扼流線圈和包括該扼流線圈的電源裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種扼流線圈和包括該扼流線圈的電源裝置，所述扼流線圈包括：芯部，具有第一支腿和第二支腿；繞組部，具有圍繞第一支腿纏繞的第一線圈和圍繞第二支腿纏繞的第二線圈；分區(qū)壁，將繞組部劃分為多個繞組區(qū)域。
【專利說明】扼流線圈和包括該扼流線圈的電源裝置
[0001] 本申請要求于2013年8月30日提交到韓國知識產(chǎn)權(quán)局的第10-2013-0104098號 韓國專利申請的權(quán)益，所述韓國專利申請的公開內(nèi)容通過引用被包含于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種具有減少的寄生電容的扼流線圈和包括該扼流線圈的電源裝置。

【背景技術(shù)】
[0003]近來，在平板顯示器（FPD)(諸如液晶顯示器（IXD)、等離子顯示器（PDP)、有機發(fā) 光二極管（OLED))的領(lǐng)域中，這些產(chǎn)品已經(jīng)變得更小、更纖薄，并且其處理速度也已經(jīng)提 高。在這些情況下，來自電磁波的噪聲可能導(dǎo)致在這些裝置中發(fā)生各種問題。
[0004] 一般地，顯示裝置、打印機以及其他電動/電子裝置采用用于向其供應(yīng)電力的開 關(guān)模式電源（SMPS)。
[0005]SMPS是一種將外部供應(yīng)的電力轉(zhuǎn)換成在各種類型的電動/電子裝置(諸如計算 機、TV、無線通信裝置等）中可使用的電力的模塊化電源裝置。SMPS用于通過使用半導(dǎo)體器 件的開關(guān)和變壓器的電力轉(zhuǎn)換功能將家用電力轉(zhuǎn)換成各種電子裝置所需要的高效率/高 品質(zhì)電力。
[0006] 然而，在操作中，SMPS伴隨有進行開關(guān)操作時由電磁干擾（EMI)導(dǎo)致產(chǎn)生的各種 噪聲。
[0007] 具體地，平板顯示器可具有由以開關(guān)方式操作的電力轉(zhuǎn)換器、圖像板、半導(dǎo)體器件 等在平板顯示器中產(chǎn)生的相對大量的電磁噪聲，因此，在平板顯示器中使用各種類型的EMI 濾波器，以抑制電磁波噪聲。
[0008]電磁波噪聲可主要被分為傳導(dǎo)發(fā)射（CE)和福射發(fā)射（RE)，傳導(dǎo)發(fā)射（CE)和福射 發(fā)射（RE)中的每一種均可進一步被分為差模噪聲和共模噪聲。用于降低差模噪聲的EMI 濾波器通常使用常模扼流圈和X-電容器，而用于降低共模噪聲的EMI濾波器通常使用共模 扼流圈和Y-電容器。
[0009] 具體地，隨著SMPS的操作速度的升高，可能會過度地出現(xiàn)高頻帶(近似IMHz或者 更高）中的EMI噪聲，用于高頻的共模扼流線圈通常被用于衰減高頻帶中的噪聲。
[0010] 一般的環(huán)型共模扼流圈具有高的寄生電容，使得諧振頻率分布低。因此，在高頻帶 和低頻帶需要單獨的共模扼流圈。這是在配置簡單的EMI電路方面存在的缺點。另外，這 需要人工干預(yù)，所以生產(chǎn)率降低并且不能保持產(chǎn)品質(zhì)量。
[0011][現(xiàn)有技術(shù)文獻]
[0012](專利文獻1)第2006-0071170號韓國專利特許公開
[0013](專利文獻2)第1994-325945號日本專利特許公開


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本公開的一方面可提供一種具有減少的寄生電容的扼流線圈。
[0015] 本公開的一方面還可提供一種可被自動纏繞的扼流線圈，因此，可增加產(chǎn)品收得 率并節(jié)約制造成本。
[0016] 本公開的一方面還可提供一種具有高的諧振頻率的EMI濾波器，以適用于高頻帶 和低頻帶。
[0017] 根據(jù)本公開的一方面，一種扼流線圈可包括：芯部，具有第一支腿和第二支腿；繞 組部，具有圍繞第一支腿纏繞的第一線圈和圍繞第二支腿纏繞的第二線圈；分區(qū)壁，將所述 繞組部劃分為多個繞組區(qū)域。
[0018] 所述繞組部可具有沿著垂直于第一支腿和第二支腿的第一軸向纏繞的第一線圈 和第二線圈中的至少一種。
[0019] 所述繞組部可具有沿著平行于第一支腿和第二支腿的第二軸向纏繞的第一線圈 和第二線圈中的至少一種。
[0020] 第一線圈和第二線圈中的至少一種在第一繞組區(qū)域中沿著第一軸向纏繞的第一 匝數(shù)可以不同于第一線圈和第二線圈中的至少一種在第二繞組區(qū)域中沿著第一軸向纏繞 的第二匝數(shù)。
[0021] 第一線圈和第二線圈中的至少一種在第一繞組區(qū)域中沿著第二軸向纏繞的第一 匝數(shù)可以不同于第一線圈和第二線圈中的至少一種在第二繞組區(qū)域中沿著第二軸向纏繞 的第二匝數(shù)。
[0022] 所述分區(qū)壁可包括：第一分區(qū)壁，將第一線圈纏繞的區(qū)域劃分為多個區(qū)域；第二 分區(qū)壁，將第二線圈纏繞的區(qū)域劃分為多個區(qū)域。
[0023] 在第一繞組區(qū)域中纏繞的第一線圈和在第二繞組區(qū)域中纏繞的第一線圈可穿過 第一分區(qū)壁而連續(xù)，在第一繞組區(qū)域中纏繞的第二線圈和在第二繞組區(qū)域中纏繞的第二線 圈可穿過第二分區(qū)壁而連續(xù)。
[0024] 沿著第二軸向的第一繞組區(qū)域的長度可以不同于沿著第二軸向的第二繞組區(qū)域 的長度。
[0025] 根據(jù)本公開的另一方面，一種電源裝置可包括：電力輸入單元，用于供應(yīng)輸入電 力；EMI濾波器單元，消除來自所述輸入電力的噪聲；轉(zhuǎn)換器單元，對從EMI濾波器單元供 應(yīng)的電力進行轉(zhuǎn)換，其中，所述EMI濾波器單元包括：芯部，具有第一支腿和第二支腿；繞組 部，具有圍繞第一支腿纏繞的第一線圈和圍繞第二支腿纏繞的第二線圈；分區(qū)壁，將所述繞 組部劃分為多個繞組區(qū)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 結(jié)合附圖，從下面對本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述中，本公開的以上和其它方面、特 點及其它優(yōu)點將變得更加清楚地被理解，附圖中：
[0027] 圖1是平板顯示器的框圖；
[0028] 圖2是一般的EMI濾波器的電路圖；
[0029] 圖3A至圖3C是示出一般的共模扼流線圈的視圖；
[0030] 圖4A至圖4C是示出圖3中所示的共模扼流線圈中的寄生電容的視圖；
[0031] 圖5A至圖5C是示出根據(jù)本公開的示例性實施例的共模扼流線圈的視圖；
[0032] 圖6A至圖6C是示出圖5中所示的共模扼流線圈中的寄生電容的視圖；
[0033] 圖7A和圖7B是示出根據(jù)本公開的其它示例性實施例纏繞的線圈的視圖；
[0034] 圖8A和圖8B是示出根據(jù)本公開的其它示例性實施例纏繞的線圈的視圖；
[0035] 圖9是示出具有未劃分區(qū)域的扼流線圈的阻抗特性和具有劃分繞組區(qū)域的扼流 線圈的阻抗特性的曲線圖；
[0036] 圖10是采用根據(jù)本公開的示例性實施例的扼流線圈作為EMI濾波器的電路圖；
[0037] 圖11是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)從EMI濾波器測量EMI的結(jié)果的曲線圖；
[0038] 圖12是示出采用根據(jù)本公開的示例性實施例的扼流線圈從HMI濾波器測量HMI 的結(jié)果的曲線圖。

【具體實施方式】
[0039] 以下，將參照附圖來對本公開的示例性實施例進行詳細(xì)地描述。然而，本發(fā)明可以 以許多不同的形式實施，并且不應(yīng)該被理解為局限于在此所闡述的實施例。更確切地說，提 供所述實施例是為了使本公開將是徹底的和完全的，并將本發(fā)明的范圍充分地傳達給本領(lǐng) 域的技術(shù)人員。在附圖中，為了清晰可能會夸大元件的形狀和尺寸，并且將始終使用相同的 標(biāo)號來表示相同或相似的元件。
[0040] 圖1是平板顯示器的框圖。
[0041] 參照圖1，平板顯示器可包括電力質(zhì)量管理單元、電力轉(zhuǎn)換單元和負(fù)載。
[0042] 所述負(fù)載可包括發(fā)光二極管。
[0043] 所述電力轉(zhuǎn)換單元可包括整流級、相位補償單元和開關(guān)模式DC/DC轉(zhuǎn)換器。例如， 開關(guān)模式DC/DC轉(zhuǎn)換器可包括反激轉(zhuǎn)換器，并可采用各種隔離轉(zhuǎn)換器拓?fù)洹?br> [0044] 由于在DC/DC轉(zhuǎn)換器中的電流和電壓突然發(fā)生變化，所以會出現(xiàn)大量的電磁干擾 (EMI)，并且圖像模式和半導(dǎo)體器件會被制造得更小和更快。
[0045]為了抑制EMI，可以在整流器前面設(shè)置EMI濾波器。
[0046] 圖2示出一般的EMI濾波器。
[0047] 參照圖2，EMI濾波器可包括用于低頻的CM洪模）扼流圈10和用于高頻的CM扼 流圈20,以分別衰減低頻帶和高頻帶中的噪聲。
[0048]EMI濾波器需要兩個磁性元件，使得單價和體積增加。
[0049] 圖3A至圖3C示出一般的共模扼流線圈。
[0050] 參照圖3A，共模扼流線圈可包括芯部32和繞組部35。
[0051] 圖3B是圖3A中所示出的共模扼流線圈的剖視圖。
[0052] 芯部32可包括第一支腿33和第二支腿34。線圈圍繞第一支腿33和第二支腿34 纏繞。
[0053] 繞組部35可包括第一線圈35-1和第二線圈35-2。
[0054] 圖3C示出了第一線圈35-1圍繞共模扼流線圈的第一支腿33的纏繞順序。
[0055] 圖4A至圖4C示出了圖3中所示的共模扼流線圈中的寄生電容。
[0056] 圖4A是圖3C的A部分的放大視圖。
[0057] 如圖4A中所示，在相鄰的線圈之間存在寄生電容C。
[0058] 圖4B是圖3C的A部分中的寄生電容的模型的視圖。
[0059] 這里，寄生電容的值可通過為每個區(qū)域建模而表現(xiàn)出來。
[0060] 圖4C示出了在每個區(qū)域中建模的結(jié)合寄生電容。
[0061] 如圖4C中所示，在各個區(qū)域中的寄生電容CpC2和C3并聯(lián)連接，并且在各個區(qū)域 中的寄生電容可以如下計算：
[0062][數(shù)學(xué)表達式1]
[0063] Ctotal=CAQ^C3
[0064] 從數(shù)學(xué)表達式1中可見，隨著纏繞線圈的匝數(shù)增加，并聯(lián)產(chǎn)生的寄生電容增大，因 此總的寄生電容也增大。
[0065] 圖5A至圖5C是示出根據(jù)本公開的示例性實施例的共模扼流線圈的視圖。
[0066] 參照圖5A，共模扼流線圈可包括芯部110、繞組部120和130、以及分區(qū)壁140和 150。
[0067] 圖5B是圖5A中所示的共模扼流線圈的剖視圖。
[0068] 芯部110可包括第一支腿112和第二支腿114。線圈圍繞第一支腿112和第二支 腿114纏繞。這里，第一線圈120所纏繞的支腿被定義為第一支腿112,第二線圈130所纏 繞的支腿被定義為第二支腿114。
[0069] 繞組部120和130可包括第一線圈120和第二線圈130。
[0070] 如圖5A至圖5C中所示，第一線圈120可沿著第一軸向纏繞。這里，第一軸向是指 垂直于第一支腿112和第二支腿114的方向。
[0071] 另外，第二線圈130可以沿著第一軸向纏繞。
[0072] 如圖5A至圖5C中所示，第一線圈120可圍繞第二軸向纏繞。這里，第二軸向是指 平行于第一支腿112和第二支腿114的方向。
[0073] 另外，第二線圈130可以沿著第二軸向纏繞。
[0074] 分區(qū)壁可將繞組部劃分為多個繞組區(qū)域。
[0075] 具體地，第一分區(qū)壁140可將第一線圈120纏繞的區(qū)域劃分為多個繞組區(qū)域。
[0076] 參照圖5B，第一分區(qū)壁140可將第一線圈120纏繞的區(qū)域劃分為三個繞組區(qū)域I、 II和III。
[0077] 例如，通過兩個第一分區(qū)壁140-1和140-2,第一線圈120纏繞的區(qū)域可被劃分為 三個區(qū)域(第一繞組區(qū)域I、第二繞組區(qū)域II和第三繞組區(qū)域III)。
[0078] 盡管區(qū)域被劃分為繞組區(qū)域I、II和III，但是第一線圈120可穿過第一分區(qū)壁 140-1和140-2而連續(xù)。
[0079] 具體地，第二分區(qū)壁150可將第二線圈130纏繞的區(qū)域劃分為多個繞組區(qū)域。
[0080] 參照圖5B，第分區(qū)壁150可將第二線圈130纏繞的區(qū)域劃分為三個繞組區(qū)域1、11 和III。
[0081] 例如，通過兩個第二分區(qū)壁150-1和150-2,第二線圈130纏繞的區(qū)域可被劃分為 三個區(qū)域(第一繞組區(qū)域I、第二繞組區(qū)域II和第三繞組區(qū)域III)。
[0082] 盡管區(qū)域被劃分為繞組區(qū)域I、II和III，但是第二線圈130可穿過第二分區(qū)壁 150-1和150-2而連續(xù)。
[0083] 圖5C示出了第一線圈120圍繞共模扼流線圈的第一支腿112的纏繞順序。
[0084] 圖6A至圖6C示出圖5中所示的共模扼流線圈中的寄生電容。
[0085] 圖6A是圖5C的B部分的放大視圖。
[0086] 如圖6A中所示，在相鄰的線圈之間存在寄生電容C。
[0087] 應(yīng)該注意的是，僅有纏繞在第一繞組區(qū)域I中的線圈的末端部分和纏繞在第二繞 組區(qū)域II中的線圈的末端部分彼此連接，而纏繞在第一繞組區(qū)域I中的線圈的其它部分和 纏繞在第二繞組區(qū)域II中的線圈的其它部分則通過第一分區(qū)壁被分開。
[0088] 圖6B是圖5C的B部分的寄生電容的模型視圖。
[0089] 這里，寄生電容的值可以通過為每個區(qū)域建模而表現(xiàn)出來。
[0090] 如圖6B中所示，第一繞組區(qū)域I中的寄生電容和第二繞組區(qū)域II中的寄生電容 串聯(lián)連接。另外，第二繞組區(qū)域II中的寄生電容和第三繞組區(qū)域III中的寄生電容串聯(lián)連 接。
[0091] 圖6C示出了在每個區(qū)域中建模的結(jié)合寄生電容。
[0092] 如圖6C中所示，在各個區(qū)域中的寄生電容Q、C2和C3串聯(lián)連接，并且這些區(qū)域中 的寄生電容可以如下計算：
[0093] [數(shù)學(xué)表達式2]
[0094] IZCtotal=IZC1HZC2+!/^
[0095] 從數(shù)學(xué)表達式2中可見，隨著由分區(qū)壁分開的繞組區(qū)域的數(shù)量的增加，串聯(lián)產(chǎn)生 的寄生電容減小，因此，寄生電容的總量可以被減小。
[0096] 也就是說，根據(jù)本公開的示例性實施例的扼流線圈可減少線圈之間的雜散電容。 因此，第一諧振頻率可移動到共模扼流的阻抗曲線中的高頻帶。因此，根據(jù)本公開的示例 性實施例的共模扼流可使阻抗的帶寬變寬，從而可有效地消除第一諧振頻帶之后的EMI噪 聲。
[0097] 圖7A和圖7B示出了根據(jù)本公開的另一示例性實施例的纏繞線圈的方法。
[0098] 從數(shù)學(xué)式2中可見，總電容Cttrtal的值小于在繞組區(qū)域中產(chǎn)生的寄生電容之中的最 小的寄生電容。
[0099] 這里，即使其它區(qū)域的寄生電容的水平很高，通過將繞組區(qū)域的寄生電容設(shè)計為 低的，總寄生電容也可以小于繞組區(qū)域的寄生電容。
[0100] 圖7A示出了均勻纏繞的線圈的寄生電容。
[0101] 在圖7A中，寄生電容可如下計算：
[0102] [數(shù)學(xué)表達式3]
[0103]i/cPtotall=i/cpl+i/cp2+i/cp3
[0104] 圖7B示出了非均勻纏繞的線圈的寄生電容。
[0105] 參照圖7B，在第一繞組區(qū)域中沿著第一軸向纏繞的線圈的第一匝數(shù)可以不同于在 第二繞組區(qū)域中沿著第一軸向纏繞的線圈的第二匝數(shù)。作為示例，第二匝數(shù)可以大于第一 匝數(shù)。
[0106] 在圖7B中，寄生電容可如下計算：
[0107] [數(shù)學(xué)表達式4]
[0108] l/CPtotal2J/Cp4+l/Cp5+l/Cp6
[0109] 因為總的寄生電容小于線圈非均勻地纏繞的第一繞組區(qū)域中的寄生電容或者第 三繞組區(qū)域中的寄生電容，所以與圖7A中所示的纏繞方法相比，圖7B中所示的方法可進一 步減小寄生電容。
[0110] 圖8A和圖8B示出了根據(jù)本公開的另一示例性實施例的纏繞線圈的方法。
[0111] 圖8A示出了均勻纏繞的線圈的寄生電容。
[0112] 在圖8A中，寄生電容可如下計算：
[0113][數(shù)學(xué)表達式5]
[0114] l/CPtotall=l/Cpl+l/Cp2+l/Cp3
[0115] 圖8B示出了非均勻纏繞的線圈的寄生電容。
[0116] 參照圖8B，在第一繞組區(qū)域中沿著第二軸向纏繞的線圈的第一匝數(shù)可以不同于在 第二繞組區(qū)域中沿著第二軸向纏繞的線圈的第二匝數(shù)。作為示例，第二匝數(shù)可以大于第一 匝數(shù)。
[0117] 在圖8B中，寄生電容可如下計算：
[0118][數(shù)學(xué)表達式6]
[0119] l/CPtotal2=l/Cp4+l/Cp5+l/Cp6
[0120] 因為總的寄生電容低于線圈非均勻地纏繞的第一繞組區(qū)域中的寄生電容或者第 三繞組區(qū)域中的寄生電容，所以與圖8A中所示的纏繞方法相比，圖8B中所示的方法可進一 步減小寄生電容。
[0121] 這里，沿著第二軸向的第一繞組區(qū)域的長度可不同于沿著第二軸向的第二繞組區(qū) 域的長度。另外，沿著第二軸向的第二繞組區(qū)域的長度可比沿著第二軸向的第一繞組區(qū)域 的長度長。
[0122] 圖9是示出具有未劃分區(qū)域的扼流線圈的阻抗特性和具有劃分繞組區(qū)域的扼流 線圈的阻抗特性的曲線圖。
[0123] 從圖9中可見，根據(jù)本公開的示例性實施例的具有劃分繞組區(qū)域的扼流線圈的阻 抗特性可被改善。
[0124] 表1示出了根據(jù)繞組區(qū)域劃分的寄生電感Lm、漏電感Lk和寄生電容Cp。
[0125] [表1]
[0126]

【權(quán)利要求】
1. 一種扼流線圈，包括： 芯部，具有第一支腿和第二支腿； 繞組部，具有圍繞第一支腿纏繞的第一線圈和圍繞第二支腿纏繞的第二線圈； 分區(qū)壁，將所述繞組部劃分為多個繞組區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的扼流線圈，其中，所述繞組部具有沿著垂直于第一支腿和第 二支腿的第一軸向纏繞的第一線圈和第二線圈中的至少一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的扼流線圈，其中，所述繞組部具有沿著平行于第一支腿和第 二支腿的第二軸向纏繞的第一線圈和第二線圈中的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的扼流線圈，其中，第一線圈和第二線圈中的至少一種在第一 繞組區(qū)域中沿著第一軸向纏繞的第一匝數(shù)不同于第一線圈和第二線圈中的至少一種在第 二繞組區(qū)域中沿著第一軸向纏繞的第二匝數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的扼流線圈，其中，第一線圈和第二線圈中的至少一種在第一 繞組區(qū)域中沿著第二軸向纏繞的第一匝數(shù)不同于第一線圈和第二線圈中的至少一種在第 二繞組區(qū)域中沿著第二軸向纏繞的第二匝數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的扼流線圈，其中，所述分區(qū)壁包括： 第一分區(qū)壁，將第一線圈纏繞的區(qū)域劃分為多個區(qū)域； 第二分區(qū)壁，將第二線圈纏繞的區(qū)域劃分為多個區(qū)域。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的扼流線圈，其中，在第一繞組區(qū)域中纏繞的第一線圈和在第 二繞組區(qū)域中纏繞的第一線圈穿過第一分區(qū)壁而連續(xù)，在第一繞組區(qū)域中纏繞的第二線圈 和在第二繞組區(qū)域中纏繞的第二線圈穿過第二分區(qū)壁而連續(xù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的扼流線圈，其中，沿著第二軸向的第一繞組區(qū)域的長度不同 于沿著第二軸向的第二繞組區(qū)域的長度。
9. 一種電源裝置，包括： 電力輸入單元，用于供應(yīng)輸入電力； EMI濾波器單元，消除來自所述輸入電力的噪聲； 轉(zhuǎn)換器單元，對從EMI濾波器單元供應(yīng)的電力進行轉(zhuǎn)換， 其中，所述EMI濾波器單元包括： 芯部，具有第一支腿和第二支腿； 繞組部，具有圍繞第一支腿纏繞的第一線圈和圍繞第二支腿纏繞的第二線圈； 分區(qū)壁，將所述繞組部劃分為多個繞組區(qū)域。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源裝置，其中，所述繞組部具有沿著垂直于第一支腿和第 二支腿的第一軸向纏繞的第一線圈和第二線圈中的至少一種。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源裝置，其中，所述繞組部具有沿著平行于第一支腿和第 二支腿的第二軸向纏繞的第一線圈和第二線圈中的至少一種。
【文檔編號】H01F27/30GK104425103SQ201410047186
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】晉和勛, 元載善, 李明哲, 韓昇昊, 金兌勛, 柳承完 申請人:三星電機株式會社