專利名稱：受控電感裝置和方法
本申請(qǐng)要求了于2004年6月30日申請(qǐng)的題為“受控電感裝置和方法”的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)10/882,864和相同標(biāo)題的于2003年9月17日申請(qǐng)的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)10/666,580的優(yōu)先權(quán)，本申請(qǐng)也是共同擁有并待而未決的于2003年3月18日申請(qǐng)的相同題目的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)10/381,062的部分繼續(xù)申請(qǐng)，也要求了于2002年9月17日申請(qǐng)的相同題目的PCT申請(qǐng)PCT/US02/29480的優(yōu)先權(quán)，每一個(gè)在此整體引用作為參考。
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明通常涉及電子應(yīng)用中使用的構(gòu)件，尤其是涉及一種在數(shù)字用戶線(DSL)或類似電信系統(tǒng)的濾波器和分離器，及其它設(shè)備中使用的改進(jìn)電感裝置。
2.相關(guān)技術(shù)描述今天，數(shù)字用戶線(DSL)的安裝通常是正如所已知那樣，是“自安裝”的，或是尤其是在用戶在每個(gè)電話上安裝一個(gè)微濾波器或內(nèi)嵌電話濾波器來(lái)將電話(包括傳真，電話應(yīng)答機(jī)，等等)從線路和DSL信號(hào)路徑中隔離出來(lái)的地方。

圖1展示了這種內(nèi)嵌濾波器的典型安裝。
可自安裝的微濾波器是一種很有挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)，主要因?yàn)樗贒SL頻帶中必須要有足夠的阻帶以保護(hù)和維護(hù)DSL的性能，但是同時(shí)還應(yīng)該對(duì)語(yǔ)音頻帶性能產(chǎn)生可以忽略的影響才可以。
圖1a展示了用在DSL應(yīng)用中的典型現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)嵌濾波器結(jié)構(gòu)。這種現(xiàn)有技術(shù)的濾波器設(shè)計(jì)，然而，經(jīng)常不能滿足一些電信用戶對(duì)回波損耗和DSL阻帶的要求。一個(gè)重要問(wèn)題是為了滿足DSL阻帶的要求所需要的整體電容也在電話的上頻帶中產(chǎn)生了額外的側(cè)音，這是非常不想要的結(jié)果。此外，當(dāng)為每一個(gè)用戶電話增加多個(gè)微濾波器時(shí)回波損耗問(wèn)題變得更嚴(yán)重。
在某些國(guó)家，濾波器電路要求是迫切的。一個(gè)主要的挑戰(zhàn)，例如，是提供30KHz的阻帶的同時(shí)必須還能夠很高的語(yǔ)音頻帶回波損耗。
現(xiàn)有技術(shù)的電感裝置大部分基于它們的電感特性通常不適合用在前述的應(yīng)用中。正如使用在這里的，術(shù)語(yǔ)“電感特性”通常指的是電感曲線，或是作為通過(guò)電感的dc電流的函數(shù)在電感中的變化。圖2a和2b分別展示了與具有固定電感或可變電感的典型現(xiàn)有技術(shù)電感相關(guān)的電感特性。值得注意是，在典型“固定”電感器中，電感特性102是基本平坦或作為電流函數(shù)的恒量，直到達(dá)到相當(dāng)高的電流為止。比較起來(lái)，可變電感器的電感曲線和電流函數(shù)一樣變化，或是處于基本線性方式106中，或是處于稍微“軟步幅”方式108中，如圖2b中所示。圖2b通常代表了由美國(guó)，Coilcraft Corporation of Cary，Illinois，及其它公司制造的現(xiàn)有技術(shù)裝置型號(hào)，例如DT1608系列SMT功率電感器。
圖3展示了前面提到的Coilcraft裝置的結(jié)構(gòu)。正如圖3中所示，裝置300包括具有基座304的兩件套線芯302，所述基座帶有一個(gè)偏離中心的柱306。上中心塊308有一個(gè)比柱306的直徑超出很多的孔徑310。這樣安排創(chuàng)造了實(shí)際上是在柱306的外表面和孔徑310的內(nèi)表面連續(xù)可變縫隙，該縫隙從靠近兩表面最近點(diǎn)的最小縫隙變化到在最靠近點(diǎn)的反向直徑的最大值。這個(gè)連續(xù)變化的縫隙有至少兩個(gè)缺點(diǎn)，包括(i)一個(gè)連續(xù)變化或“軟步幅”的電感特性，在某些應(yīng)用中是不期望或不是最佳地，和(ii)制造成本高，由于必須提供具有準(zhǔn)確相對(duì)容差的兩個(gè)中心塊(包括上中心塊308和基座304的準(zhǔn)確調(diào)整。此外，不考慮偏離中心柱306與另一中心塊自己的容差，還存在與制造這樣的中心柱相關(guān)的附加成本。這種偏離中心的安排通常也不益于使用眾所周知的校正輔助設(shè)備，例如這里隨后描述的開(kāi)口銷裝置。
某些應(yīng)用中，包括例如一些需要較高阻帶損失的DSL濾波器電路(例如用于呼叫ID功能)，要求具有不同于圖2a或2b電感特性的電感裝置。在前面所述的呼叫ID功能情況中，在掛機(jī)狀態(tài)需要較高阻帶損耗以保護(hù)呼叫ID裝置避免通過(guò)DSL信號(hào)的過(guò)載電流?？紤]到在共同未決的于2001年11月14日申請(qǐng)的題為“高性能微濾波器和分離器裝置”的PCT申請(qǐng)?zhí)朠CT/US01/45568中描述的例示性濾波器電路，并且關(guān)于此點(diǎn)已轉(zhuǎn)讓給受讓人，在此整體引用作為參考。在這個(gè)電路中，在掛機(jī)狀態(tài)期間大多數(shù)電容的移除減少了濾波阻帶損耗，因而正如先前所描述那樣，迫使一個(gè)附加或替換裝置用于提高該阻帶損耗。
類似地，對(duì)于在2001年4月3日出版，題為“阻斷濾波器電路”的美國(guó)專利號(hào)6,212,259及其它專利中描述的例示的濾波器電路，關(guān)于此點(diǎn)也是轉(zhuǎn)讓給受讓人的，需要用于多個(gè)濾波器的一種改進(jìn)的電感裝置由此來(lái)給出足夠的電感以允許電路通過(guò)掛機(jī)阻帶損耗，并同時(shí)還允許較大摘機(jī)電容。
此外，為了控制電感性能，已經(jīng)使用了間隙式環(huán)狀線圈。于2000年9月13日申請(qǐng)的題為“高級(jí)電子超小型線圈和制造方法”的并于2003年11月4日出版美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?9/661628，現(xiàn)在美國(guó)專利號(hào)為6,642,847中公開(kāi)了包含一個(gè)環(huán)面芯和多個(gè)繞組的微電子線圈裝置，其中的繞組被一層或多層的絕緣材料分離開(kāi)。絕緣材料被真空存放在第一組繞組頂部上并且在下一組繞組纏上線芯之前凝固。環(huán)面線芯也可任選地被提供給一個(gè)受控的厚度間隙來(lái)控制線芯的飽和度。
于1980年4月22日出版的題為“在間隙中具有磁帶的磁線芯”，Aldridge等人的美國(guó)專利號(hào)為4,199,744，公開(kāi)了具有兩個(gè)放射狀延長(zhǎng)間隙的鐵氧體環(huán)面部分，所述間隙通過(guò)環(huán)面部分地?cái)U(kuò)展來(lái)減少EMI。在每一間隙之內(nèi)，插入一個(gè)具有疊在薄墊片之上的磁性金屬帶的絕緣薄墊片。當(dāng)電流施加于線芯上的繞組時(shí)，合成磁通量被引入磁帶并且圍繞于所述的縫隙。在所述帶中高頻激勵(lì)渦電流的損耗是很高的并且繞組具有低Q值但是具有高的電感。在高繞組電流時(shí)，磁帶是飽和的，電感被減小并且繞組的Q值提高。在開(kāi)關(guān)電壓調(diào)整器中，這個(gè)電感器往往產(chǎn)生僅僅少量的振鈴和電磁輻射噪聲。
除了期望的電感性能特性，對(duì)于電感裝置的制造低成本也是很渴望獲得的。電感裝置市場(chǎng)(以及DSL濾波器電路市場(chǎng))是特有的十分具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的；因而，即使在成本效率或在這些部件的價(jià)格上的減少的小改進(jìn)也能對(duì)制造者的產(chǎn)品的生存能力產(chǎn)生巨大的影響。由于與產(chǎn)生期望的電感特性相關(guān)所增加的勞動(dòng)和/或部件，現(xiàn)有技術(shù)的控制裝置電感的方法通常是復(fù)雜和要求相對(duì)高制造成本。
板和內(nèi)部空間損耗也是與許多電子裝置的一個(gè)問(wèn)題(包括DSL濾波器電路)；因此除了期望的性能特性和低成本外，最小的物理尺寸和占用面積也是非常需要的。一個(gè)電子執(zhí)行很好并且制造便宜的裝置，卻占用相當(dāng)?shù)陌遄踊騼?nèi)部空間，通常在商業(yè)上是不可行的。
ETSI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)952，部分1，子部分5(ETSI TS952-1-5)題為“接入網(wǎng)絡(luò)XDSL的傳輸濾波器；部分1ADSL濾波器用于歐洲部署；子部分5ADSL/POTS分布濾波器規(guī)范”規(guī)定了用于DSL分布濾波器的和安裝在本地環(huán)路的本地交換端和接近網(wǎng)絡(luò)終端點(diǎn)(NTP)的用戶端上的分布濾波器的需求和測(cè)試方法。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用于在本地環(huán)路的用戶端分配正確的ADSL/POTS分布式濾波器的需求和測(cè)試方法。每一條標(biāo)準(zhǔn)，掛機(jī)語(yǔ)音頻帶電器要求包含兩個(gè)條件(i)一個(gè)50V的DC反饋電壓，和使用阻抗模式ZON(10k)，或(ii)流過(guò)分布式濾波器的DC環(huán)路電流在0.4mA到2.5mA范圍之間；和使用600的阻抗模式以在語(yǔ)音頻率上終止分布式濾波器的LINE和POTS端口。標(biāo)準(zhǔn)的掛機(jī)ADSL頻帶電器要求可以用50V的DC反饋電壓滿足，和使用阻抗模式ZON(10k)。摘機(jī)電器要求可以用13mA到80mA的DC電流滿足。這些要求比較迫切，特別是簡(jiǎn)單的低成本電感裝置。
基于先前所述，需要一個(gè)改進(jìn)的具有低制造成本和期望的電感特性的電感裝置用在數(shù)字用戶線(DSL)信號(hào)及其它信號(hào)中。這樣改進(jìn)的裝置理想地具有(i)在掛機(jī)和摘機(jī)狀態(tài)中具有期望的電感特征，以便支持例如呼叫ID功能要求較高的掛機(jī)阻帶損耗(ii)這種損耗是高成本效率制造的，(iii)可靠，并(iv)對(duì)體積和占用面積有物理影響。
發(fā)明概要本發(fā)明通過(guò)提供了一個(gè)適合用在例如DSL濾波器電路應(yīng)用中的改進(jìn)電感裝置及其制造方法中來(lái)滿足前述需要的。
在本發(fā)明的第一個(gè)方面，公開(kāi)了一個(gè)用于在電子電路中使用的改進(jìn)電感裝置。該裝置通常包括具有受控飽和度部件的磁滲透線芯，該線芯和部件協(xié)同產(chǎn)生期望的電感特性(例如，一個(gè)基本上與dc電流曲線相對(duì)的“步進(jìn)”或離散的電感)。在一個(gè)典型實(shí)施例中，該裝置包含具有第一線芯部件和第二線芯部件的基本上是圓柱形的電位器(“壺”)線芯，其具有形成在至少所述線芯部件一部分之間的可變形狀的間隙。所述可變形狀的間隙包括，例如，具有第一間隙寬度的第一部分和具有第二間隙寬度的第二鄰接部分?？勺冃螤畹拈g隙有助于控制在不同電流值裝置的飽和度，從而在感興趣的頻帶上提供基本上步進(jìn)的電感特性。還提供了一個(gè)整體或分離的終端矩陣，其用于電連接該裝置到諸如打印電路板(PCB)的外部部件。
在第二示例實(shí)施例中，本發(fā)明的改進(jìn)裝置包含具有第一和第二終端部件的單一或多部分纏繞的“雙”磁鼓線芯，其中受控的線芯飽和度部件被置于所有或者部分鼓狀終端部件的外圍。受控飽和度部件包括，在一個(gè)示例結(jié)構(gòu)中，鎳鐵(Ni-Fe)帶細(xì)條。依靠其含鐵的部分，這個(gè)材料包含與磁透鼓芯相互作用的磁疇以提供前述的步進(jìn)電感特性。
在第三個(gè)示例性實(shí)施例中，改進(jìn)的電感裝置包含具有第一和第二終端部件的“三元組”鼓芯，以及置于這些終端之間的一個(gè)中心部件。Ni-Fe型通常用來(lái)橋接在兩個(gè)終端部件外圍的至少一部分與中心部件之間。
在本發(fā)明的第二個(gè)方面，公開(kāi)了一個(gè)改進(jìn)的DSL濾波器裝置。濾波器裝置通常包括合并了一個(gè)或多個(gè)前述電感裝置的DSL濾波器電路，因而適合于增強(qiáng)阻帶性能。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，濾波器電路包含適合于減少并聯(lián)電容的動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)濾波器電路，并且因而允許多分布式濾波器用在給定的電信電路中而不會(huì)產(chǎn)生不期望的低回波損耗。前述的壺芯和/或雙鼓芯裝置被用來(lái)提供在掛機(jī)狀態(tài)期間增加的輸入電感。
在本發(fā)明的第三個(gè)方面，電路板組合裝置包含具有多個(gè)傳導(dǎo)軌跡和安在其上的一個(gè)或多個(gè)前述電感裝置的的基片(例如PCB)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，前述的DSL濾波器電路分配在基片上，因而提供了與邊緣插頭組合在一起的DSL濾波器“卡”。
在本發(fā)明的第四個(gè)方面，公開(kāi)了通過(guò)使用電感裝置提供受控電感的一種改進(jìn)的方法。該方法通常包含提供一個(gè)具有線芯和受控飽和度部件的電感器；選擇受控飽和度部件的參數(shù)以提供(i)在無(wú)電流狀態(tài)期間比較高的電感；(ii)在非零且在給定的電流閾值之上電流狀態(tài)期間比較低的電感；并且在能夠產(chǎn)生通過(guò)該裝置的無(wú)電流和非零電流狀態(tài)的電路之內(nèi)操作該裝置。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，選擇參數(shù)的行為包含選擇材料、厚度，和為了控制其磁飽和度的受控飽和度部件的形狀。
在本發(fā)明的第五個(gè)方面，公開(kāi)了制造電感部件的方法。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該方法通常包含提供適合于匹配的第一芯部件和第二芯部件；將形成在第一和第二部件之間的縫隙的第一部分配置為第一寬度；將縫隙的第二部分配置為第二寬度；用導(dǎo)線纏繞所述線芯；并且裝配第一和第二部件。在第二示例性實(shí)施例中，該方法通常包含提供具有第一和第二終端部件和線圈區(qū)域的鼓芯；在線圈區(qū)域上纏繞至少一條導(dǎo)線；并且使用受控飽和度部件橋接第一和第二終端部件。在第三個(gè)示例性實(shí)施例中，該方法包含提供具有第一和第二終端部件的鼓芯，一個(gè)中心部件和至少一個(gè)線圈區(qū)域；在至少一個(gè)線圈區(qū)域上纏繞至少一條導(dǎo)線；并且使用至少一個(gè)受控飽和度部件橋接第一第二終端部件和中心部件。
在本發(fā)明的第六個(gè)方面，公開(kāi)了一個(gè)改進(jìn)的受控電感裝置(與制造方法相關(guān)的)。該裝置通常包含一個(gè)磁滲透芯部件；置于上述芯部件上的至少一個(gè)繞組；基本上置于在上述至少一個(gè)繞組大部分周圍的帽部件；和置于靠近上述帽的一個(gè)電感控制部件，芯部件，和上述至少一個(gè)繞組。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該裝置包含垂直方向鼓型線芯，在其上有至少一個(gè)雙股繞組。該鼓包含一個(gè)基本部分，該基本部分接收用于裝于一個(gè)母設(shè)備上的多個(gè)傳導(dǎo)終端(例如PCB)，該母設(shè)備與雙股繞組的各自一個(gè)電連接。受控的電感部件包含一個(gè)鎳(Ni)合金條，該條基本上置于帽卷之中并且在帽和基本部分之間捕獲，從而在該裝置之內(nèi)提供了一個(gè)附加的電感路徑。通過(guò)示例裝置提供的電感特性(也就是多個(gè)陷波頻率)滿足或超過(guò)了相關(guān)的性能標(biāo)準(zhǔn)，例如ETSI TS 101 952-1-5分布濾波器規(guī)范。
在本發(fā)明的第七個(gè)方面，公開(kāi)了一個(gè)改進(jìn)的縫隙環(huán)面(與制造方法相關(guān))。該裝置通常包含磁滲透縫隙環(huán)面芯部件；置于芯部件上的至少一個(gè)繞組；和橋接芯部件縫隙配置的非環(huán)面磁滲透部件。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述磁滲透部件包含透磁合金和被部分地用絕緣部件置于縫隙之內(nèi)。在操作期間，縫隙用電流“旋轉(zhuǎn)”環(huán)面電感；透磁合金部件飽和，從而有效移除該裝置的電感。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述芯縫隙由透磁合金帶橫越，其中所述芯和條基本上圍在外覆蓋物(例如熱縮管道)之內(nèi)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)面縫隙裝置與基本上包含環(huán)面金屬板或“墊圈”的飽和度控制部件匹配。為了提供磁耦合通過(guò)芯縫隙的的期望度，墊圈與裝置的頂面和/或底面匹配。可以控制墊圈的厚度和接近線芯程度以提供裝置的期望的電器和電感特性，并且提供非常低成本的解決方案。
附圖簡(jiǎn)述結(jié)合附圖從下面提出的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的特點(diǎn)，目的和優(yōu)點(diǎn)將變的更明顯，其中圖1是在家用或小型商用環(huán)境中安裝的典型現(xiàn)有技術(shù)的DSL的方框圖，包括現(xiàn)有技術(shù)的安裝在多電話擴(kuò)展上的微濾波器。
圖1a是圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)DSL微濾波器的原理圖。
圖2a是相對(duì)于典型固定電感現(xiàn)有技術(shù)裝置的dc電流特性(“電感特性”)的電感的圖解。
圖2b是典型的可變電感(線性和“軟步進(jìn)”)現(xiàn)有技術(shù)裝置的電感特性的圖解。
圖3是具有可變電感特性的示例性現(xiàn)有技術(shù)電感裝置(Coilcraft)的頂部俯視圖。
圖4是按照本發(fā)明改進(jìn)的具有受控飽和度的壺芯電感裝置的第一實(shí)施例的透視圖。
圖4a是圖4電感裝置沿著線4-4的側(cè)剖面圖。
圖4b是圖4電感裝置的第一線芯部件的底部俯視圖，圖示了可變形狀的縫隙。
圖4c是對(duì)于圖4的電感裝置來(lái)說(shuō)相對(duì)于dc電流的電感的示意曲線圖。
圖4d-4f展示了本發(fā)明的電感裝置可變形狀縫隙的另一替換實(shí)施例，分別展示了(i)三層縫隙；(ii)同中心的雙層縫隙；和(iii)間歇的同中心雙層縫隙的使用。
圖5是按照本發(fā)明的具有受控飽和度的改進(jìn)鼓芯電感裝置(單線圈)的第一實(shí)施例的透視圖。
圖5a是本發(fā)明具有多個(gè)受控飽和度部件的鼓芯裝置的第一可替換實(shí)施例的透視圖。
圖5b是本發(fā)明具有用于受控飽和度部件基本上連續(xù)的片的鼓芯裝置的第二可替換實(shí)施例的的剖面圖。
圖5c是本發(fā)明的附著在鼓芯內(nèi)的具有L-型終端的鼓芯裝置的第三可替換實(shí)施例的透視圖。
圖6是按照本發(fā)明具有受控飽和度的改進(jìn)鼓芯電感裝置(多線圈)的第一實(shí)施例的透視圖。
圖7是使用本發(fā)明改進(jìn)電感裝置的第一實(shí)施例濾波器電路的原理圖。
圖8是使用本發(fā)明改進(jìn)的電感裝置，利用了圖6的雙線圈鼓芯裝置的第二實(shí)施例濾波器電路的原理圖。
圖9是圖8濾波器電路的原理圖，包括可選的第三階濾波器。
圖10a是圖示了制造圖4-4f的壺芯電感裝置的示例方法的邏輯流程圖。
圖10b是圖示了制造圖5-6鼓芯電感裝置的邏輯流程圖。
圖11是按照本發(fā)明受控電感裝置的第一示例性實(shí)施例的頂部透視，部分分解圖。
圖11a是圖11裝置的側(cè)剖視分解圖。
圖11b本發(fā)明的受控電感部件的另一實(shí)施例的頂部俯視圖，展示了可變條寬。
圖11c是受控電感裝置的另一實(shí)施例的分解透視圖，具有多個(gè)電感部件。
圖12是圖示了圖11裝置制造方法的示例性實(shí)施例的邏輯流程圖。
圖13是本發(fā)明環(huán)面縫隙的一個(gè)實(shí)施例的頂部正視圖。
圖14是圖13示例性環(huán)面縫隙的分解圖(沒(méi)有繞組)，展示其中的縫隙和在其中放置的部件。
圖14a圖14環(huán)面縫隙裝置的側(cè)俯視圖。
圖14b是環(huán)面縫隙(無(wú)繞組)的第二示例性實(shí)施例的分解圖，其中使用了“V”型縫隙。
圖14c是環(huán)面縫隙(無(wú)繞組)的第三示例性實(shí)施例的分解圖，其中使用了切去頂端的“V”型縫隙。
圖15是圖示了圖13-14c裝置制造方法的一個(gè)示例性實(shí)施例的邏輯流程圖。
圖16是本發(fā)明環(huán)面縫隙裝置的另一實(shí)施例的側(cè)分解圖。
圖16a是本發(fā)明環(huán)面縫隙裝置的另一實(shí)施例的側(cè)分解圖，其中使用了熱收縮涂層。
圖17a是本發(fā)明的另一實(shí)施例的透視分解圖，其中平面環(huán)行控制部件用于與環(huán)面縫隙芯連接。
圖17b是沿著線17a-17a的圖17a裝置的剖面圖，展示了其中的結(jié)構(gòu)。
圖17c是該裝置的另一實(shí)施例的剖面圖，展示了曲線(半球形)墊圈和互補(bǔ)線芯的使用。
圖17d是本發(fā)明的另一實(shí)施例的剖面圖，其中兩個(gè)平面控制部件置于環(huán)面的相反面上。
圖17e是本發(fā)明另一實(shí)施例的透視分解圖，其中非平面控制部件用于與環(huán)面縫隙芯連接。
圖17f是本發(fā)明的另一實(shí)施例的頂部透視分解圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述現(xiàn)在參考附圖，其中所有相同的數(shù)字指代相同的部分。
正如在這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“信號(hào)條件”或“條件”應(yīng)理解為包括，而不是限定，信號(hào)電壓變換，濾波和噪聲消除，信號(hào)分離，阻抗控制和修正，電流限制，電容控制，和時(shí)間延遲。
正如在這里所使用，術(shù)語(yǔ)“數(shù)字用戶線(或“DSL”)應(yīng)理解為DSL結(jié)構(gòu)或服務(wù)的任一形式，無(wú)論對(duì)稱的或是其它的，這些形式包括無(wú)限制的所謂“G.lite”ADSL(例如符合ITU G.992.2)，RADSL(自適應(yīng)速率DSL)，VDSL(甚高比特速率DSL)，SDSL(對(duì)稱DSL)，SHDSL或超高比特速率DSL，也稱為G.shdsl(例如符合ITU建議G.991.2，由ITU-T在2001年2月通過(guò)的)，HDSL(高數(shù)據(jù)速率DSL)，HDSL2(第二代HDSL)，和IDSL(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)DSL)，還有In-Premises電話線網(wǎng)絡(luò)(例如HPN)。
將進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到雖然術(shù)語(yǔ)“家庭”和“用戶”在這里可以用在與本發(fā)明的示例性實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面相關(guān)，但是本發(fā)明決不限定這些應(yīng)用。本發(fā)明同樣可以成功地應(yīng)用在，小或大商業(yè)、工業(yè)，和如果需要，甚至應(yīng)用在軍事中，等等。
應(yīng)該注意的是雖然根據(jù)在電信領(lǐng)域眾所周知的RJ-型連接器和型號(hào)的相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)插塞來(lái)安排的下述描述的部分，但是本發(fā)明可以與任一數(shù)量的不同型號(hào)連接器結(jié)合使用。因此，下面的討論僅僅是較寬概念的示例。
此外，在這里使用的術(shù)語(yǔ)“網(wǎng)站”和“用戶站點(diǎn)”應(yīng)當(dāng)包括具有提供到那里的電信線業(yè)務(wù)的任何位置(或位置組)，并不局限于居住房屋，公寓，辦公室，和商行。
最后，正如在這里所使用，術(shù)語(yǔ)“擴(kuò)展裝置”意味著包括與現(xiàn)有的電信線兼容的任何型號(hào)的電信裝置，而并不局限于傳統(tǒng)電話，電話應(yīng)答機(jī)，傳真機(jī)，無(wú)線或衛(wèi)星接收器，和多線電話。
概述本發(fā)明有效的解決了能夠高效成本地編制電感裝置的電感特性以提供作為dc電流函數(shù)的兩個(gè)或多個(gè)基本上離散的電感值的問(wèn)題，在家庭或用戶DSL濾波器電路的示例性環(huán)境中，這個(gè)基本上離散的特性準(zhǔn)許較高輸入阻抗用于在掛機(jī)狀態(tài)時(shí)的濾波器。當(dāng)與動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)濾波器電路耦合時(shí)，低并聯(lián)電容和期望的高阻帶損耗有利地提供在單個(gè)電路中。本發(fā)明的改進(jìn)電感裝置制造成本效率高而且空間上也緊湊。
可以認(rèn)識(shí)到雖然主要根據(jù)在DSL電路中的使用對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)電感裝置進(jìn)行了描述，但是這樣的電感裝置的應(yīng)用可以超出DSL電路包括字面意義上的任何需要具有在這里描述的特性電感裝置的電路。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)該由權(quán)利要求確定，并不是通過(guò)在這里所闡述的示例性實(shí)施例。
改進(jìn)的電感裝置現(xiàn)在參考圖4-4f，詳細(xì)描述本發(fā)明改進(jìn)的電感裝置的各種示例性實(shí)施例。普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到在這里描述的實(shí)施例僅僅是提供受控飽和度電感裝置較寬概念的示例，該裝置對(duì)制造是高效成本的，并能產(chǎn)生期望的電感特性。許多不同的物理結(jié)構(gòu)的變化(在這里描述了一些)可以與本發(fā)明一致進(jìn)行應(yīng)用。
正如圖4和4a所示，圖示了電感裝置400的第一實(shí)施例，在這個(gè)實(shí)施例中，裝置400通常包含電位器或具有設(shè)計(jì)用來(lái)相互匹配的兩個(gè)部件402a，402b的“壺”型芯402。當(dāng)接合時(shí)這兩個(gè)部件402a，402b在本實(shí)施例中形狀基本上是圓柱型的，并且每一個(gè)包括在其周圍形成信道或槽408a，408b的放置于中心的柱406a，406b。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，然而，其它的芯型(包括例如周知的“E”芯型，其在鏡像部署中是有效的雙“E”型，或者“U”芯設(shè)計(jì))可以與本發(fā)明一致地使用。槽408提供內(nèi)體積，在其中安排裝置410的繞組。每一部件402由磁透材料形成，例如Mn-Zn，正如在電子領(lǐng)域所周知的。孔徑409在芯部件的側(cè)面中形成(在兩個(gè)部件402a，402b的交接點(diǎn)處)以允許導(dǎo)線的進(jìn)/出。明顯地，可以使用其它的用于導(dǎo)線進(jìn)/出的機(jī)制，包括穿過(guò)芯表面頂部或底部等等。此外，某些芯型(例如前述的“E”型芯)通過(guò)設(shè)計(jì)打開(kāi)，從而固有地提供導(dǎo)線的出口點(diǎn)。
電感裝置400還包括通過(guò)在芯402的中心柱406纏繞所需形狀的導(dǎo)線來(lái)形成一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電繞組413。在該示例性實(shí)施例中，使用了在電子領(lǐng)域周知的型號(hào)所謂的“磁線”，因?yàn)樗扔邢鄬?duì)低的成本也具有良好的電子和機(jī)械性能。磁線通常纏繞變壓器和電感裝置，并且包括通過(guò)薄聚合物絕緣層或聚合物層化合物例如，聚亞安酯，聚酯，聚酰亞胺(aka“KaptonTM”)等等覆蓋的銅或其它電感材料組成的線。覆蓋層的厚度和化合物決定了線的介質(zhì)強(qiáng)度能力。在31到42AWG范圍內(nèi)的大多數(shù)磁線通常用在微電子變壓器或電感器應(yīng)用中，盡管其它尺寸可能用在某些應(yīng)用中。
圖4的電感裝置400也可能可選地包括終端矩陣425，其用于連接前述繞組到外部裝置例如，PCB墊或痕跡。在這里公開(kāi)的型號(hào)的電感裝置通常置于在諸如PCB基片上并置于其表面上，方便地提供低外形和低安裝成本。終端矩陣425包括非電感矩陣結(jié)構(gòu)427和多個(gè)各自的基本上扁平的橫截面終端429，該終端通過(guò)矩陣結(jié)構(gòu)427互相之間分離開(kāi)。對(duì)于每一或各自終端來(lái)說(shuō)，終止于電感裝置繞組413的自由端，例如通過(guò)軟焊和/或線纏繞在終端429(沒(méi)有示出)的末端上形成的槽上。每一終端429的底端部分431適合于表面安裝(例如軟焊)到相應(yīng)的PCB觸點(diǎn)墊(沒(méi)有示出)或其它類似的電感類似物。電感裝置400的芯402位于結(jié)構(gòu)427的頂上，并且可以通過(guò)使用在第二芯部件402b的底部表面上的膠粘劑或其它數(shù)量的不同任何公知方法安裝在其上。
正如另一可替換的，終端429可以直接安裝芯402(沒(méi)有示出)之內(nèi)或之上，這樣通過(guò)摩擦地和/或膠粘地把它們嵌入進(jìn)芯部件402a，402b內(nèi)的孔徑中，并且然后在那里終止繞組413的自由端。用于終端及將其安裝(或直接或間接)到芯402上的眾多其它結(jié)構(gòu)存在于，例如在公知的球形網(wǎng)格陣列方法中，或多引腳(例如用在引腳格柵陣列中)，這樣可替代結(jié)構(gòu)可以很容易地被普通技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到。
在各個(gè)芯部件柱406a，406b，的相對(duì)表面之間的區(qū)域414包括“可變的”形狀，后者的設(shè)計(jì)是為了提供所需的電感特性(下面關(guān)于圖4c所描述的)。特別地，在圖4a中很好展示了的圖示實(shí)施例中，該可變形狀包括兩個(gè)置于柱406之間的區(qū)域416、418，每一區(qū)域具有不同縫隙寬度(“雙層”)。而第一區(qū)域416大約有0.010英寸(0.254毫米)的第一縫隙寬度W1，而第二區(qū)域418有大約0.001英寸(0.0254毫米)的縫隙寬度W2，W2小于W1。當(dāng)按平面圖觀看時(shí)(圖4b)，該兩個(gè)區(qū)域416，418包含大體上形成于整個(gè)柱406剖面區(qū)域的兩個(gè)鄰接部件。在本實(shí)施例中，第一區(qū)域416包含柱406截面的整個(gè)表面面積的大約90％，這個(gè)區(qū)域通過(guò)弦邊419從第二區(qū)域中分離出來(lái)。第二區(qū)域418大約包含截面面積剩余的10％。在該示例性實(shí)施例中，該縫隙(多個(gè)縫隙)被充滿空氣；然而，將會(huì)意識(shí)到可以使用具有所需特性的一種或多種其它材料。例如，所述縫隙可以填滿高磁性的磁阻化合物以便進(jìn)一步控制芯的電感曲線。
通常，在DSL濾波器應(yīng)用中，為了阻止芯被在電話線中的摘機(jī)dc環(huán)路電流飽和，串聯(lián)電感器芯(多個(gè)芯)必須具有一個(gè)有空隙。然而，在掛機(jī)狀態(tài)中沒(méi)有dc環(huán)路電流。通過(guò)實(shí)現(xiàn)上述的多區(qū)域空隙形狀，圖4的電感裝置提供期望的“步進(jìn)”電感特性。特別地，電感器的掛機(jī)電感值相類似的變得比摘機(jī)值大2-10倍(依賴于所選擇的參數(shù)，正如下面所討論的)。當(dāng)個(gè)別電話或其它與濾波器電路相關(guān)的擴(kuò)展裝置摘機(jī)時(shí)，上述的第二區(qū)域418的寬度W2是足夠小以便能夠允許具有主要摘機(jī)dc環(huán)路電流的芯的飽和度。這就導(dǎo)致了該裝置的電感落入所期望的摘機(jī)值。正如將會(huì)理解到的，W1和W2的值，以及第一和第二區(qū)域416，418截面面積的相對(duì)分配有助于決定特定的摘機(jī)電感值，以及“步進(jìn)”電感特性的形狀。在當(dāng)前環(huán)境中，提供兩步特性以產(chǎn)生兩個(gè)期望的電感值(也就是說(shuō)對(duì)于掛機(jī)和摘機(jī)狀態(tài))。
圖4c圖示了與圖4示例裝置相關(guān)的電感特性450。正如在圖4c中所示，該特性有一個(gè)具有相對(duì)較高并基本上恒定的電感值(在低dc電流通過(guò)裝置時(shí))的第一部分452，一個(gè)具有隨著dc電流升高降低電感的基本上垂直的第二部分454，具有在較高dc電流(也基本上恒定)時(shí)相對(duì)低的電感的第三部分456，和一個(gè)第四部分458，其中裝置芯完全飽和。第一部分452代表了產(chǎn)生很小或沒(méi)有芯飽和的dc電流值，和在示例性DSL濾波器電路中相應(yīng)于掛機(jī)狀態(tài)時(shí)的較高電感。在曲線450的第二部分454期間，芯開(kāi)始飽和，并且隨著dc電流的增高電感有一個(gè)急劇(陡峭的)下落。這個(gè)急劇下落與隨著飽和這部分的電流的增高而增加的通過(guò)小縫隙的磁通量密度相關(guān)，等等，這部分有效的從電路中把它進(jìn)行電移除。甚至隨著dc電流的進(jìn)一步增高，芯飽和度，以及裝置進(jìn)一步進(jìn)入到曲線450的第三部分456。這里，隨著電流的增高，電感基本恒定，直達(dá)到飽和區(qū)域458。與在第一，第二，和第三區(qū)域452，454，456達(dá)到的電感比較，一旦芯達(dá)到完全飽和，電感再次快速跌落到很小的值。
應(yīng)該注意的是，雖然圖4的實(shí)施例使用了中心柱的兩-區(qū)域排列，但是為了產(chǎn)生期望的電于性能也可以使用其它的排列。例如，在一個(gè)可替換實(shí)施例中(圖4d)，加入第三區(qū)域470到芯柱406的嚙合面，從而在電感特性中增加了第三階(“三層”)。在另一個(gè)替換實(shí)施例中(圖4e)，縫隙面積的兩層或區(qū)域416，418彼此同心構(gòu)成，這樣具有較小縫隙W2的第二區(qū)域418圍繞具有較大縫隙W1的第一區(qū)域416周圍。控制與第二區(qū)域418相關(guān)的墻或環(huán)面474的厚度D1以提供期望的電感特性。此外，所述墻或環(huán)面474作為垂直高度的函數(shù)可以逐漸減少，如此例如較接近于縫隙W2的其寬度D1小于在較高于縫隙之上的點(diǎn)的寬度。另外能(或者可替換的)制造非連續(xù)環(huán)面474；例如，用沿著它的圓周的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域不時(shí)打斷，在它的圓周上縫隙是增高的，例如如圖4f中所示的在這些區(qū)域中通過(guò)材料的移除來(lái)實(shí)現(xiàn)。
前述的同中心排列也便于了中心調(diào)整裝置的使用，例如在于1999年9月14日公布的題為“盲孔壺形鐵芯變壓器裝置”的并轉(zhuǎn)讓給Pulse Engineering，Inc的美國(guó)專利號(hào)5,952,907中詳細(xì)描述的開(kāi)口銷通孔排列，在此全部包含在這里作為參考。該排列使用了形成在第一和第二芯部件的每一個(gè)的中心柱中的一套中心孔徑，和在轉(zhuǎn)配芯之前在孔徑之一中接收的開(kāi)口摩擦銷。當(dāng)組合芯部件時(shí)，在其它芯部件中的不被阻塞的孔徑之內(nèi)接收開(kāi)口銷的自由端，從而準(zhǔn)確的調(diào)整兩個(gè)芯部件。
對(duì)于中心柱406來(lái)說(shuō)許多其它不同結(jié)構(gòu)是可能的，許多產(chǎn)生了不同的電感性能特性。此外，正如先前說(shuō)討論的，圖示實(shí)施例的不同形狀的縫隙排列可以很容易地應(yīng)用到其它芯結(jié)構(gòu)中，包括例如“E”和“U”芯。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到圖4a-4f的實(shí)施例可以低成本進(jìn)行制造，這是由于(正如在下面更詳細(xì)描述的)它們很容易地能使用有用的或“不用定制的”低成本壺狀鐵芯，該芯正如在這里所述能簡(jiǎn)單的修改以提供期望的電感特性。由于不同形狀的縫隙完全包含在裝置內(nèi)體積之內(nèi)，因此，這些裝置有利的是不再要求比傳統(tǒng)壺狀鐵芯更多的空間。
現(xiàn)在參考圖5，描述了本發(fā)明的改進(jìn)電感裝置的第二示例性實(shí)施例，在這個(gè)實(shí)施例中，結(jié)合受控飽和度部件508使用了典型的在本領(lǐng)域中公知的鼓(或線軸)芯502。鼓芯502包括中心線軸區(qū)域504和分配在線軸區(qū)域504末端上的兩個(gè)終端部件(例如凸緣)506a，506b。線軸區(qū)域504包含繞組510，該繞組同中心地纏繞在線軸周圍。如同在圖4實(shí)施例中那樣，芯502由磁透材料構(gòu)成。盡管可以理解可能被替換為多件芯，但是為了減少成本，或，其它原因，圖示實(shí)施例的芯502在構(gòu)造上是單件的。圖示裝置的受控飽和度部件508包含鎳-鐵(Ni-Fe)合金的薄(大約0.001英寸，或0.0254毫米，厚)細(xì)長(zhǎng)帶，該合金沿著芯502縱向排列，以便它能橋接兩個(gè)終端部件506a，506b。在本實(shí)施例中，部件508是通過(guò)膠粘劑膠合或粘結(jié)到兩個(gè)終端部件506上的。由于(i)因?yàn)殍F含量它是磁透(并且導(dǎo)電的)，并且(ii)因?yàn)殒嚭慷锢砑庸滩⒆銐蛴玻赃x擇Ni-Fe用作受控飽和度部件508。盡管基于期望的特性可以替代為其它合金，但是圖示部件508具有有80％的鎳和20％的鐵。例如，可以使用不同百分比的鎳和鐵?？商鎿Q的，不同類型的合金例如Ni-Fe-Cr(通常認(rèn)為是Inconel)或所謂的“不銹鋼”(主要是Fe-C-Cr，或者是馬氏體的或其它的)可能被單獨(dú)或結(jié)合使用。含有鉻的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是部件508的鈍化，從而極大的消除了包括鐵氧化物形態(tài)(“鐵銹”)和腐蝕狀態(tài)的鐵降解機(jī)制的影響。
受控飽和度部件508可能有利地構(gòu)造成在較大薄片中的帶，包括正如在下面更詳細(xì)描述中的膠結(jié)到那里的先前應(yīng)用，因?yàn)樗鼈儸F(xiàn)有的有用性從而便于容易并成本有效地制造。
將會(huì)認(rèn)識(shí)到受控飽和度部件508的橫斷面圖和厚度能影響裝置發(fā)生飽和的點(diǎn)，也能影響對(duì)于不同電流的相對(duì)電感值。因此，雖然在圖示實(shí)施例中使用大約0.001英寸(0.0254毫米)厚的平帶，，但是也可以使用其它的厚度和/或橫斷面圖。例如，可以期望去利用一個(gè)或多個(gè)基本上圓截面合金線(沒(méi)有示出)作為受控飽和度部件。
還應(yīng)該理解到，在給定裝置上使用的一個(gè)或多個(gè)受控飽和度部件508中可以使用材料的組合物。例如，裝置500可以用置于裝置周圍的兩個(gè)或多個(gè)較小直徑帶508來(lái)裝備，從而在多個(gè)位置橋接兩個(gè)終端部件506(見(jiàn)圖5a)。
正如另一可替換的，可以用合金“帶”561的一個(gè)或多個(gè)連續(xù)片替換在圖5中所示的帶508，該合金“帶”部分延伸或完全圍繞在每一終端部件506的周圍(圖5b)。本領(lǐng)域中的公知型號(hào)(例如由the Raychem Corporation of Menlo Park，CA制造)的熱收縮管563可以可選地使用代替或加上前述的膠合劑來(lái)高效成本并持久壓焊飽和部件508到鼓芯末端506。其它聯(lián)結(jié)方案是可以的，包括銅焊/定位焊接，錫焊，夾鉗等等。
正如另一可替換的，可以使用合成的飽和度部件508，其中兩個(gè)或多個(gè)不同的合金可以互相結(jié)合使用，例如組成了基本上離散的，并行或上下折疊的帶。
沒(méi)有適當(dāng)?shù)氖芸仫柡投炔考?08，芯502(和整個(gè)裝置)的電感主要由在終端部件506之間的空隙決定。然而通過(guò)使用適當(dāng)?shù)娘柡投炔考?08，在終端506之間的空隙被橋接，從而在低或無(wú)電流狀態(tài)(例如掛機(jī))時(shí)基本上提高裝置500的電感。然而，當(dāng)連接電感裝置500的擴(kuò)展裝置摘機(jī)時(shí)，dc電流升高，從而增高了在較薄部件508的通量密度。這導(dǎo)致了部件508快速飽和，從而基本上減少了裝置的電感(“步進(jìn)”)。
圖5的電感裝置500也可以可選地包括例如用于上述的關(guān)于圖4描述的前述繞組連接到諸如PCB墊或痕跡的外部裝置的終端陣列?？蛇x地，終端529可以直接安裝到芯的內(nèi)部或外部(正如所示)，這樣通過(guò)摩擦和/或膠結(jié)地把它們嵌入進(jìn)芯部件502的孔徑535中，并且在那里終止繞組413的自由端。再參見(jiàn)圖5c的可代替實(shí)施例，其中鼓芯包含適合于接收L-型終端586的凹口588。終端繞組513的自由端580被置于凹口588之內(nèi)以準(zhǔn)許電終止于終端586。用于終端和它們安裝(或直接或間接)到芯502的許多其它結(jié)構(gòu)是存在的，例如公知的球形柵陣列方法，或引腳(例如用在引腳格柵陣列中)。普通技術(shù)人員很容易地認(rèn)識(shí)到這樣可替換的結(jié)構(gòu)。
正如圖4的實(shí)施例，由于大部分使用來(lái)控制裝置電感曲線的裝置的簡(jiǎn)單化，制造圖5-5c的電感裝置的成本是很有效率的。這個(gè)區(qū)別于用來(lái)提供定制電感特性的較復(fù)雜(并高成本)現(xiàn)有技術(shù)裝置。
現(xiàn)在參考圖6，描述了本發(fā)明的改進(jìn)電感裝置的另一實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，裝置600包含具有第一和第二部件602a，602b的雙鼓芯602和置于兩個(gè)終端部件602之間的中心部件(例如凸緣)605。兩個(gè)線軸區(qū)域604的每一個(gè)提供給包含一或多套同中心的纏繞繞組610。沿著裝置的軸611的縱向放置一個(gè)單一受控飽和度部件608并且與三個(gè)部件602a，602b，605的每一個(gè)連接，從而橋接形成在那里之間的兩個(gè)空隙。
然而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，兩個(gè)離散的飽和度部件608(沒(méi)有示出)可以被用來(lái)橋接雙線軸芯602的兩個(gè)空隙。此外，上面描述的關(guān)于圖5的單線軸鼓芯可以有各種的可替代結(jié)構(gòu)，例如使用不同合金，連續(xù)帶，多飽和度部件等等，可以相同地應(yīng)用到圖6的雙線軸芯。
濾波器電路描述現(xiàn)在參考圖7-9，公開(kāi)了利用上述電感裝置的改進(jìn)濾波器電路。正如先前所討論的，本發(fā)明的電感裝置解決了能夠高效成本編制電感裝置的電感特性以提供作為dc電流函數(shù)的兩個(gè)或多個(gè)基本上離散的電感值的問(wèn)題。在家庭或用戶DSL濾波器電路的示例性環(huán)境中，該基本上離散的特性慮及了用于在掛機(jī)狀態(tài)時(shí)的濾波器的明顯較高輸入電感。當(dāng)與動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)濾波器電路耦合時(shí)，例如圖7所描述的那樣，低并聯(lián)電容和期望的高阻帶損耗有利地提供在單個(gè)電路中。換句話說(shuō)，本發(fā)明的改進(jìn)電感器，當(dāng)與圖7的動(dòng)態(tài)濾波器電路結(jié)合時(shí)，提供了一個(gè)在摘機(jī)狀態(tài)提供低阻抗濾波器和在掛機(jī)狀態(tài)提供高阻抗濾波器的單個(gè)濾波器電路，也有利地維持了相同(或類似)的頻率截止性能。因此，通過(guò)這兩個(gè)部件(也就是說(shuō)，“步進(jìn)”電感裝置和動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)濾波器電路)的結(jié)合創(chuàng)造了協(xié)同作用。當(dāng)本發(fā)明的電感裝置與圖8和9濾波器電路結(jié)合時(shí)，通過(guò)在其它圖6的結(jié)合或雙線軸電感器的使用，以極低的成本提供了極好的阻帶性能。
現(xiàn)在參考圖7，描述了具有改進(jìn)電感裝置的動(dòng)態(tài)微濾波器結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例。應(yīng)該理解到，雖然圖7的實(shí)施例包含適合于滿足在多個(gè)具有某些性能要求的國(guó)家里使用要求的示例性設(shè)計(jì)，例如英國(guó)(UK)，但是通過(guò)正確的構(gòu)件選擇和配置，本發(fā)明的動(dòng)態(tài)濾波器同樣可以適合于精確地用在任何應(yīng)用中。基于現(xiàn)有的公開(kāi)內(nèi)容對(duì)于普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很容易決定出這樣的可替代的應(yīng)用和配合，因此，在這里沒(méi)有進(jìn)一步描述。
還應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，雖然根據(jù)用來(lái)組成電路的多個(gè)離散電子部件(也就是說(shuō)，電阻器，電感器，電容器，開(kāi)關(guān)，等等)引出下面的討論時(shí)，但是電路的部分可以以綜集成部件(例如集成電路)或者具有期望函數(shù)和電特性的其它型號(hào)部件的形式來(lái)實(shí)施。
正如在圖7中所示，濾波器電路700通常包含具有多個(gè)輸入終端(線路側(cè)插口)704和兩個(gè)輸入電感器706，708的輸入部分702。在本實(shí)施例中這兩個(gè)輸入電感器706，708每一個(gè)在這里都包含一個(gè)先前描述型號(hào)的受控飽和度電感器。這就提供了具有先前討論的具有期望輸入電感特性的電路。一個(gè)輸出部分720包含兩個(gè)附加電感器724，726(L3，L4)三個(gè)電容727，228，730(C4，C9，C6)。濾波器的輸入“步進(jìn)”電感器(L1，L2)706，708被連接到線路側(cè)插口704，而濾波器的電容輸入部分720被連接到濾波器的電話側(cè)插口740。線路和電話側(cè)插口704、740，雖然是在電信應(yīng)用中使用的普通類型的模塊化插口，但是還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到可以替代為其它類型的模塊化插塞和連接器。濾波器700進(jìn)一步包括DSL插口750，在圖示實(shí)施例中，該插口包括一個(gè)RJ-11型DSL插口，盡管其他的也可以被替代。DSL插口750直接由電子通路752通到線路側(cè)插口704(插塞)以提供便利DSL或家用電話網(wǎng)絡(luò)(HPN)插口。
通過(guò)圖7電路提供的基本濾波器是由兩個(gè)輸入電感器706，708(L1，L2)、兩個(gè)輸出部分電感器724，726(L3，L4)、和三個(gè)橋接電容727，728，730(C4，C9和C6，分別的)組成的四級(jí)橢圓低通濾波器。輸入電感器706，708提供了期望的輸入電感特性并防止了在DSL電路上的負(fù)載，雖然在輸入部分720中的兩個(gè)電容734，736(C1，C7)被添加到輸出電感器724，726(L3，L4)以產(chǎn)生在30KHz級(jí)別上的諧振，但是還應(yīng)該理解到，為了獲得其它諧振頻率可以選擇其它電抗和電容值。相應(yīng)地，圖7的實(shí)施例是一個(gè)產(chǎn)生急劇30KHz分離點(diǎn)的四級(jí)橢圓濾波器。該橢圓阻帶特征準(zhǔn)許這樣的設(shè)計(jì)以最小化整體電容到通常的＜40nF摘機(jī)和5nF掛機(jī)(也就是說(shuō)＜40E-09法拉摘機(jī)，和5E-09法拉掛機(jī))，這最小化了在電話語(yǔ)音頻帶性能上的電容影響。
為了使濾波器700動(dòng)態(tài)化并慮及由用戶對(duì)于每一電話的多濾波器進(jìn)行自安裝，所以增加兩個(gè)簧片開(kāi)關(guān)762，764(K1，K2)以移除對(duì)于掛機(jī)(空閑)電話的大部分濾波器電容。在圖7的實(shí)施例中，簧片開(kāi)關(guān)762，764都磁性地耦合到雙電感器770(L5A)，正如在分別于2001年1月30日和2001年4月3日公布的題為“阻抗模塊化濾波器電路”并且關(guān)于此點(diǎn)轉(zhuǎn)讓給受讓人的美國(guó)專利號(hào)6,181,777和6,212,259中分別所描述的。特別地，簧片開(kāi)關(guān)762，764依靠它們物理接近于電感器的繞組耦合到電感器770，并因此而產(chǎn)生了磁場(chǎng)。
本實(shí)施例中的電感器/簧片開(kāi)關(guān)766由圓柱的框架組成并且包含雙電感器和兩個(gè)簧片開(kāi)關(guān)762，764。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很顯然，雙電感器/簧片開(kāi)關(guān)裝置766可以用兩個(gè)單個(gè)電感器/開(kāi)關(guān)單元(沒(méi)有示出)來(lái)代替以便實(shí)施相同的功能。在圖示實(shí)施例中，簧片開(kāi)關(guān)762，764沿著它們實(shí)質(zhì)上與裝置的線軸縱軸平行的縱軸水平配置。這個(gè)結(jié)構(gòu)提供了在電感器770的繞組和開(kāi)關(guān)之間的前述的磁耦合以操作后者。裝置766被選擇在預(yù)定環(huán)路電路閾值上(例如大約6-16mA)激勵(lì)。如果環(huán)路電路閾值太低，簧片開(kāi)關(guān)可以在電路操作期間振動(dòng)，并且可以因此而縮短開(kāi)關(guān)的使用壽命。另一方面，如果環(huán)路電流閾值太高，環(huán)路電流量可能不夠在壞的狀況條件中激勵(lì)開(kāi)關(guān)。
當(dāng)沒(méi)有環(huán)路電流流過(guò)(因?yàn)殡娫拻鞕C(jī))時(shí)，就沒(méi)有來(lái)自雙電感770的磁場(chǎng)并且簧片開(kāi)關(guān)762，764是打開(kāi)的，該開(kāi)關(guān)從電路中斷開(kāi)了電容727，730(C4和C6)。在這個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于每一掛機(jī)濾波器來(lái)說(shuō)，這把總的電容從大約37.7nF減少到4.7nF。這個(gè)4.7nF的值是迫使任一掛機(jī)電話諧振低于30KHz的電容所需的最小值。此外，為了保護(hù)簧片開(kāi)關(guān)262，264免于振鈴電壓、功率交叉電壓和極快的瞬時(shí)電壓的損害，正如在圖7中所示那樣，包括越過(guò)簧片開(kāi)關(guān)762，764一個(gè)或兩個(gè)穩(wěn)壓二極管776，778(D1，D2)以限制峰值電壓到低于12V。由于電容與二極管串聯(lián)，圖示實(shí)施例的單一二極管776，778可以令人滿意的工作，并且當(dāng)AC信號(hào)出現(xiàn)時(shí)將使單個(gè)二極管自偏?？商鎿Q地，然而，前述的二極管布置可替代為雙背對(duì)背6-12V穩(wěn)壓二極管，單個(gè)穩(wěn)壓二極管，或甚至是低電容變阻器。這樣的部件的構(gòu)造和選擇，是與在裝置中提供最小電容這個(gè)當(dāng)前目的一致的，也是在電子領(lǐng)域公知的，因此，在這里沒(méi)有進(jìn)一步相應(yīng)地描述。
當(dāng)簧片開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，為了防止簧片開(kāi)關(guān)762，764切換電流的尖峰信號(hào)通過(guò)C9電容器728和C4電容器727(并且C1，C7電容器734。736)，增加兩個(gè)電阻器780，782(R5，R6)與C4和C6電容器726，730串聯(lián)以限制開(kāi)關(guān)電流低于開(kāi)關(guān)的最小電流定額。為了不影響濾波器的阻帶性能選擇足夠低的R5，R6的電阻器值。
前述的濾波器700的動(dòng)態(tài)部件對(duì)提供足夠的回波損耗改進(jìn)以滿足先前討論(例如歐洲/英國(guó)規(guī)范的那些)的迫切要求還不完全夠。為了解決該問(wèn)題，由雙電感器770(L5A，L5B)，平行的網(wǎng)絡(luò)電容器790，792(C2，C3)，和平行的網(wǎng)絡(luò)電阻器794，796(R4和R1)構(gòu)成的諧振阻抗糾正電路通過(guò)在2-3KHz頻帶中增加正相阻抗來(lái)提高語(yǔ)音頻帶回波損耗到10db。雙電感器770(L5A，L5B)實(shí)現(xiàn)雙用途；正如先前所述除了驅(qū)動(dòng)在摘機(jī)期間的簧片開(kāi)關(guān)，雙電感器770(與網(wǎng)絡(luò)電容器C2，C3 790，792結(jié)合)還組成了與線路輸入串聯(lián)的微分諧振阻抗。平行網(wǎng)絡(luò)電阻器794，796(R3，R4)把這個(gè)阻抗限制到大約在700歐姆諧振，這也把最大插入損耗限制到了可接收的水平(也就是說(shuō)，在2db級(jí)上)。
圖7的電路700在電話插孔的引腳4和5上進(jìn)一步提供了1微法拉的振鈴電容791(C10)。在某些(例如英國(guó))應(yīng)用中需要使用這樣的濾波器來(lái)振鈴某些三線電話裝置。然而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這個(gè)電容可選的依賴于本發(fā)明所使用的濾波器電路特定的應(yīng)用。
進(jìn)一步注意到圖7實(shí)施例的電路700有利地用分離電感線圈來(lái)形成各種電路的電感器706，708，724，726(L1，L2，L3，L4)而不是，例如，在許多現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)中通常使用的雙EP13型電感器。該裝置提供了縱向模塊化阻抗和微分阻抗，這是某些應(yīng)用(包括例如歐洲電信標(biāo)準(zhǔn))中都要求這樣。傳統(tǒng)的基于EP的設(shè)計(jì)沒(méi)有有效的縱向阻抗，因此需要額外的線圈。附加線圈增加了額外dc電阻，并且為了補(bǔ)償增加的阻抗，經(jīng)常要求較大的線圈，因而提高了與濾波器有關(guān)的成本和空間要求。相反的，用本發(fā)明的分離線圈設(shè)計(jì)，沒(méi)有必要增加縱向線圈或提高濾波器電感的尺寸。在圖示實(shí)施例中，通過(guò)使用受控飽和度電感器和/或雙線軸，以及諸如受讓人所制造的雙屏蔽電感器可以提供前述縱向阻抗并提供磁場(chǎng)以驅(qū)動(dòng)簧片開(kāi)關(guān)(正如可適用的)。
這里公開(kāi)的動(dòng)態(tài)濾波器電路700意味著在電信線路上通過(guò)提供(i)能依靠相關(guān)的擴(kuò)展裝置的操作條件改變狀態(tài)的“動(dòng)態(tài)”濾波器結(jié)構(gòu)；和(ii)提供增強(qiáng)的回波損耗性能等等的阻抗糾正電路來(lái)解決不足夠的阻帶和語(yǔ)音頻帶性能。特別地，在具有語(yǔ)音和DSL信號(hào)成分的電信線路情況中，當(dāng)在線路上的電話之一摘機(jī)時(shí)(通常僅僅是在任一時(shí)間時(shí)電話之一摘機(jī))，摘機(jī)濾波器的動(dòng)態(tài)電路就提高了它的電容，而所有在同一線路上的其它掛機(jī)電話相對(duì)于摘機(jī)電路保持一個(gè)低電容。由于對(duì)于增強(qiáng)的DSL阻帶的主要需要與摘機(jī)電話，和電話的極性保護(hù)二極管電橋的存在相應(yīng)，因此，這個(gè)動(dòng)態(tài)電容特征是可接受的并且與現(xiàn)有的應(yīng)用兼容，。DSL高電平向上流能量的能過(guò)驅(qū)動(dòng)在摘機(jī)電話中這個(gè)二極管電橋，從而產(chǎn)生不需要的調(diào)制間失真。因此，需要增強(qiáng)的DSL阻帶阻止這樣的過(guò)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)電話或其它擴(kuò)展裝置掛機(jī)時(shí)，二極管電橋從電路中移除，并且需要較小的濾波器DSL阻帶衰減。因此在與掛機(jī)電話相關(guān)的濾波器電路中可以應(yīng)用很小的電容。這就準(zhǔn)許了摘機(jī)電話具有一個(gè)比較大的電容，并且因此動(dòng)態(tài)的濾波器能有接近的分路器性能。
然而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，移除在掛機(jī)狀態(tài)期間的大部分電容也能減少阻帶損耗，對(duì)某些需要增高的掛機(jī)阻帶損耗(例如呼叫ID)的操作狀態(tài)來(lái)說(shuō)這會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。在本發(fā)明的受控飽和度電感裝置400，500的電路700中的合并有利地解決了這個(gè)問(wèn)題，然而，僅僅通過(guò)提高在掛機(jī)狀態(tài)中濾波器的輸入電感值；也就是說(shuō)，通過(guò)提供相對(duì)于dc電流特性的“步進(jìn)”電感。因此，動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)濾波器電路和受控飽和度輸入側(cè)電感器的結(jié)合以很低的成本提供了在大范圍應(yīng)用中(包括具有呼叫ID或類似功能的多擴(kuò)展應(yīng)用)接近理想的性能。
現(xiàn)在參考圖8和9，描述了具有改進(jìn)電感裝置的濾波器電路的其它實(shí)施例。圖8的電路包含具有連接到兩個(gè)各自輸入電感器840，842的輸入866，868的線或輸入側(cè)。圖8的示例性電路800利用了諸如圖6這里的雙線軸電感裝置以提供這兩個(gè)電感840，842，盡管不同的結(jié)構(gòu)(例如兩個(gè)單線軸鼓芯裝置500)可以被替換。由雙線軸電感裝置600提供的較高電感有利地為多于10個(gè)的濾波器產(chǎn)生了足夠的電感以準(zhǔn)許濾波器800通過(guò)掛機(jī)阻帶損耗，并同時(shí)允許較大的摘機(jī)電容來(lái)改善阻帶(例如為了呼叫ID或其它要求這樣較高阻帶的功能)，還仍然滿足返回?fù)p耗的要求。替換了電感器840，842的雙線軸裝置600的使用同樣提供了重要的成本利益，這是因?yàn)榕c制造兩個(gè)單線軸部件相比，雙線軸裝置的制造成本通常是極低的。此外，圖8的電路的制造也極簡(jiǎn)單，僅僅需要兩個(gè)電感器840，842(也就是說(shuō)，一個(gè)雙線軸電感器)，從而考慮到了具有極好阻帶和濾波器性能的的高有效成本電路。
圖9的電路900，與上述的圖8相似，包含具有連接到兩個(gè)各自輸入電感器940，942的輸入966，968的線路或輸入側(cè)，還包括分配的與外側(cè)面插口960，972通信的可選的三級(jí)濾波器電路。在某些環(huán)境中是期望這樣的三級(jí)濾波器部件的。
制造方法現(xiàn)在參考圖10a和10b，用于制造先前所描述的電感裝置的方法在這里會(huì)詳細(xì)討論并且以邏輯流程圖的形式圖示。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到雖然根據(jù)先前所述實(shí)施例(也就是說(shuō)，壺芯和鼓芯裝置)在這里引出下面的描述，但是本發(fā)明的方法通常通過(guò)合適的修改可以應(yīng)用到各種在此所公開(kāi)的的其它結(jié)構(gòu)和實(shí)施例中，這種改變?cè)陔娮友b置制造域中是處于普通技術(shù)人員的知識(shí)范圍之內(nèi)的。
首先參考圖10a，描述了制造圖4改進(jìn)的壺芯裝置的方法1000。在方法1000的第一步1002中，獲得或制造壺芯的第二部件402b。圖4的示例性裝置的芯402優(yōu)先使用許多適當(dāng)熟悉的方法例如材料預(yù)備，壓制，和燒結(jié)由磁透材料來(lái)形成。芯402被制造以具有特定的性能，這些性能包括磁通量性能，截面型和面積，高度，和柱直徑，由于是本領(lǐng)域所熟知的因而在這里沒(méi)有進(jìn)一步相應(yīng)描述。
第一芯部件402a在這里可以由先前所述可變形狀縫隙結(jié)構(gòu)直接構(gòu)成(步驟1004)，例如通過(guò)制造用來(lái)裝配包括期望縫隙特征的第一芯部件402a的模子或造型?？商鎿Q的，經(jīng)過(guò)步驟1006能有效地構(gòu)成第一芯部件402a作為第二部件402b的鏡象(步驟1007)，并且處理(步驟1008)以產(chǎn)生期望的各種形狀縫隙。經(jīng)過(guò)步驟1008這樣的處理包括在機(jī)械加工至少第一芯部件402a的中心柱406的一部分到期望的結(jié)構(gòu)(例如具有縫隙寬度W1和W2的90％/10％的結(jié)構(gòu))的一個(gè)實(shí)施例中。這樣的機(jī)械加工包含例如準(zhǔn)確的磨光芯柱406的所需部分?？商鎿Q地，作為例子這樣的處理可以包含微切割或磨碎，或甚至是由激光能量切割或燒蝕。
接下來(lái)，經(jīng)過(guò)步驟1010，芯部件402a，402b可以可選地在一些或所有表面上涂上一層聚合物絕緣材料(例如聚對(duì)二甲苯基)或其它材料，以便保護(hù)繞組避免損壞或絕緣。當(dāng)使用很規(guī)范的繞組或具有很薄的在纏繞期間很容易磨損的薄膜覆蓋層的繞組時(shí)，該覆蓋層特別有用。
接下來(lái)，經(jīng)過(guò)步驟1012，所述芯被用期望的導(dǎo)線形狀纏繞。這樣的導(dǎo)線形狀可以包含例如以基本上環(huán)形“環(huán)形室”方式把薄規(guī)格磁線同中心地纏繞在芯的中心柱406上，盡管可以使用其它類型的導(dǎo)線(絕緣或其它)和纏繞方式。
接下來(lái)裝配兩個(gè)芯部件402并且使用，例如，如膠粘混合進(jìn)行匹配在它們期望的調(diào)整中(步驟1014)。把繞組捕獲在形成在芯402內(nèi)的凹口內(nèi)，用他們的自由端路由通過(guò)形成在芯部件402(或其它類似穿透)一側(cè)內(nèi)的孔徑409。
接下來(lái)經(jīng)過(guò)步驟1016，提供或制造終端陣列425和/或終端429。終端陣列結(jié)構(gòu)427理想地使用從合適的聚合物中注入或轉(zhuǎn)移模子過(guò)程來(lái)形成，盡管可以用其它材料和方法代替。終端429可以包括期望的特征，例如用于饒接的凹口和在它們底端上的基片接觸衰減器，并且被壓模進(jìn)或隨后嵌入到框架427中。這樣終端陣列的制造在電子領(lǐng)域是公知的，所以在這里沒(méi)有進(jìn)一步描述。
接下來(lái)經(jīng)過(guò)步驟1018，把線束鐵芯置入或安裝到先前所述型號(hào)的終端陣列425中。例如，在示例性實(shí)施例中，使用合適膠合劑的磁珠或落線，例如環(huán)氧樹(shù)脂，將芯402黏著到終端陣列的框架427上。
接下來(lái)繞組端接到終端429上，，例如使用通過(guò)繞接進(jìn)形成在終端末端內(nèi)的凹口的焊接過(guò)程(步驟1020)。
組裝的電感裝置400然后可選地經(jīng)過(guò)步驟1022檢測(cè)，從而完成了制造過(guò)程。
接下來(lái)參考圖10b，描述了用于制造圖5和6改進(jìn)鼓芯裝置的方法，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，特別參考圖5的單線軸芯。在該方法1050的第一步驟1052中，獲得或制造鼓芯。圖5的示例性裝置的芯502優(yōu)選地從使用了許多很熟悉過(guò)程，例如材料預(yù)備，壓制，和燒結(jié)的磁透材料中形成。產(chǎn)生具有包括磁通量特性、截面型和面積、高度和柱直徑特定性質(zhì)的芯502，由于在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的，因此在此沒(méi)有進(jìn)一步描述。
接下來(lái)，經(jīng)過(guò)步驟1054，為了保護(hù)繞組避免損壞或磨損，在一些或所有表面上可以可選地用一層合金絕緣材料(例如聚對(duì)二甲苯基)或者其它材料覆蓋芯502。
接下來(lái)，用期望的導(dǎo)線形狀經(jīng)過(guò)步驟1056纏繞芯。這樣的導(dǎo)線形狀可以包含例如以基本上螺旋形絞方式把薄磁線同中心地纏繞在芯的線軸區(qū)域，盡管可以使用其它類型的導(dǎo)線(絕緣或其它)和纏繞方式。
接下來(lái)經(jīng)過(guò)步驟1058提供或構(gòu)造終端529。正如先前所表明的，終端429可以包括期望的特征，例如在它們的底端上用于繞接的凹口和基片接觸衰減器。這種終端的構(gòu)造在電子領(lǐng)域是公知的，因此在這里沒(méi)有進(jìn)一步描述。
接下來(lái)經(jīng)過(guò)步驟1060把終端529嵌入或焊接到線束鐵芯502上。例如，在示例性實(shí)施例中，用一滴或株例如環(huán)氧樹(shù)脂的合適膠合劑將終端529黏著到芯502的槽535中。在步驟1060期間通過(guò)路由它們的自由端在槽535內(nèi)和終端529之下把繞組終結(jié)到終端529上，因而與其形成了電連接。此外或作為替換可以使用其它方法例如繞接和焊接(與選擇的終端結(jié)構(gòu)一致)。
接下來(lái)，經(jīng)過(guò)步驟1062，構(gòu)造一個(gè)或多個(gè)受控飽和度部件508。在圖5的示例性實(shí)施例中，部件508包含Ni-Fe帶。這個(gè)帶是通過(guò)首先形成的所需厚度的Ni-Fe合金片來(lái)制造的(步驟1064)。經(jīng)過(guò)步驟1066，在所述片的一側(cè)隨后用合適的侵蝕性膠合劑(或可替換地一種基于環(huán)氧樹(shù)脂膠合劑)浸滲，并且經(jīng)過(guò)步驟1068使用切割機(jī)將所述片切割成合適尺寸的帶。
接下來(lái)在步驟1070中把從上述的步驟1062中獲得的一個(gè)或多個(gè)帶508沿著它的軸的縱向固定到芯502上以便橋接在兩個(gè)終端部件502a，502b之間的空隙。這樣的連接可以通過(guò)自動(dòng)裝置(例如適合于把部件508準(zhǔn)確放置到芯502上機(jī)器)，或人工來(lái)完成。
組裝的電感裝置500隨后可選地經(jīng)過(guò)步驟1072檢測(cè)，從而完成制造過(guò)程。
可選地，在使用Ni-Fe連續(xù)帶或類似合金的鼓芯裝置的實(shí)施例中，可以修改前述過(guò)程以便可以切割合適尺寸的帶并應(yīng)用到芯502上。然后應(yīng)用熱收縮軸套或管道(如果使用)至少到芯的末端凸緣的外圍區(qū)域，覆蓋受控飽和度帶508，并且然后曝光到足夠熱以收縮軸套緊緊的把帶508結(jié)合到鼓芯凸緣。
現(xiàn)在參考圖11和11a，公開(kāi)了根據(jù)本發(fā)明的受控電感裝置的另一實(shí)施例。在圖11和11a的實(shí)施例中，裝置1100基本上包含“鼓”型磁透芯部件1102和在電子部件領(lǐng)域公知型號(hào)的雙股繞組1104，繞組置于(纏繞到)后者中心部分1106周圍的芯部件1102上。從上芯凸緣1110直徑不同于(這里，小于)基體部分凸緣1112直徑的立場(chǎng)來(lái)看，圖示實(shí)施例的芯部件基本上是不對(duì)稱的。在這個(gè)實(shí)施例中，上凸緣1110的直徑大約是0.256英寸(6.52毫米)，然而下凸緣1112，在唇緣1124內(nèi)部，直徑大約0.346英寸(8.79毫米)，盡管可以選擇其它值。本實(shí)施例中的芯部件1102用鐵氧體材料組成，盡管應(yīng)該認(rèn)識(shí)到可以使用其它材料(MN-Zn等等)。多個(gè)孔徑1110或孔洞也在基片凸緣中形成，從而允許在裝置1100的內(nèi)體積外面路由所述雙股電感器來(lái)最終綁定(例如焊接)置于芯部件1102基片之內(nèi)的電感終端1119。電感終端1119焊接進(jìn)形成于基片凸緣1112下面的凹口中(沒(méi)有示出)，例如使用膠合劑(例如鐵氧體膠合劑)或灌注混合物。也可以使用用于這些終端的其它結(jié)構(gòu)，正如普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到并可以實(shí)現(xiàn)那樣的。路由于內(nèi)體積外面的引線使裝置更容易制造，盡管應(yīng)該認(rèn)識(shí)到如果期望與本發(fā)明一致可以使用其它結(jié)構(gòu)(包括在裝置1100的內(nèi)體積內(nèi)的終端)。
一個(gè)基本上圓柱形帽(屏)部件1120基本上被置于在多數(shù)繞組1104和芯部件1102附近，定制帽1120的大小以與形成在基片部分凸緣1112的上表面上的唇緣或邊緣1124相配。因此，當(dāng)組合兩個(gè)部件時(shí)帽1120實(shí)際上依靠在凸緣1112的唇緣上。在圖示實(shí)施例中斜切帽匹配面1127的內(nèi)邊緣1123以便在基片凸緣1112的外圍附近形成一個(gè)逐漸變窄的縫隙，盡管這樣的斜切在實(shí)踐本發(fā)明中是不要求的。
在防護(hù)層方面，帽1120進(jìn)一步提供了極大的好處，例如，防護(hù)最接近裝置1100的外部電子部件免于在操作期間在裝置1100內(nèi)產(chǎn)生的EMI。該防護(hù)層效果的作用大部分來(lái)自于由帽1120引導(dǎo)或強(qiáng)迫在帽的內(nèi)體積之內(nèi)的空隙。在圖示的實(shí)施例中，帽大約0.067英寸(1.7毫米)厚，盡管可以使用其它值。
帽1120最終連接到基片凸緣1112上，例如使用，膠合劑或甚至焊接。然而，在帽1120聯(lián)結(jié)到芯部件1102上之前，受控電感部件1130被置于帽1120和芯部件1102的基片之間以便能在基體凸緣1112外圍的至少兩個(gè)不同位置的兩個(gè)部件之間“夾緊”受控電感部件1130；也就是說(shuō)，在前述漸窄縫隙之內(nèi)。
在圖示實(shí)施例中，受控電感部件1130包含具有預(yù)定厚度的鎳(Ni)合金帶(例如，在0.001-0.005英寸的范圍之內(nèi)，盡管可以使用其它值)。盡管應(yīng)該認(rèn)識(shí)到可以使用不同帶寬和帶厚的結(jié)合以提供對(duì)于裝置1100期望的電氣和電感特性，帶1130的寬度也控制到一個(gè)期望值(這里，大約5.08納米(0.200英寸))。正如將會(huì)明白的，在飽和之前升高的寬度和/或厚度提高了帶1130的載流電容。此外，作為它的長(zhǎng)度的函數(shù)，帶1130可以具有不統(tǒng)一或變化的寬度和/或厚度，正如在圖11b中所示。這樣的型可以在帶的電流/飽和特性中提供期望的優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)?，例如，在材料?nèi)產(chǎn)生的渦電流或表面效果。它也可以包含多個(gè)較小帶1130a，1130b，例如在圖11c中所示。可以使用用于提供許多不同結(jié)構(gòu)受控電感(是基于“帶”或其它)來(lái)與本發(fā)明一致。在圖11的實(shí)施例中所示的單個(gè)統(tǒng)一的帶，然而，對(duì)此已經(jīng)由受讓人發(fā)現(xiàn)去提供期望特征的匯合；也就是說(shuō)，低成本，好的電氣性能，和制造的簡(jiǎn)易性(整體上帶和裝置都有)，特別地由于帶的原因。
在制造期間，帶1130對(duì)稱地置于芯部件(并按照要求變形的)上凸緣1110的頂部，以便它沿著芯部件中心部分的一側(cè)下垂到基片至少凸緣1112的水平面。可選地也可以使用一滴硅樹(shù)脂或膠合劑以相對(duì)于芯部件1102固定帶1130的位置。因此，當(dāng)放置帽部件1120在芯1102的頂部之上時(shí)，帶1130下垂部分在它們末端被部分地捕獲在帽1120的內(nèi)邊緣和基體凸緣1112之間，從而當(dāng)帽1120陷入它的最后制動(dòng)位置時(shí)，易于把張力增加到帶1130上。為了方便在組裝時(shí)容易地匹配凸緣1112和帽1120，可選地可以在帶1130的末端部分放置兩組彎曲物1180。
在另一個(gè)可選實(shí)施例中，電感部件1130可以預(yù)先形成和膠合或另外置于在覆蓋物或帽1120之內(nèi)，以便當(dāng)帽1120分配在線束鐵心部件1102之上時(shí)它可以被正確放置。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，圖11的電感裝置1100可以具有多種不同的用途，包括例如提供升高的電感和降低在諸如在此先前所述的橢圓形濾波器的已調(diào)諧部分的凹口頻率。這樣的性能允許改進(jìn)的裝置1100遵守更嚴(yán)格或苛求的規(guī)定，現(xiàn)有技術(shù)裝置不能符合該規(guī)定(至少在由本發(fā)明提供的相同的性能水平，簡(jiǎn)單性，和低成本方面)，例如前述的ETSI TS 952-1-5標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)在參考圖12，描述了制造圖11裝置1100的方法的一個(gè)示例性實(shí)施例。正如在圖12中所示，方法1200包含首先提供的芯部件1102和帽1120(步驟1202)，兩者都由相同(或類似)磁透材料例如鐵氧體組成。這些類型部件的構(gòu)成是公知的，因此不再進(jìn)一步描述。作為構(gòu)造過(guò)程的一部分，正如先前所討論的，在基片凸緣1112內(nèi)形成兩個(gè)或多個(gè)孔徑1117，和用于終端1119四凹口。
接下來(lái)，在步驟1204，提供傳導(dǎo)終端1119并置于前述凹口內(nèi)。這個(gè)可以使用環(huán)氧樹(shù)脂或膠質(zhì)物摩擦地接收，黏合，或另外的如果期望去提高機(jī)械剛性則聯(lián)結(jié)到芯部件。
接下來(lái)，在步驟1206中，用分層的方式把(雙股)繞組纏繞在芯部件1102的中心部分附近到期望的深度/長(zhǎng)度。作為這個(gè)步驟的一部分，剝?nèi)ピ诶@組的自由端外面的任何絕緣材料，從而方便繞組隨后端接到它們各自的終端1119。
繞組的自由(被剝?nèi)サ?端接著路由通過(guò)孔徑并向下到終端1119，在此它們電終接(步驟1208)。這樣的終接可以包含焊接，環(huán)氧樹(shù)脂聯(lián)結(jié)，繞接，釬接或類似的，或由此的任一結(jié)合。
接下來(lái)，經(jīng)過(guò)步驟1210，提供電感部件(帶)1130并在芯部件1102的上凸緣1110上成形，如在圖11中所示的，以便末端沿著芯的縱向傾斜。正如上面所討論的，可以可選地使用膠合劑或硅樹(shù)脂來(lái)固定帶1130的位置。
接下來(lái)帽1120裝配在裝置1100的頂部上，并且向下滑以嚙合基片凸緣1112，正如先前所述那樣(步驟1212)。用實(shí)際上“停留”在形成在這些部件之間的縫隙上的帶的剩余長(zhǎng)度，這就在兩個(gè)部件1120，1112之間捕獲了帶1130的末端。如果期望用來(lái)輔助固定部件位置，也可以將帽(例如使用所謂的“鐵氧體膠合”)膠合或聯(lián)結(jié)到芯部件1102，盡管也可以用其它技術(shù)替代，例如用足夠地嚴(yán)格容限來(lái)設(shè)計(jì)部件以便摩擦接合足以將部件1120，1102保持在一起。
最后，經(jīng)過(guò)步驟1214，用帽的側(cè)壁有效沖洗來(lái)修整帶1130的末端。如果需要，該裝置也可以可選地進(jìn)行檢測(cè)(步驟1216)。
有間隙的環(huán)面現(xiàn)在參考圖13-14b，公開(kāi)了改進(jìn)有間隙的環(huán)面裝置。圖13展示了有間隙環(huán)面的第一實(shí)施例的頂部正視圖。在這個(gè)實(shí)施例中，裝置1300通常包含具有環(huán)面形狀的磁透芯1302。縫隙1304從外部半徑延伸通過(guò)芯1302的一段直到內(nèi)半徑，盡管應(yīng)認(rèn)識(shí)到為了提供期望的磁和/或電的性能可以在某些應(yīng)用中使用整個(gè)或部分間隙。縫隙使環(huán)面部件的電感作為負(fù)載電流的函數(shù)變化。在芯1302從縫隙的第一側(cè)開(kāi)始大約30度并且從縫隙的第二側(cè)大約30度結(jié)束的周圍放置一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電繞組1313，盡管將會(huì)估計(jì)到可以使用其它的角度關(guān)系(無(wú)論對(duì)于縫隙是對(duì)稱還是非對(duì)稱)。在芯剩余粗略的300度圓周周圍平均分布繞組，盡管為了提供在裝置中的變化的特性也可以利用不統(tǒng)一的繞組空間(密度)。在示例性實(shí)施例中，繞組由所謂的在電子領(lǐng)域公知類型的“磁線”組成；既因其相對(duì)低的成本也因其具有優(yōu)良的電氣和機(jī)械性能所以使用這種線。為了允許終接到外部裝置繞組引線1306從芯延伸出去。
現(xiàn)在參考圖4，展示了有間隙環(huán)面裝置1300的第一實(shí)施例的截面圖(在這里縫隙區(qū)域稍微放大以能更清楚的展示細(xì)節(jié))。在縫隙1304內(nèi)放置的是至少部分延伸進(jìn)縫隙1304的磁透部件1308。可以控制部件1308的深度以提供期望的磁特性和電性能；在圖示實(shí)施例中使用了在環(huán)面芯外邊緣上使部件1308頂部大約0.08英寸快速延伸的深度。
可透部件1308由通常選擇比芯稍微大的透磁合金片或帶構(gòu)成(見(jiàn)圖14a)，在本圖示實(shí)施例中較大(最大)，粗略的是0.06英寸寬。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到同樣可以選擇具有本領(lǐng)域公知型號(hào)的合適電和磁特性的其它材料(或與在這里描述的透磁合金結(jié)合使用，例如在雙金屬或分層的復(fù)合物裝置中，沒(méi)有示出)。這種材料可以包括，例如，鎳，銅鎳，鉻鎳鐵合金，或精確的磁透的任何一種其它金屬或傳導(dǎo)材料。也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到盡管圖4展示了“U型”磁透部件1308的截面，部件1308也可以由具有其它截面形狀組成，例如“V型”(見(jiàn)圖14b)或甚至是截去尖端的V型(圖14c)。這種結(jié)構(gòu)提供了穿過(guò)芯縫隙的磁“橋”。在一個(gè)實(shí)施例中，使用同時(shí)分配在芯部件外半徑表面和連接到上述外半徑表面的部件的一側(cè)的環(huán)氧樹(shù)脂1312把部件1308綁到芯部件上。為了把部件1308綁到芯部件1302上也可以使用其它方法，而并不局限于其它膠合劑、凸起的表面特征、或摩擦接觸的限制。
絕緣墊片1310把磁透部件1308的內(nèi)側(cè)分離開(kāi)。在一個(gè)實(shí)施例中，墊片1310包含MylarTM部件，盡管將會(huì)認(rèn)識(shí)到可以想像地到使用其它絕緣材料(聚合物或其它的)，而并不局限于聚酰胺(KaptonTM)，含氟聚合物(例如，TefzelTM)，陶瓷和甚至是浸粉磁帶或牛皮紙和它們的組合物。墊片1310避免了磁透部件1308的縮短，這將另外極大地減小不穩(wěn)定間隙環(huán)面的能力以維持在低電流時(shí)的高電感和在高電流時(shí)的低電感。除了分離磁透部件1308的內(nèi)側(cè)，墊片1310還確保了在部件1308和鄰接的縫隙壁之間的物理接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，使用摩擦，盡管也可以使用其它諸如膠合劑綁定方法，把墊片1310綁到部件1308上。
現(xiàn)在參考圖15，描述了圖13和14間隙環(huán)面的制造方法。正如在圖15中所示，概括的方法1500包括首先提供在這里所述型號(hào)的無(wú)縫環(huán)面(步驟1502)。應(yīng)該注意的是可以預(yù)先纏繞芯，或可替換地，完成在此所述方法之后纏繞。
接下來(lái)，經(jīng)過(guò)步驟1504，根據(jù)期望的尺寸來(lái)構(gòu)造有縫隙的環(huán)面(或者可選地，把在環(huán)面之內(nèi)的現(xiàn)有的縫隙配置為期望的尺寸)。這可以通過(guò)使用任何數(shù)量公知的機(jī)械技術(shù)來(lái)完成?？蛇x地，應(yīng)該理解到在它的制造過(guò)程期間可以使用期望的縫隙構(gòu)成環(huán)面，從而除去了分離，隨后的機(jī)械加工或縫隙組成步驟。
在選擇合適的材料(例如，坡莫合金)用于可透部件1308和絕緣部件1310之后，為了符合(當(dāng)組裝時(shí))在步驟1504形成的縫隙，經(jīng)過(guò)步驟1506把這些物件構(gòu)造成期望的形狀和尺寸。至少透磁合金部件1308的一部分與縫隙的各個(gè)內(nèi)(側(cè))表面直接物理接觸是必要的，從而允許形成一個(gè)從縫隙一側(cè)通過(guò)可透材料到達(dá)縫隙另一側(cè)的傳導(dǎo)路徑。正確選擇部件1308的厚度(例如，在圖示實(shí)施例總是0.0005英寸)和絕緣部件1310的厚度/形狀有助于實(shí)施這個(gè)要求，盡管同樣可以通過(guò)其它方法實(shí)現(xiàn)這樣的連接。
接下來(lái)，把可透部件1308和絕緣部件1310嵌入進(jìn)縫隙(步驟1508)達(dá)期望的深度，并在適當(dāng)?shù)奈恢檬褂铆h(huán)氧樹(shù)脂1312聯(lián)結(jié)。應(yīng)該理解到雖然圖14僅僅展示在縫隙1304的外圍周圍放置環(huán)氧樹(shù)脂1312，但是為了在彼此的相對(duì)位置上緊緊固定不同的部件可以使用環(huán)氧樹(shù)脂或密封劑覆蓋整個(gè)縫隙/可透部件/絕緣部件或它的任一部分。
現(xiàn)在參考圖16和16a，描述了本發(fā)明間隙環(huán)面裝置的另一實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，使用最接近與圖13的插入部件相對(duì)的縫隙1604放置的透磁合金帶1602橫越裝置1600的芯縫隙。在該圖示實(shí)施例中，為了產(chǎn)生8.4mH的整體電感，選擇大約6千分(0.006英寸)的芯縫隙1604，盡管無(wú)疑地能使用其它值(和縫隙結(jié)構(gòu))，下面僅僅示范。
在它的最基本結(jié)構(gòu)中，裝置1600包含與在縫隙1604的對(duì)立側(cè)上的芯材料直接匹配的透磁合金帶1602，從而由帶1602來(lái)維持在兩側(cè)之間的傳導(dǎo)路徑。在一個(gè)變形中(圖16)，帶僅僅粘結(jié)或搭接到最接近縫隙的芯的外圍區(qū)域。如果需要可以覆蓋組裝的芯和帶(使用例如硅樹(shù)脂或聚對(duì)二甲苯基密封劑)，并且纏繞?？商鎿Q地，可以預(yù)纏繞芯，并且隨后增加帶1602(并且如果需要覆蓋)。
在裝置1650的另一個(gè)變形中(圖16a)，使用具有透磁合金帶4652和熱收縮管道1656的短圓筒或部分的未纏繞和有間隙的芯1654。在圖示實(shí)施例中使用聚烯烴照射的熱收縮，盡管將會(huì)認(rèn)識(shí)到可以使用其它材料和材料結(jié)構(gòu)。例如，可以使用對(duì)其它類型曝光敏感或起反應(yīng)的材料(例如，UV或電磁或特定輻射，化學(xué)/催化劑，等等的其它形式)。
在圖示實(shí)施例中，把薄透磁合金帶的滾筒分割成正確尺寸的部分以橫越縫隙并纏繞于縫隙的每一側(cè)上的外圍的至少一部分。可選地利用具有期望厚度的帶狀滾筒，從而有利于最小數(shù)量的分割。在熱收縮圓筒1656內(nèi)放置該帶，并且把芯嵌入其中以便芯的縫隙直接與透磁合金帶1652符合。然后該組裝被加熱到正確的溫度(或另外的在芯1654周圍引起收縮)。正如熱收縮材料收縮那樣，它靠著芯的外圍緊緊的把帶的邊緣1652壓制在縫隙區(qū)域內(nèi)，從而完成了通過(guò)縫隙的“橋”，并且在芯的適當(dāng)位置上持久的固定該帶。該組裝然后被纏繞。
在另一實(shí)施例中(沒(méi)有示出)，透磁合金(或其它的)被連接到芯并跨過(guò)縫隙以便電/磁連接于其上，例如通過(guò)在配合連接點(diǎn)的頂部上面使用微量膠合劑(或可替換地在適當(dāng)位置上固定它的一些其它裝置例如邊緣帶)。整個(gè)組裝隨后傾斜，霧化，或真空/汽化覆蓋在聚合物內(nèi)，例如聚對(duì)二甲苯基的沉積物。這個(gè)覆蓋物實(shí)際上在適當(dāng)位置上“凝固”了帶，并且提供了裝置繞組可以纏繞上面的座。先前討論的并且整體引用在這里作為參考的于2000年9月13日公開(kāi)的，題為“高級(jí)電子超小型線圈及其制造方法”的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?9/661,628，現(xiàn)在是美國(guó)專利號(hào)6,642,847，公開(kāi)了把這種覆蓋物應(yīng)用到環(huán)面裝置的示例性方法。
現(xiàn)在參考圖17a-17d，公開(kāi)了本發(fā)明改進(jìn)電感裝置的其它實(shí)施例。整體看來(lái)，為了提供期望的電感特性和飽和度控制，這些實(shí)施例每一個(gè)都利用了結(jié)合與芯配對(duì)的外部控制部件的有間隙的芯(例如，環(huán)面)。這些實(shí)施例的其它期望特征與成本和制造簡(jiǎn)易性有關(guān)；正如在下面段落中詳細(xì)討論的，為了產(chǎn)生電感裝置，外部控制部件可以包含低成本預(yù)制造部件，例如簡(jiǎn)單搭接到芯、并用一個(gè)或多個(gè)繞組纏繞的墊圈。
正如在圖17a-17b中所示，前述裝置1700的第一實(shí)施例包括在此先前所述型號(hào)的間隙環(huán)面芯1701。所示的芯1701有略似矩形的截面(見(jiàn)圖17b)，盡管應(yīng)該理解到可以使用與本發(fā)明一致的精確地任一截面形狀。使用膠合劑或其它粘合劑，例如環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸脂膠合劑、硅有機(jī)樹(shù)脂膠，或甚至是熔化(焊接或釬接)過(guò)程，將受控飽和度部件1703匹配于芯1701?？蛇x地，部件1703可以被機(jī)械地搭接到芯上(例如通過(guò)鉚釘、柱、摩擦裝配、夾板，或其它固定器裝置)，盡管這些后面的解決方案往往增加成本和裝置制造過(guò)程的復(fù)雜度。正如另一可選的，僅僅能把部件1703定位在最接近芯的一個(gè)期望位置和方向上，并且為了固定這些部件的相對(duì)位置，整個(gè)組裝(芯1701和部件1703)接著被外涂或外鑄模(例如用硅樹(shù)脂或基于聚對(duì)二甲苯基的密封劑或其它材料)。然而甚至其它方法也是可以的，因此前面的描述述僅僅作為示范。
在圖17a-17b的實(shí)施例中，部件1703包含在機(jī)械領(lǐng)域普遍存在型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)金屬“扁平”墊圈。墊圈1703有一個(gè)有利于繞組1702纏繞的中心孔徑1704(無(wú)論是通過(guò)手工或自動(dòng)方法)。這種墊圈通常由依賴于其機(jī)械要求的不同百分比的金屬合金制造并且以過(guò)剩的不同形狀和尺寸出現(xiàn)，并且因此展現(xiàn)了一個(gè)重要屬性；也就是說(shuō)，直徑、厚度、孔徑尺寸、材料等等以低成本寬排列的的商業(yè)可用性。因此，電感裝置1700的制造者僅僅能以實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)墊圈的用于期望的應(yīng)用理想尺寸、形狀，等等，并且然后以低成本在商業(yè)上獲得它們?？蛇x地，墊圈能由與芯1701相同的材料組成，例如通過(guò)橫向的切斷芯以產(chǎn)生一系列的成疊的“墊圈”。同樣也能使用許多其它來(lái)源的墊圈部件1703。
正如所理解到那樣，厚度(和墊圈1703的較小程度的其它物理參數(shù))決定了芯1701的飽和度特性，然而滲透性突出的貢獻(xiàn)了它的電感性能。特別地，依靠本申請(qǐng)圖示實(shí)施例具有一個(gè)從每米？？？？？？？(H/m)大約1k到10k Henrys變化的導(dǎo)磁率。部件1703滲透性越高，在無(wú)電流(例如掛機(jī))和操作電流(例如摘機(jī))值之間的區(qū)別就越大。例如，選擇墊圈的厚度1705大約是墊圈1703和環(huán)面芯1701總厚度的20％；當(dāng)通過(guò)裝置1700的電流升高時(shí)這個(gè)比率能變化以調(diào)整飽和率。墊圈越厚，需要飽和裝置的電流就越大。墊圈1703的厚度1705變化用于特定的用途；從總厚度(芯加墊圈)的5％到40％應(yīng)該圍繞了大部分任何申請(qǐng)。
還應(yīng)該理解到部件1703的厚度，形狀(包括寬度)，或甚至是材料混合物不需要統(tǒng)一，而是可以隨著期望獲得的特定性能或特征變化。例如，在一個(gè)變形中，可以使用多層的墊圈排列(沒(méi)有示出)，其中為了提供關(guān)于芯的分層的磁通量圖形在芯1701的一側(cè)上變化厚度和/或滲透性的兩個(gè)或多個(gè)墊圈實(shí)際上被夾在一起。正如另一可選地，在部件的徑向和/或軸向位置上能制造不同種類的墊圈1703厚度和/或滲透性，例如由部件1703的不同厚度和/或滲透性的剩余部分構(gòu)成墊圈1701的“嵌入”部分，并且這個(gè)嵌入部分配置在最近芯內(nèi)縫隙的地方。因此，如果需要，可以制作部件1703以提供期望的特征和性能。
在制造方面，通過(guò)首先提供先前所述型號(hào)的有間隙的芯來(lái)制造圖17a-17b的示例性裝置1700。選擇一個(gè)或多個(gè)部件1703(例如墊圈)，然后使用膠合劑、搭接過(guò)程或其他所述的機(jī)械裝置連接到芯的一個(gè)或兩個(gè)面上(見(jiàn)下面圖17d所討論的)。如果需要，這兩個(gè)部件也可以保持不連接直到外鑄模為止。
接下來(lái)，如果需要，經(jīng)過(guò)任意數(shù)量的包括浸涂、噴霧、真空/汽化沉積等等多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程外鑄模芯和墊圈部件。這個(gè)步驟在部件上產(chǎn)生(絕緣)覆蓋層，繞組最終纏繞在部件頂上。
圖17c是裝置1710另一實(shí)施例的截面圖，展示了彎曲的(半球形)墊圈部件1713和互補(bǔ)芯1711的使用。在這個(gè)實(shí)施例中，選擇墊圈部件1713的曲率以接近于芯1711部分的曲率，至少在它的內(nèi)表面上。這個(gè)實(shí)施例在使用具有更多圓形(和較少矩形)的截面時(shí)是有用的。在一個(gè)變形中，為了避免不得不提供扁平墊圈的常規(guī)機(jī)械加工，應(yīng)用了公知的Belleville墊圈；也就是說(shuō)，裝配器僅僅選擇預(yù)制的Belleville墊圈并使用例如先前所述的膠合劑1716連接到芯。正如在圖17a-17b的實(shí)施例那樣，如果需要，裝配可以被外鑄模，并且最后以期望型號(hào)和數(shù)量的繞組1712纏繞。正如先前實(shí)施例所述的那樣，墊圈1713的厚度1715也影響裝置1710的飽和度和電感特性；然而，由于墊圈的曲率，磁致彈性是稍微不同的。
圖17d是電感裝置1720的另一實(shí)施例的透視圖，其中兩個(gè)平面控制部件1723a，1723b被分配在環(huán)面芯1721的對(duì)立面上。正如可以理解到的，可以使用具有任一形狀芯的這種結(jié)構(gòu)(包括例如圖17c的芯1711和圓形部件1713)。這兩個(gè)部件1723在物理特性上(尺寸，厚度，滲透性，等)可以完全類似，或者為了把不對(duì)稱性引入裝置的磁通量圖形中，可選擇地在一個(gè)多個(gè)特性上類似。例如，與另一部分相比，希望早于電流升高期間飽和第一部件1723a和/或芯1721的第一部分；在這種情況下，可以使用較薄的墊圈1723a作為第一部件1723a，而使用相對(duì)較厚的墊圈作為第二部件1723b。與圖17d的安排一致，可以使用許多其它這樣的變化(包括那些先前所述的關(guān)于圖17a-17b的單墊圈實(shí)施例)。
正如另一個(gè)可替換的，使用在機(jī)械領(lǐng)域公知型號(hào)的彈簧墊圈，正如在圖17e中所示。彈簧墊圈基本上是非平面的，但沒(méi)有縫隙。因此，墊圈在高度上作為極角的函數(shù)在表面上進(jìn)行變化。相應(yīng)地，當(dāng)置于最接近芯時(shí)，彈簧墊圈在墊圈1733和芯1731之間提供一系列的斷續(xù)接觸點(diǎn)1737。然后以基本上連續(xù)的方式，或可選地以孤立的方式(例如，與前述的接觸點(diǎn)1737一致，其中最高密度繞組發(fā)生在墊圈1733的“穴”1738中)在芯和墊圈上纏繞繞組(沒(méi)有示出)。
還應(yīng)該理解到，與前述實(shí)施例一致，可以使用平面間隙或裂開(kāi)的墊圈。該縫隙可以置于最接近芯中縫隙的位置，或可選地，在遠(yuǎn)離縫隙的另一極角。
此外，在某些應(yīng)用中可以使用非平面裂開(kāi)的縫隙，其中在墊圈縫隙的第一側(cè)的墊圈材料和另外一側(cè)上的墊圈材料之間在高度上有不同，正如在機(jī)械領(lǐng)域中公知的。因此，當(dāng)這樣的墊圈置于芯的一個(gè)面上時(shí)，它出現(xiàn)了不平的表面，因而在裝置上引起了在作為極角的函數(shù)的磁通量圖形中的梯度。繞組僅僅選擇性地纏繞在某些區(qū)域上，并且甚至在墊圈下面的某些區(qū)域中纏繞(也就是說(shuō)，墊圈平面與芯的面不鄰接)。
在另一實(shí)施例中(圖17f)，在環(huán)面芯的部分之間使用一個(gè)或多個(gè)墊圈或類似墊圈的結(jié)構(gòu)。在圖17f的示例性實(shí)施例中，芯1750包含兩個(gè)芯部分1751，1752。在圖示的實(shí)施例中，芯部分包括整個(gè)芯1750的一半，盡管可以使用其它關(guān)系，例如在此，兩個(gè)部分是整體的不等片斷。墊圈1753包含高滲透性鐵氧體墊圈，并且基本上置于兩個(gè)部分1751，1752之間。然而在鐵氧體的適當(dāng)位置上可以使用具有合適滲透性和物理特性的其它材料。
為了提供期望的磁耦合度，可以調(diào)整墊圈1753的內(nèi)和/或外徑和/或芯部分1751，1752。而且，例如在成疊的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)使用多墊圈1753可以改變裝置的磁特性。在這樣的結(jié)構(gòu)中，墊圈是類似的(也就是說(shuō)，相同的型號(hào)，尺寸，滲透性和材料)，或可替換的可以是不同種類的，例如在厚度，滲透度，或材料上變化。
而且，填充縫隙的材料被插入在墊圈1753單獨(dú)兩個(gè)之間，或墊圈表面和芯部分之間，以便控制這些縫隙的磁特性?？梢允褂脦Ш?或膠合劑以固定不同部件之間的空間關(guān)系，可以是在電子領(lǐng)域公知型號(hào)的外密封劑。然而因?yàn)樗臋C(jī)械強(qiáng)度，通常優(yōu)選地使用膠合劑。
此外，應(yīng)該理解到，可選地可以對(duì)圖17f的裝置產(chǎn)生裂隙，正如在圖17f中所示的那樣，在兩個(gè)芯部分1751，1752的一個(gè)或兩者上都形成縫隙。雖然可以在芯1750被切斷之后或者在之前形成縫隙，但是在單件芯形成兩個(gè)芯部件1751，1752之前最容易形成。由于芯部分實(shí)際上是彼此自由的，對(duì)于彼此來(lái)說(shuō)能旋轉(zhuǎn)該部分(并且因他們的縫隙)，因而如果需要，可以在彼此之間具有縫隙偏移?？蛇x地，為了獲得渴望的磁/電性能，如果需要，縫隙可以在墊圈部件1753中形成。通過(guò)給定的當(dāng)前公開(kāi)，普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到縫隙和縫隙布置的許多不同組合。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到雖然通過(guò)一種方法的特定順序步驟描述了本發(fā)明的某些方面，這些描述僅僅是本發(fā)明較寬方法的示范，并且可以根據(jù)特定應(yīng)用的需求進(jìn)行修改。在某些環(huán)境下某些步驟可以不必要或可選地來(lái)實(shí)施。此外，某些步驟或功能可以添加到公開(kāi)的實(shí)施例中，或者可以改變兩個(gè)或多個(gè)步驟的執(zhí)行順序。所有這樣的變化在這里都被認(rèn)為是包括在此所公開(kāi)和要求的本發(fā)明權(quán)利之內(nèi)。
正如應(yīng)用到不同的實(shí)施例中一樣，雖然上述詳細(xì)描述顯示、描述并指出了的本發(fā)明的新穎性特征，應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)圖示裝置或處理在形式和細(xì)節(jié)上做出各種省略、替換、和改變。前面的描述是執(zhí)行當(dāng)前預(yù)期的本發(fā)明的最好模式。這個(gè)描述決不意味著受限制，而是應(yīng)該作為本發(fā)明概括原理的示范。本發(fā)明的范圍應(yīng)該參考權(quán)利要求來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種電感裝置，包含具有在其中形成有縫隙的磁透芯；至少一個(gè)置于最接近所述芯位置上的繞組；和至少一個(gè)置于最接近所述縫隙位置上的基本上平面的磁透部件；其中所述至少一個(gè)可透性部件和芯合作來(lái)提供作為電流函數(shù)的期望電感特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電感裝置，其中所述至少一個(gè)磁透部件包含金屬合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電感裝置，其中在離所述縫隙的規(guī)定距離上放置所述繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電感裝置，其中所述縫隙包含基本上的“V”型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電感裝置，其中所述電感特性包含與第一狀態(tài)相關(guān)的電感值，該電感值基本上大于與第二狀態(tài)相關(guān)的電感值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的電感裝置，其中所述裝置適合于用在電信電路中，并且所述第一狀態(tài)包含“掛機(jī)”電流，和上述第二狀態(tài)包含“摘機(jī)”電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電感裝置，其中放置所述至少一個(gè)基本上平面的部件以便與所述部件平面垂直的向量基本上平行于所述芯的中心軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的電感裝置，其中所述的至少一個(gè)基本上平面的部件包含扁平且基本上環(huán)形的墊圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的電感裝置，其中所述至少一個(gè)基本上平面的部件包含具有彎曲內(nèi)表面的基本上環(huán)形的墊圈，所述內(nèi)表面置于最接近所述芯的至少一個(gè)面的位置上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的電感裝置，其中所述實(shí)質(zhì)上環(huán)形的墊圈包含Belleville墊圈。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的電感裝置，其中所述至少一個(gè)基本上平面的磁透部件包含置于最接近所述縫隙并且在所述芯部件各自對(duì)立面上的兩個(gè)部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的電感裝置，其中所述兩個(gè)基本上平面的部件的每一個(gè)包含扁平且基本上環(huán)形的墊圈，所述墊圈在至少一個(gè)方面彼此不相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的電感裝置，其中所述至少一個(gè)方面包含厚度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的電感裝置，其中所述至少一個(gè)方面包含導(dǎo)磁率。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的電感裝置，其中所述基本上平面的部件包含具有至少第一和第二層的多層裝置，所述第一層具有不同于第二層的至少一個(gè)特性。
16.一種制造受控電感裝置的方法，包含提供具有延伸通過(guò)其至少一部分的縫隙的磁透環(huán)形芯；在最接近所述縫隙和芯的位置上放置磁透部件；和在所述芯和所述部件的周圍纏繞多個(gè)傳導(dǎo)線匝。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述放置步驟包含在至少(i)所述芯的面(ii)所述部件的配對(duì)面之一上放置膠合劑；和把所述可透性部件置于最接近所述芯的位置上以便所述膠合劑把上述部件搭接到所述芯上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包含在所述纏繞動(dòng)作之前在聚合物之內(nèi)密封所述芯的至少一部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，進(jìn)一步包含在所述纏繞動(dòng)作之前在聚合物之內(nèi)密封所述部件的至少一部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進(jìn)一步包含在最靠近所述縫隙和所述芯的位置上放置第二磁透部件，所述纏繞多個(gè)線匝的動(dòng)作還包圍所述第二部件的至少一部分。
21.一種適合于用在電信電路中的電感裝置，所述裝置具有受控電感特性，包含具有一個(gè)在其內(nèi)形成有縫隙的磁透環(huán)形芯；適用于磁橋接至少所述縫隙一部分的至少一個(gè)磁透部件；和至少一個(gè)纏繞在所述芯和所述至少一個(gè)可透部件上的繞組；其中所述電感特性包含與“掛機(jī)”電流相關(guān)的電感值基本上大于與“摘機(jī)”電流相關(guān)的電感值。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中所述至少一個(gè)部件由磁透材料且以第一預(yù)定結(jié)構(gòu)形成；和所述縫隙形成在第二預(yù)定結(jié)構(gòu)內(nèi)；所述第一和第二預(yù)定結(jié)構(gòu)和所述材料合作來(lái)提供所述電感特性。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的裝置，其中所述第一預(yù)定結(jié)構(gòu)包含基本上環(huán)型的部件，并且所述第二預(yù)定結(jié)構(gòu)包含特定的縫隙寬度和形狀。
24.一種電信裝置，具有用于與外部電話線接口的第一端口；用于在所述第一端口和第一用戶裝置之間傳送第一信號(hào)的第二端口；用于在所述第一端口和第二用戶裝置之間傳送第二信號(hào)的第三端口；和濾波器電路，所述濾波器電路適合于選擇性地阻塞所述第一信號(hào)被傳送到所述第二端口，所述濾波器電路包含具有電感特性的至少一個(gè)環(huán)型芯裝置，該電感特性至少部分由置于靠近所述至少一個(gè)環(huán)型芯位置上的磁透部件的厚度決定，其中上述電感特性包含與“掛機(jī)”電流相關(guān)的電感值基本上大于與“摘機(jī)”電流相關(guān)的電感值。
25.一種電感裝置，包含具有在其內(nèi)形成有縫隙的磁透芯；在最靠近所述芯的位置上放置的至少一個(gè)繞組；和在最靠近所述縫隙位置上放置的至少一個(gè)磁透部件；其中所述至少一個(gè)可透性部件和芯合作以提供作為電流函數(shù)的期望電感特性，所述電感特性包括所述至少一個(gè)部件在其飽和的比率，該比率至少部分地與所述至少一個(gè)部件的厚度有關(guān)。
26.一種低成本電感裝置，包含具有在其內(nèi)形成有縫隙的磁透且基本上環(huán)型的芯；至少一個(gè)在最靠近所述縫隙的位置上放置且使用膠合劑與所述芯的至少一個(gè)面搭接的基本上平面的墊圈，所述至少一個(gè)墊圈具有磁可透性且具有選擇的厚度，所述選擇的厚度至少部分地在掛機(jī)和摘機(jī)狀態(tài)之間的電流變化期間決定飽和比率；和其中所述至少一個(gè)可透性部件和芯合作以提供作為上述電流函數(shù)的期望電感特性。
27.一種電感裝置，包含具有在其內(nèi)形成有縫隙的磁可透性芯，所述芯具有一截面，該截面在其外圍至少部分地成圓形靠近于所述芯的至少第一側(cè)；在最靠近所述第一面和所述縫隙的位置上放置至少一個(gè)磁透部件，所述部件具有含至少一個(gè)彎曲區(qū)域的內(nèi)表面，所述彎曲區(qū)域基本上適合與所述芯的至少部分成圓形的外圍合作以提供它們之間的封閉耦合；和纏繞所述芯和所述部件的至少一部分的多個(gè)繞組線匝；其中所述至少一個(gè)可透性部件和芯合作以提供作為電流函數(shù)的期望電感特性。
28.一種電感裝置，包含包含第一和第二基本上分離的芯部分的磁透芯；和至少部分置于所述第一和第二芯部分之間的至少一個(gè)磁透部件；其中所述至少一個(gè)可透性部件和芯合作以提供作為電流函數(shù)的期望電感特性。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的裝置，其中所述芯的形狀基本上是環(huán)型的，并且所述第一和第二部分包含由平行于所述芯的主要面的相交所述芯的面決定的部分。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的裝置，其中所述至少一個(gè)部件包含基本上置于所述芯的所述第一和第二部分之間位置上的至少一個(gè)類似墊圈的環(huán)型部件。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中所述芯部分和所述類似墊圈部件中至少之一包含基本上在徑向上在其內(nèi)形成的縫隙。
全文摘要
用低成本制造的具有受控芯飽和度的改進(jìn)電感裝置提供了期望的電感特性。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了具有可變形狀的縫隙的壺形芯。所述可變形狀的縫隙慮及了在低dc電流時(shí)的高電感和在較高dc電流時(shí)的較低電感的“步進(jìn)”電感圖形，例如相應(yīng)于在普通電信線路中呼叫ID功能的掛機(jī)和摘機(jī)狀態(tài)。在其它實(shí)施例中，公開(kāi)了用于受控飽和度裝置以顧及可選擇地控制芯的飽和度的單一和多線軸鼓形鐵芯裝置。公開(kāi)了使用前述電感裝置的示例性信號(hào)狀態(tài)電路(例如，動(dòng)態(tài)受控低－電容DSL濾波器)，和制造電感裝置的有效成本方法。還公開(kāi)了改進(jìn)的有間隙環(huán)形裝置和制造的相關(guān)方法的各種實(shí)施例。
文檔編號(hào)H01F37/00GK1641805SQ20041009516
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月17日
發(fā)明者C·沃斯, L·斯克里樸卡 申請(qǐng)人:美商·帕斯脈沖工程有限公司