CN101164126A - 磁感应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁感应装置(MID)100。该MID包括：至少一个主线圈110；至少一个次线圈120；一个电感覆层(ECC)140，其与地面电连接，而且至少部分围绕，但不形成封闭电感环路，芯部130，至少一个主线圈及至少一个次线圈通过它来磁耦合。相关装置及方法也描述。
Description
技术领域
本发明涉及磁感应装置及采用磁感应装置的电路。
背景技术
诸如变压器及转换器(平衡及不平衡转换器)之类的磁感应装置一般用于各种***，比如通信***。传统变压器在采用平衡信号时，在数百MHZ以上的频带下，一般不能有效地阻挡通用模式(CM)电流。在高速数据通信中，足够高的CM阻挡尤其重要，以便防止产生感应电子流及辐射电子流，从而降低数据界面噪声。
目前，在复合磁装置及设计中，仍然采用传统的信号变压器在阻挡CM电流方面的不足来进行通信。这种复合装置及设计一般用于10/100/1000T以太网，而且在每对线路中，包括一组线变压器及通用模式扼流器。如果以太网电源(POE)在这种装置及设计中也得到支持，则可在各对线路中增设一台自动变压器，从而进一步增大每对线路中的磁感应装置数量。磁设计的复杂性将会产生不平衡的问题，从而会形成电磁干扰(EMI)及串话。这一复合装置及设计的示例参见下列数据表：
数据表LM00200，日期为2004年，作者是美国新泽西的Bel Fuse公司，描述了一种IP磁语音及宽带变压器，包括线路变压器、通用模式扼流器及自动变压器。
PCA电子公司的数据表，该公司位于美国加州North Hills，描述了一种1000T模块EPG4001AS及EPG4001AS-RC，包括线路变压器、通用模式扼流器及自动变压器。
数据表H327.H，日期为2005年8月，作者是Pulse公司，位于美国加州的圣地亚哥，描述了一种以太网电源(PoE)磁模块及10/100BASE-TX VoIP磁模块，包括线路变压器、通用模式扼流器及自动变压器。
Midcom公司的数据表，该公司位于美国South Dakota，日期为12/1/2005，可访问公司网站www.midcom-inc.com，它是一种EDSO-G24分离式信号端口兆比特磁部件。
Xmultiple公司的数据表，该公司位于美国加州，日期为2003年6月30日，描述了一种XRJH RJ45连接器，它采用线路变压器及通用模式扼流器。
传统设计的高速局域网(LAN)磁体所存在的问题参见“以太网磁体的EMI问题”一文，作者是Broadcom公司的Neven Pischl，本文在IEEE EMC协会举办的Santa Clara会议上提交，日期为2004年5月11日。
因而，需要改进高频磁感应装置的电力性能。
下列出版物中介绍了用于控制磁部件泄漏感应的技术及相关材料的某些方面，但仍然不能解决通用模式阻挡的问题：
Shifrin的美国专利3,123,787，描述了一种环形变压器，具有较高的圈数比。
Vinciarelli等的美国专利5,719,544，描述了一种变压器，配有受控内线圈和受控泄漏电感及采用该变压器的电路。
Vicci的美国专利6,720,855，描述了一种磁通导向器，包括一个通路，其壁面采用电感材料。
下列出版物介绍用于降低隔离变压器的内线圈电容的技术及相关材料的某些方面可提高通用模式阻挡，但它们仍然不能解决控制泄漏电感的问题：
McLoughlin的美国专利4,484,171，描述了一种屏蔽式变压器，尤其用作大幅度降低内线圈电容的隔离式变压器。
Klein的美国专利4,464,544，描述了一种电晕效果发音器，包括一个放电电极，用于产生电晕放电，周围有一个球形计数器电极，部分***围绕高频发生器的壳体内，还有一个调制变压器及一个电源变压器，电源变压器用于向放电电极供电。
Miller等的美国专利3,851,287，描述了一种低泄漏电隔离***。
Yamashita的美国专利申请2005/0162237，描述了一种通信变压器，包括一个磁芯、缠绕在磁芯上的多个多用线圈、以及一个附加线圈，缠绕在磁芯上，附加线圈处于多个多用线圈之间，但不用于信号传送。
本文中，引用了上述及本说明书中的各种参考。
发明内容
本发明及其优先实施方式旨在提供一种磁感应装置(MID)，用于各种频率，并在高频下产生高性能，比如数百MHZ以上的频率。本发明中，高频下的增强性能及低频性能使MID可适于高速数据通信及电源，尤其适于高开关频率，即，500KHZ以上。
与传统的MID及传统的MID设计相比，在一个装置中，本发明的MID可改善泄漏电感控制，可增强通用模式阻挡效果。
本文及权利要求中的术语“磁感应装置”(MID)包括采用磁通感应出的磁感应及电流的装置，比如各种电磁电路。比如，MID包括下列部件至少之一：一个变压器；一个转换器；一个电源分配器；一个电源***器；一个电源合成器；一个通用模式(CM)扼流器；一个基于磁感应部件的混合装置；一个调制器；一个电感器。
通过下列说明及附图，业内人士可明晓本发明的其它目的及特性。
根据本发明实施方式。提供一种磁感应装置(MID)，包括：至少一个主线圈；至少一个次线圈；一个电感壳体(ECC)，与地面电连接，而且至少部分围绕，但不形成封闭电感环路，一个芯部，至少一个主线圈及至少一个次线圈通过它来磁耦合。
ECC至少部分围绕下列芯部：至少由一个主线圈来围绕的一个芯部；至少由一个次线圈来围绕的一个芯部；至少处于主线圈与次线圈之间的一个芯部。
ECC围绕芯部，该芯部至少由一个主线圈在线圈下方来围绕，从而从ECC的外表面向ECC的内表面为至少一个主线圈所感应的表面电流提供感应通路，ECC的外表面至少靠近主线圈，而ECC的内表面则靠近芯部。
ECC围绕芯部，该芯部至少由一个次线圈在线圈下方来围绕，从而从ECC的内表面向ECC的外表面为磁通所感应的表面电流提供感应通路，ECC的内表面靠近芯部，而ECC的外表面则靠近次线圈。
ECC围绕芯部，该芯部至少由一个主线圈来围绕，而且芯部由一个次线圈从线圈上方来围绕，并接触线圈的至少部分绝缘层，从而防止磁通从主线圈泄漏。
ECC至少通过下列连接体之一来与地面电连接：一个直接连接体；一个经由电容器的连接体；一个经由低阻抗电路的连接体。
地面包括下列至少之一：一个局域导体底架；一个主设备屏蔽层；一个主设备壳体；一个印刷电路板地平面；一个导体板。
磁感应装置最好包括下列部件至少之一：一个变压器；一个转换器；一个电源分配器；一个电源***器；一个电源合成器；一个通用模式(CM)扼流器；一个基于磁感应部件的混合装置；一个调制器。
ECC至少在局域处，沿着芯部至少与地面电连接，芯部至少处于一个主线圈与一个次线圈之间。
芯部包括一个封闭通路，用于在芯部内形成窗口的磁通，在窗口内至少部分充填导电介质，从而形成一个散热器，且与地面相接。
主线圈至少之一与次线圈至少之一包括一个条形电缆，其中，各导线在至少一个部位上，与条形电缆的相邻导线电连接，从而在条形电缆的各导线上形成一个导电通路。
主线圈至少之一与次线圈至少之一包括一个用金属沉积技术来形成的绝缘导体，从而沉积导体，然后再沉积一个与导体绝缘的绝缘层。
主线圈的至少一部分与至少一个次线圈包括一个同轴电缆内导体，磁感应装置还包括一个ECC，其包括一个同轴电缆外屏蔽导体，同轴电缆不在芯部周围形成封闭的导电环路。
磁感应装置最好包括及/或涉及用于以太网通信的线路终端装置(LTU)。
本发明的优先实施方式还提供一种磁感应装置，包括：一个主线圈，包括一个第一条形电缆，其中，各导线在至少一个部位上，与第一条形电缆上的相邻导线电连接，从而在第一条形电缆的整个导线周围形成导电通路；一个次线圈，包括一个第二条形电缆，其中，各导线在至少一个部位上，与第二条形电缆上的相邻导线电连接，从而在第二条形电缆的整个导线周围形成导电通路。
根据本发明的优先实施方式，提供一种导体，包括：一个导电覆层(ECC)，其至少部分围绕芯部，但不形成封闭的导电环路；一个围绕ECC的导电线圈。
ECC最好接地。
根据本发明的优先实施方式，提供一种方法，用于在磁感应装置内降低泄漏电感，并增强通用模式(CM)信号的阻挡效果，该方法包括：提供至少一个主线圈及至少一个次线圈；至少部分围绕芯部，至少一个主线圈及至少一个次线圈经由它且通过导电覆层(ECC)来磁耦合，但不形成封闭的导电环路；将ECC与地面电连接。
根据本发明的优先实施方式，还提供一种方法，用于降低磁感应装置内的金属损失，该方法包括：提供一个条形电缆；使各导线在至少一个部位上，与条形电缆上的相邻导线电连接，从而在条形电缆的整个导线周围形成导电通路；在磁感应装置的芯部周围包绕条形电缆，从而形成磁感应装置的导电线圈。
根据本发明的优先实施方式，提供一种方法，用于在磁感应装置内降低泄漏电感，该方法包括：用导电覆层(ECC)来至少部分围绕芯部，但不形成封闭的导通环路；在ECC上卷绕导电线圈。
附图说明
通过下列说明及附图，可进一步明晓本发明。
图1A简要表示磁感应装置(MID)的优先实施方式，其变压器采用接地导电覆层(ECC)，MID采取本发明的优先实施方式。
图1B是图1A的MID的剖视图。
图2简要表示图1A的MID剖视图中的ECC的表面上的电流通路。
图3简要表示MID的另一实施方式，它在线圈上采用接地ECC，MID采取本发明的优先实施方式。
图4简要表示MID的另一实施方式，它的变压器的线圈叠加缠绕，并采用接地ECC，MID采取本发明的优先实施方式。
图5A简要表示MID的另一实施方式，它的变压器的线圈叠加缠绕，并在线圈与地线之间采用接地ECC，MID采取本发明的优先实施方式。
图5B简要表示等效电路，用于评估图5A中MID的CM输出。
图6表示图5A中MID的典型的通用模式(CM)阻挡性能，表示ECC电感与地线电感之间的不同值。
图7A简要表示MID的另一实施方式，它的变压器的线圈叠加缠绕，并在线圈与地线之间采用接地ECC，其有一个芯部窗口，其至少部分充填导电介质，MID采取本发明的优先实施方式。
图7B是图7A中MID的俯视图。
图8A简要表示MID的另一实施方式，它的变压器采用接地ECC及同轴电缆，MID采取本发明的优先实施方式。
图8B是图8A中MID的剖视图。
图9A表示传统磁模块的电路，其具有100/1000BASE T以太网界面电路，也支持以太网电源(POE)。
图9B简要表示MID的另一实施方式，它的变压器采用接地ECC，并符合本发明的优先实施方式，电路采用本发明的优先实施方式。
图10简要表示MID的优先实施方式，其电感器采用接地ECC，MID采用本发明的优先实施方式。
图11简要表示图1，3-5A及7A-8B中MID的优先实施方式。
图12简要表示MID的优先实施方式，其金属泄漏量降低，且采用条形电缆。
图13表示图10中电感器的优先实施方式。
具体实施方式
图1A简要表示磁感应装置(MID)100的优先实施方式，其变压器采用接地导电覆层(ECC)，MID100采取本发明的优先实施方式。
MID100可用作各种变压器，比如通信。MID100最好包括：至少一个主线圈110；至少一个次线圈120；一个芯部130，至少一个主线圈110及至少一个次线圈120通过它来磁耦合；还有一个ECC140。为便于说明，图1A只表示了主线圈110及次线圈120，但不限定主线圈及次线圈的数量，MID100也可以包括多个主线圈110及/或多个次线圈120。
各主线圈110及次线圈120可包括一个用金属沉积技术来形成的绝缘导体，从而沉积导体，然后再沉积一个与导体绝缘的绝缘层。金属沉积技术可以包括多层金属沉积。
芯部130可包括一个磁芯或空气芯，或者磁芯与空气芯或其它金属的组合。ECC140可以包括下列至少之一：固体金属材料，比如铜或铝；一个金属网；薄层金属沉积；一层导电涂料。
根据本发明的优先实施方式，ECC140与地面150电连接，而且至少部分围绕芯部130，但不形成封闭电感环路。为了防止形成封闭传导环路，ECC140最好具有间隙160，它可以是纵向间隙。间隙160可包括非导电材料或粘接剂。图1B表示ECC140的剖视图及间隙160，图1B是MID100的剖视图。
ECC140至少通过下列连接体之一来与地面150电连接：一个直接连接体；一个经由电容器的连接体；一个经由低阻抗电路的连接体。
如图1B所示，ECC140可完全围绕芯部130，其重叠部162覆盖164，间隙160最好处于162与164之间。
主线圈110与次线圈120沿着芯部，最好限定芯部130的四种类型；芯部170由一个主线圈110来围绕；芯部由一个次线圈120来围绕；二个芯部190与200不由主线圈110或次线圈120来围绕。芯部190及200处于主线圈110与次线圈120之间。
ECC140至少部分围绕下列芯部：芯部170；芯部180；芯部190，ECC140最好在芯部190上与地面150电连接。ECC140无需完全围绕芯部200。ECC140可交替地部分围绕芯部200，而不是芯部190，从而简化结构，此时，ECC140至少在芯部200上与地面150电连接。
ECC140可在线圈110及120下方或在线圈110及120上方至少围绕芯部170及180。或者，ECC140也可以在线圈120上，在线圈110及芯部180下方至少围绕芯部170，或者也可以在线圈120下方，在线圈110及芯部180上方至少部分围绕芯部170。
如果ECC140在线圈110下方至少围绕芯部170，则ECC140最好从ECC140的外表面向ECC的内表面为至少一个主线圈110所感应的表面电流提供感应通路，ECC的外表面靠近主线圈110，而ECC140的内表面则靠近芯部130。图2表示ECC140表面在MID100的剖面上的电流通路。
图2中，201表示主线圈110内的电流，比如为顺时针方向。电流201感应出电流210，其在ECC140的外表面上反时针方向流动，然后顺时针方向流向ECC140的内表面，其靠近芯部130。电流210沿着间隙160到达ECC140的内表面，所感应出的电流220沿着ECC140的内表面来流动。电流220沿着间隙160流回ECC140的外表面。
电流220在ECC140的内表面上，在主线圈110之下流动，其在芯部130内产生磁通。该磁通沿着芯部130来流通，从而在ECC140的内表面上形成表面电流。
参见图1A，如果ECC140在次线圈120之下至少部分围绕芯部180，则ECC140最好为表面电流提供感应通路，该电流由芯部130从靠近芯部130的ECC140的内表面来感应，流向靠近次线圈120的ECC140的外表面。
如果ECC140从线圈上至少部分围绕芯部170及180，则ECC140最好接触线圈110及120的至少部分绝缘层，从而防止磁通从主线圈110及次线圈120泄漏。如图3所示。
地面150最好包括下列至少之一：一个局域导体底架；一个主设备屏蔽层；一个主设备壳体；一个印刷电路板地平面；一个导体板。
主线圈110与次线圈120至少之一可采用条形电缆，一般为普通的、圆形的、绝缘导线，通过粘接来并排紧固在一起，从而形成柔软的条形。此时，条形电缆的各导线最好至少在一处与相邻的导线电连接，从而在整个导线上形成导电通路。MID线圈可采用芯部130的缠绕部。MID100可通过缠绕第一电缆来形成，各导线至少在一处与相邻的第一电缆导线电连接，并围绕ECC140的第一部分，且缠绕第二电缆，各导线至少在一处与相邻的第二电缆导线电连接，并围绕ECC140的第二部分。第一电缆形成主线圈110，第二电缆形成次线圈120。
参见图4，该图简要表示MID300的优先实施方式，它的变压器的线圈叠加缠绕，并采用接地ECC，MID300采取本发明的优先实施方式。
MID300还可用作各种变压器，比如通信。MID300与图1A所示的MID300的不同之处在于，线圈互相重叠。在图4所示的MID300中，主线圈310围绕部分芯部320，ECC330至少部分围绕主线圈310，但不形成封闭环路。次线圈340最好沉积在ECC330上。主线圈310及次线圈340可更换，因此，处于ECC330之内的线圈310可用作次线圈，而处于ECC330之外的线圈340则用作主线圈。
各主线圈310及次线圈340最好包括绝缘导线或绝缘导体，如图1A的MID100的线圈110及120所示。
ECC330经由连接体来与地面350电连接，用于使图1A所示的ECC140与图1A所示的地面150电连接。地面350最好类似于上述图1A所示的地面150。
参见图5A，图5A简要表示MID400的另一实施方式，它的变压器采用一种接地的ECC及套管，处于线圈与地线之间，该MID400采取本发明的优先实施方式。MID400也可用作各种变压器，包括通信。
MID400最好包括下列部件：至少一个主线圈410；至少一个次线圈420；一个芯部430，至少一个主线圈410及至少一个次线圈420经由它来磁耦合；一个ECC440；套管450及451。至少一个主线圈410及至少一个次线圈420最好包括绝缘导线或绝缘导体，即，上述图1A所示的MID100的线圈110及120。ECC440可包括金属材料，比如铜或铝。
为简化说明，图5A只示出了一个主线圈410及一个次线圈420，但不限定主线圈及次线圈的数量，MID400也可以包括多个主线圈410及/或多个次线圈420。
根据本发明的优先实施方式，ECC400与地面460电连接，而且在主线圈410及次线圈420下方至少部分围绕芯部430，但不形成封闭电感环路。为了防止形成封闭环路，ECC400最好包括一个间隙470，它可包括一个纵向间隙。
ECC440最好经由导体来与地面460电连接，比如传导性软焊材料、传导性焊接材料及传导性粘接剂，或者经由一个类似于用于使图1A中ECC140与图1A中地面150连接的连接体。
地面460最好类似于图1A所示的地面150。
套管450及451可包括铁管。套管450及451最好用来分别增大ECC454及455的阻抗。ECC454处于线圈410与ECC440的地线482之间，而ECC455处于线圈420与ECC440的地线483之间。
套管451增大了ECC455的阻抗后，可增大高频通用型信号阻挡量，因为由主线圈410感应出的通用型电流易于在482处进入低阻抗区460，而不是进入高阻抗区ECC455。同样，ECC454的阻抗被套管450增大后，可增大高频通用型信号阻挡量，因为由次线圈420感应出的通用型电流易于在483处进入低阻抗区460，而不是进入高阻抗区ECC454。ECC454及455的阻抗对CM输出性能的影响如图6所示。
参见图5B，图5B简要表示等效电路，用于评估图5A中MID400的通用型输出。
图5B中，C1表示电容，处于主线圈410与ECC440在主线圈410之下部分之间，C2表示电容，处于次线圈420与ECC440在次线圈420之下部分之间，L1表示ECC454的电抗器，L2表示ECC455的电抗器，L3表示粘接剂或接地电极(未图示)的电抗器，它用于使ECC440与地线460接地。ECC454与455的电抗器最好具有某些实际的(消耗性)部件，尤其在套管450及451包括铁套管的情况下。为了简化，以下假设该消耗部件可忽略。
图6表示典型通用型阻挡性能，它在图5A的MID400中具有图5B所示的等效电路，通用型(CM)信号的阻挡采用不同频率及不同电感值L1，L2，L3。图6所示的是一种相对单位，其比率处于L1与L3之间以及L2与L3之间，而且假设L1＝L2。CM信号阻挡采用高频率，其中，电容C1及C2的阻抗大大低于L1及L2的阻抗，可通过增大L1与L2(或L2与L3)之间的比率来大大增强。
参见图7A，图7A简要表示MID500的另一实施方式，它的变压器采用接地ECC，并具有一个芯部窗口，其至少部分充填导电介质，MID500采取本发明的优先实施方式，图7B是图7A中MID500的俯视图。MID500还可用作各种变压器，包括通信应用。
图7A中，MID500安装在印刷线路板(PCB)510上。在MID500中，主线圈520及次线圈530最好经由ECC560内外部的孔550，来缠绕在环形芯540上，如图7B所示。主线圈520及次线圈530最好经由芯部540来磁耦合。各主线圈520及次线圈530最好包括上述的绝缘导线或绝缘导体，如图1A中MID的线圈110及120所示。
主线圈520与次线圈530及芯部540最好安装在金属壳的低位570上，该金属壳用作ECC560的一部分。ECC560的低位部分570最好与PCB510上的接地片580电接触，这样，ECC560便可经由接地片580，来与地线(未图示)电连接。ECC560最好还包括一个上部590，其从上方来覆盖芯部540。ECC560最好可包括一个附加的盖片(未图示)，它从上方来覆盖线圈520及530，还包括一个附加层(未图示)，其处于线圈520及530与PCB510之间。ECC560最好在整体上包括金属材料，比如铜或铝。
间隙600最好处于上部590与下部570之间，从而防止在芯部540周围形成封闭环路。间隙600最好处于ECC560的内侧，以便降低间隙600处的磁通泄漏量。
芯部540最好包括一个封闭通路，该通路是在芯部540内限定窗口610的磁通通路。窗口610最好包括环状芯540的孔眼。根据本发明的优先实施方式，窗口610至少部分充填导电介质，从而形成部分ECC560及散热器，且经由传导片580来与地面相接(未图示)。导电媒质可包括铜或铝。
图8A简要表示MID700的另一实施方式，它的变压器采用接地ECC及同轴电缆，MID700采取本发明的优先实施方式，图8B是图8A中MID700的俯视图。MID700还可用作各种变压器，包括通信应用。
MID700中，主线圈710及次线圈720的至少一部分最好包括同轴电缆内导体。为简化说明，图8A所示的各主线圈710及次线圈720包括一个同轴电缆内导体。主线圈710及次线圈720经由磁芯730来磁耦合，为简化说明，该磁芯形成一种线性开放式芯部。
ECC740在主线圈710及次线圈720下方至少部分围绕芯部730，但在芯部730周围不形成封闭电感环路。
根据本发明的优先实施方式，在MID700内采用附加ECC750及751。ECC750及751最好包括同轴电缆外屏蔽导体760，其中，在同轴电缆上，在二个相邻同轴电缆之间设有间隙770，如图8B所示。间隙770用于防止在芯部730周围形成封闭传导环路。图8B所示的间隙780处于ECC740内。间隙780最好还用于防止在芯部730周围形成封闭传导环路。
同轴电缆的外屏蔽导体760最好在同轴电缆的相邻外屏蔽导体760之间，设置导电连接体790，并在外屏蔽导体760与ECC740之间，设置导电连接体800，它们最好靠近间隙770。ECC740最好经由导电连接体(未图示)，来与地线810连接。
图1A-3所示的MID100、图4所示的MID300、图5A所示的MID400、图7A及7B所示的MID500、图8A及8B所示的MID700最好包括下列部件至少之一：普通变压器；平衡与非平衡变压器；电源分配器；电源***器；电源合成器；通用型(CM)扼流器；基于磁感应部件的混合装置；调制器。
调制器可采用基于磁感应部件的调制器。
混合装置可包括一个平衡及双平衡混合装置。混合装置可用于比率频率(RF)及微波用途，比如RF接收器。在Ian，Purdie’s Amateur Radio Tutorial Pages的名为“双平衡混合器及平衡与非平衡变压器”的论文中，介绍了混合装置的使用及应用，其网址是http//my.integritynet.com.au/purdic/dbl_bal_mix.htm，或者www.microwaves101.com/encyclopedia/mixersdoublebalanced.cfm。
如果MID100、300、400、500及700之一包括一个变压器，则MID可包括在以太网通信***(未图示)的线性终端单元(LTU)(未图示)内，其中，LTU可包括一个RJ45连接器(未图示)，其与局域网(LAN)磁体相接，RJ45连接器一般用于LAN或个人区域网(PAN)。在这种场合下，该MID最好包容于/或连接于RJ45连接器内，从而可取代多个传统变压器、自动变压器及CM扼流器，因为它在阻挡CM信号方面具有良好的性能。各MID100、300、400、500及700可降低LTU内磁部件的复杂性。比如，图9A及9B介绍了降低LTU内磁部件高频应用的复杂性。
与传统的MID及传统的MID设计相比，各MID100、300、400、500及700可只用一台装置来改善泄漏电感的控制，且可增强通用模式阻挡效果。在各MID100、300、400、500及700中，各接地ECC具有双功能性，包括：(a)将磁通限定到特定空间内，从而在较高的频率下减小泄漏电感，并增强主线圈与次线圈之间的电磁耦合性，而无需评估主线圈与次线圈的位置或内部空间；(b)增大通用模式阻挡效果。
图9A表示传统磁模块的电路900，其具有100/1000BASE T以太网界面电路，也支持以太网电源(POE)，图9B简要表示MID的另一种电路1000，它的变压器采用接地ECC，并符合本发明的优先实施方式，电路1000采用本发明的优先实施方式。
POE在当今用于数据率为每秒100MB、每秒1GB(GBIT/秒)的以太网通信。图9A的电路900具有：三个MID，包括一个线变压器910，它在数十MHZ频率下，CM阻挡性较低；一个CM扼流器920，用于增大数十MHZ频率下的CM阻挡性；一个自动变压器930，其具有一个中心片，用于注入直流电(DC)。自动变压器930用于防止DC电流穿过CM扼流器920的线圈，从而防止CM扼流器920饱和。线变压器910、CM扼流器920及自动变压器930的芯部由940、950及960来表示。自动变压器930有一个端子，用于通用模式信号，包括电阻器970及电容器980。设有直接地面连接体，用于识别该R-C端子网络与地线990。
根据本发明的优先实施方式，图9B的电路1000包括一个MID，其配有主线圈1010及次线圈1020、一个芯部1030、一个ECC1040，它经由电连接体1050，来与地线1060电连接或焊接。电路1000还有一个连接体，用于经由通用模式端子电阻器1080及电容器1090，来与地线1070连接。由于经由通用模式端子电阻器1080及电容器1090来与地线1070连接，因而其效果与经由图9A所示电路900的电阻器970及电容器980来与地线990相接的效果相同。
电路1000具有二种类型的地线连接方式：一种是具有通用模式端子，与地线1070连接，另一种是与其它地线1060连接，其目的在于增大通用模式阻挡效果。在某些应用中，地线1060及地线1070可具有同一地线。
电路1000最好具有增强的CM信号阻挡能力，因为对LAN尤其对POE磁应用而言，ECC1040及ECC1040与地线1060的连接以及与电路1000的信号MID的连接可取代电路900的所有三个MID。本发明人发现，根据本发明，采用接地ECC的单个MID在100MHZ这一频率下，可产生大于60DB的CM信号阻挡效果，而在1000MHZ(1GHZ)这一频率下，则可产生大于30DB的CM信号阻挡效果，这里，采用图9A所示三个MID的商用MID在100MHZ这一频率下，只能产生40DB的CM信号阻挡效果，在1GHZ这一频率下，只能产生20DB以下的CM信号阻挡效果。根据本发明，采用接地ECC的单个MID具有结构简单及成本下降的效果，因而可达到更好的平衡，其结果是，与传统的MID相比，可增大CM至各种模式(DM)版本的参数。
电路900与1000之间在CM信号阻挡性能的显著不同表明，单纯使MID接地，不足以达到良好的CM信号阻挡效果。本发明人发现，如图1A，1B，3-5B及7A-8B所述，通过在MID内设置ECC，并使ECC与地线电连接，可显著改善MID的CM信号阻挡效果。
图10简要表示MID的优先实施方式，其电感器1100采用接地ECC，而且MID采用本发明的优先实施方式。
电感器1100最好包括下列部件：线圈1110；一个芯部，比如磁芯1120；ECC1130。ECC1130至少部分围绕芯部1120，但不形成封闭传导环路，线圈1110缠绕在ECC1130上。线圈1110可包括类似于上述图1A中MID100的线圈110及120的绝缘导线或绝缘导体。
在某些实施方式中，ECC1130可以是浮动的，即，与地线脱离，从而可防止磁通从芯部1120及线圈1110泄漏。
ECC1130也可以与地线1140传导性连接，从而进一步进行电屏蔽。可利用使图1A中ECC140与图1A中地线150电连接的连接体，来与地线1140连接。地线1140最好类似于上述图1A的地线150。
图1A-3所示的ECC140、图4所示的ECC330、图5A所示的ECC440、图7A及7B所示的ECC560、图8A及8B所示的ECC740及750、图9B所示的ECC1040、图10所示的ECC1130可以采取各种适当的方式，包括传导网、一层或多层传导漆或其它传导沉积物、传导平面等。ECC140、330、440、560、740、750、1040及1130可通过沉积多层金属或通过电化学成形，来与各线圈联用。
图11简要表示图1，3-5A及7A-8B中MID的优先实施方式。
图11的方法可用来在磁感应装置内降低泄漏电感，从而增强CM信号的阻挡效果。图11所示的该方法最好包括：提供(步骤1200)至少一个主线圈及至少一个次线圈；至少部分围绕(步骤1210)芯部，至少一个主线圈及至少一个次线圈经由它且通过ECC来磁耦合，但不形成封闭的导电环路；将ECC与地面电连接(步骤1220)。
图12简要表示MID的优先实施方式，其金属泄漏量降低，且采用条形电缆。
图12所示的方法最好提供(步骤1300)一个条形电缆；使各导线在至少一个部位上，与条形电缆上的相邻导线电连接(步骤1310)，从而在条形电缆的整个导线周围形成导电通路；在磁感应装置的芯部周围包绕(步骤1320)条形电缆，从而形成磁感应装置的导电线圈。
图13表示图10中电感器1100的优先实施方式。
图13所示的方法可用于降低感应器1100内的电感泄漏。图13所示的方法最好由ECC来至少部分围绕(步骤1400)芯部，但不形成封闭的传导环路，并在ECC上缠绕(步骤1410)导线。
以上结合各实施方式，说明了本发明的各种特性，但也可组合这些实施方式。相反，结合各实施方式来说明的本发明的各种特性也可以组合这些实施方式或单独说明。
业内人士可知，本发明不限于上述内容，而由所列权利要求范围来规定。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1. 一种磁感应装置(MID)，包括：
至少一个主线圈；
至少一个次线圈；以及
一个电感壳体(ECC)，至少部分围绕，但不形成封闭电感环路，一个芯部，至少一个主线圈及至少一个次线圈通过它来磁耦合，
其特征在于，ECC通过电连接体来与地面电连接，电连接体在大范围频率内具有较低的阻抗，电连接体可从磁感应装置向地面传送通用模式(CM)电流。
2. 根据权利要求1所述的磁感应装置，其特征在于，ECC至少部分围绕下列芯部：至少由一个主线圈来围绕的一个芯部；至少由一个次线圈来围绕的一个芯部；至少处于主线圈与次线圈之间的一个芯部。
3. 根据权利要求2所述的磁感应装置，其特征在于，ECC围绕芯部，该芯部至少由一个主线圈在线圈下方来围绕，从而从ECC的外表面向ECC的内表面为至少一个主线圈所感应的表面电流提供感应通路，ECC的外表面至少靠近主线圈，而ECC的内表面则靠近芯部。
4. 根据权利要求2所述的磁感应装置，其特征在于，ECC围绕芯部，该芯部至少由一个次线圈在线圈下方来围绕，从而从ECC的内表面向ECC的外表面为磁通所感应的表面电流提供感应通路，ECC的内表面靠近芯部，而ECC的外表面则靠近次线圈。
5. 根据权利要求2所述的磁感应装置，其特征在于，ECC围绕芯部，该芯部至少由一个主线圈来围绕，而且芯部由一个次线圈从线圈上方来围绕，并接触线圈的至少部分绝缘层，从而防止磁通从主线圈泄漏。
6. 根据权利要求1-5之一所述的磁感应装置，其特征在于，ECC至少通过下列连接体之一来与地面电连接：一个直接连接体；和一个经由电容器的连接体。
7. 根据权利要求1-6之一所述的磁感应装置，其特征在于，地面包括下列至少之一：一个局域导体底架；一个主设备屏蔽层；一个主设备壳体；一个印刷电路板地平面；一个导体板。
8. 根据权利要求1-7之一所述的磁感应装置，其特征在于，包括下列部件至少之一：一个变压器；一个转换器；一个电源分配器；一个电源***器；一个电源合成器；一个通用模式(CM)扼流器；一个基于磁感应部件的混合装置；一个调制器。
9. 根据权利要求1-8之一所述的磁感应装置，其特征在于，ECC至少在局域处，沿着芯部至少与地面电连接，芯部至少处于一个主线圈与一个次线圈之间。
10. 根据权利要求1-9之一所述的磁感应装置，其特征在于，芯部包括一个封闭通路，用于在芯部内形成窗口的磁通，在窗口内至少部分充填导电介质，从而形成一个散热器，且与地面相接。
11. 根据权利要求1-10之一所述的磁感应装置，其特征在于，主线圈至少之一与次线圈至少之一包括一个条形电缆，其中，各导线在至少一个部位上，与条形电缆的各相邻导线电连接，从而与条形电缆的各导线并联连接。
12. 根据权利要求1-11之一所述的磁感应装置，其特征在于，主线圈至少之一与次线圈至少之一包括一个用金属沉积技术来形成的绝缘导体，从而沉积导体，然后再沉积一个与导体绝缘的绝缘层。
13. 根据权利要求1-12之一所述的磁感应装置，其特征在于，主线圈的至少一部分与至少一个次线圈包括一个同轴电缆内导体，磁感应装置还包括一个ECC，其包括一个同轴电缆外屏蔽导体，同轴电缆不在芯部周围形成封闭的导电环路。
14. 一种磁感应装置，包括：
一个主线圈，包括一个第一条形电缆，其中，各导线在至少二个部位上，与第一条形电缆上的各相邻导线电连接，从而与第一条形电缆的各导线并联连接；以及
一个次线圈，包括一个第二条形电缆，其中，各导线在至少二个部位上，与第二条形电缆上的各相邻导线电连接，从而与第二条形电缆的各导线并联连接。
15. 一种线路终端装置(LTU)，用于以太网通信，并包括权利要求1-12及14之一所述的磁感应装置。
16. 一种导体，包括：
与地面连接，并至少部分围绕芯部，但不形成封闭的导电环路；以及
一个缠绕在ECC上的导电线圈。
17. 根据权利要求16所述的导体，其特征在于，ECC接地。
18. 一种方法，用于增大磁感应装置内通用模式(CM)信号的阻挡效果，该方法包括：
提供至少一个主线圈及至少一个次线圈；
至少部分围绕芯部，至少一个主线圈及至少一个次线圈经由它且通过导电覆层(ECC)来磁耦合，但不形成封闭的导电环路；以及
利用电连接体，将ECC与地面电连接，该电连接体在各频率范围内具有较低的阻抗，电连接体可从磁感应装置向地面传导CM电流。
19. 一种方法，用于降低磁感应装置内的电感泄漏，该方法包括：
提供一个条形电缆；
使各导线在至少二个部位上，与条形电缆上的各相邻导线电连接，从而与条形电缆的所有电缆并联连接；以及
在磁感应装置的芯部周围包绕条形电缆，从而形成磁感应装置的导电线圈。
20. 一种方法，用于减少电感体与邻近电子部件之间的串话，该方法包括：
用导电覆层(ECC)来至少部分围绕芯部，但不形成封闭的导通环路；
在ECC上卷绕导电线圈；以及
电连接体在较大频率范围内具有低电抗，电连接体可从电感体向地面传导CM电流。
21. 根据权利要求1所述的磁感应装置，其特征在于，ECC至少部分围绕芯部，该芯部至少由一个主线圈从主线圈上方来围绕，而且至少一个次线圈的一部分处于次线圈之下。
22. 根据权利要求1所述的磁感应装置，其特征在于，ECC至少部分围绕芯部，该芯部至少由一个次线圈从次线圈上方来围绕，而且至少一个主线圈的一部分处于主线圈之下。
23. 根据权利要求21所述的磁感应装置，其特征在于，ECC与至少一个主线圈的至少一部分相接触，从而防止磁通至少从一个主线圈来泄漏。
24. 根据权利要求1-12及21-23所述的磁感应装置，其特征在于，ECC在一处以上与地面电连接。
25. 根据权利要求1-12及21-24所述的磁感应装置，其特征在于，至少一个主线圈与至少一个次线圈具有不同模式(DM)的信号。
Claims (20)
1.一种磁感应装置(MID)，包括：
至少一个主线圈；
至少一个次线圈；以及
一个电感壳体(ECC)，与地面电连接，而且至少部分围绕，但不形成封闭电感环路，一个芯部，至少一个主线圈及至少一个次线圈通过它来磁耦合。
2.根据权利要求1所述的磁感应装置，其特征在于，ECC至少部分围绕下列芯部：至少由一个主线圈来围绕的一个芯部；至少由一个次线圈来围绕的一个芯部；至少处于主线圈与次线圈之间的一个芯部。
3.根据权利要求2所述的磁感应装置，其特征在于，ECC围绕芯部，该芯部至少由一个主线圈在线圈下方来围绕，从而从ECC的外表面向ECC的内表面为至少一个主线圈所感应的表面电流提供感应通路，ECC的外表面至少靠近主线圈，而ECC的内表面则靠近芯部。
4.根据权利要求2所述的磁感应装置，其特征在于，ECC围绕芯部，该芯部至少由一个次线圈在线圈下方来围绕，从而从ECC的内表面向ECC的外表面为磁通所感应的表面电流提供感应通路，ECC的内表面靠近芯部，而ECC的外表面则靠近次线圈。
5.根据权利要求2所述的磁感应装置，其特征在于，ECC围绕芯部，该芯部至少由一个主线圈来围绕，而且芯部由一个次线圈从线圈上方来围绕，并接触线圈的至少部分绝缘层，从而防止磁通从主线圈泄漏。
6.根据权利要求1-5之一所述的磁感应装置，其特征在于，ECC至少通过下列连接体之一来与地面电连接：一个直接连接体；一个经由电容器的连接体；一个经由低阻抗电路的连接体。
7.根据权利要求1-6之一所述的磁感应装置，其特征在于，地面包括下列至少之一：一个局域导体底架；一个主设备屏蔽层；一个主设备壳体；一个印刷电路板地平面；一个导体板。
8.根据权利要求1-7之一所述的磁感应装置，其特征在于，包括下列部件至少之一：一个变压器；一个转换器；一个电源分配器；一个电源***器；一个电源合成器；一个通用模式(CM)扼流器；一个基于磁感应部件的混合装置；一个调制器。
9.根据权利要求1-8之一所述的磁感应装置，其特征在于，ECC至少在局域处，沿着芯部至少与地面电连接，芯部至少处于一个主线圈与一个次线圈之间。
10.根据权利要求1-9之一所述的磁感应装置，其特征在于，芯部包括一个封闭通路，用于在芯部内形成窗口的磁通，在窗口内至少部分充填导电介质，从而形成一个散热器，且与地面相接。
11.根据权利要求1-10之一所述的磁感应装置，其特征在于，主线圈至少之一与次线圈至少之一包括一个条形电缆，其中，各导线在至少一个部位上，与条形电缆的相邻导线电连接，从而在条形电缆的各导线上形成一个导电通路。
12.根据权利要求1-11之一所述的磁感应装置，其特征在于，主线圈至少之一与次线圈至少之一包括一个用金属沉积技术来形成的绝缘导体，从而沉积导体，然后再沉积一个与导体绝缘的绝缘层。
13.根据权利要求1-12之一所述的磁感应装置，其特征在于，主线圈的至少一部分与至少一个次线圈包括一个同轴电缆内导体，磁感应装置还包括一个ECC，其包括一个同轴电缆外屏蔽导体，同轴电缆不在芯部周围形成封闭的导电环路。
14.一种磁感应装置，包括：
一个主线圈，包括一个第一条形电缆，其中，各导线在至少一个部位上，与第一条形电缆上的相邻导线电连接，从而在第一条形电缆的整个导线周围形成导电通路；以及
一个次线圈，包括一个第二条形电缆，其中，各导线在至少一个部位上，与第二条形电缆上的相邻导线电连接，从而在第二条形电缆的整个导线周围形成导电通路。
15.一种线路终端装置(LTU)，用于以太网通信，并包括权利要求1-14之一所述的磁感应装置。
16.一种导体，包括：
一个导电覆层(ECC)，其至少部分围绕芯部，但不形成封闭的导电环路；以及
一个围绕ECC的导电线圈。
17.根据权利要求16所述的导体，其特征在于，ECC接地。
18.一种方法，用于在磁感应装置内降低泄漏电感，并增强通用模式(CM)信号的阻挡效果，该方法包括：
提供至少一个主线圈及至少一个次线圈；
至少部分围绕芯部，至少一个主线圈及至少一个次线圈经由它且通过导电覆层(ECC)来磁耦合，但不形成封闭的导电环路；以及
将ECC与地面电连接。
19.一种方法，用于降低磁感应装置内的金属损失，该方法包括：
提供一个条形电缆；
使各导线在至少一个部位上，与条形电缆上的相邻导线电连接，从而在条形电缆的整个导线周围形成导电通路；以及
在磁感应装置的芯部周围包绕条形电缆，从而形成磁感应装置的导电线圈。
20.一种方法，用于在磁感应装置内降低泄漏电感，该方法包括：
用导电覆层(ECC)来至少部分围绕芯部，但不形成封闭的导通环路；以及在ECC上卷绕导电线圈。
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