組成，其中：該隔離變壓器具有一第一繞組及一第二繞組，其中該第一繞組具有一第一電訊號端部、一第二電訊號端部及一中間抽頭端部，該第一電訊號端部與該第二電訊號端部之間的距離大於該第一電訊號端部與該中間抽頭端部間的距離以及該第二電訊號端部與該中間抽頭端部間的距離；以及該共模電感器之一側具有一第一電訊號輸入端部、一第二電訊號輸入端部及一輸入端部，其中，該第一電訊號輸入端部與該輸入端部間的距離及該第二電訊號輸入端部與該輸入端部間的距離之中至少一個距離大於該第一電訊號端部與該第二電訊號端部之間的距離；該第一電訊號端部與該第一電訊號輸入端部電連接，該第二電訊號端部與該第二電訊號輸入端部電連接，該中間抽頭端部與該輸入端部電連接。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之應用於區域網路的濾波器電路，其中該共模電感器之另一側依序排列有一第一電訊號輸出端部、一第二電訊號輸出端部及一輸出端部，其中該第一電訊號輸出端部與該第一電訊號輸入端部電連接，該第二電訊號輸出端部與該第二電訊號輸入端部電連接，該輸出端部與該輸入端部電連接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之應用於區域網路的濾波器電路，其中該共模電感器具有一I型鐵芯，該第一電訊號輸入端部、該第二電訊號輸入端部及該輸入端部係於該I型鐵芯長軸前端側邊依序排列。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之應用於區域網路的濾波器電路，其中該第一電訊號輸出端部、該第二電訊號輸出端部及該輸出端部係於該I型鐵芯長軸後端側邊依序排列。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之應用於區域網路的濾波器電路，其中該共模電感器具有一第一導線、一第二導線及一第三導線，該第一導線兩端分別與該第一電訊號輸入端部及該第一電訊號輸出端部電連接，該第二導線兩端分別與該第二電訊號輸入端部及該第二電訊號輸出端部電連接，該第三導線兩端分別與該輸入端部及該輸出端部電連接。
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