共模电感及滤波电路的制作方法

1.本发明涉及电感技术领域，具体涉及到一种共模电感及滤波电路。


背景技术：

2.现有共模电感绕线只包含零线和火线，在控制器极其复杂的电磁环境中，由于地线阻抗过低，多数情况下地线共模噪声会绕过共模电感，通过电源线等辐射出去，导致对共模噪声的抑制效果不明显，使得滤波电路滤除共模干扰的效果不理想。


技术实现要素：

3.本发明提供一种共模电感及滤波电路，可以避免地线共模噪声绕过共模电感，提高了滤波电路滤除共模干扰的能力。
4.第一方面，本发明提供一种共模电感，所述共模电感包括磁芯、地线绕组、至少一组火线绕组以及至少一组零线绕组；所述火线绕组以第一方向缠绕于所述磁芯上，用于与电源火线连接；所述零线绕组以所述第一方向缠绕于所述磁芯上，用于与电源零线连接；所述地线绕组以与所述第一方向相反的第二方向缠绕于所述磁芯上，用于与电源地线连接。
5.进一步地，所述火线绕组缠绕于所述磁芯上的一侧，所述零线绕组相对所述火线绕组缠绕于所述磁芯上的另一侧，所述地线绕组缠绕于所述磁芯上，且位于所述火线绕组和所述零线绕组之间。
6.进一步地，所述火线绕组缠绕于所述磁芯上的一侧，所述地线绕组相对所述火线绕组缠绕于所述磁芯上的另一侧，所述零线绕组缠绕于所述磁芯上，且位于所述火线绕组和所述地线绕组之间。
7.进一步地，包括三个所述火线绕组和一个所述零线绕组。
8.进一步地，三个所述火线绕组分别为第一火线绕组、第二火线绕组以及第三火线绕组；所述第一火线绕组和所述第二火线绕组均缠绕于所述磁芯上的一侧，所述第三火线绕组和所述零线绕组相对于所述第一火线绕组和所述第二火线绕组缠绕于所述磁芯上的另一侧，所述地线绕组缠绕于所述磁芯上且位于所述第二火线绕组和所述零线绕组之间。
9.进一步地，所述火线绕组、所述零线绕组以及所述地线绕组的线径和缠绕圈数均相同。
10.进一步地，所述火线绕组、所述零线绕组以及所述地线绕组的缠绕圈数均为五圈。
11.进一步地，还包括支撑座，所述支撑座上设有所述磁芯，且所述支撑座上还设有多个导线孔，所述火线绕组、所述零线绕组以及所述地线绕组的两端均与所述导线孔连接。
12.第二方面，本发明还提供一种滤波电路，其包括上述任一项所述的共模电感，所述共模电感的火线绕组用于与电源火线连接，所述共模电感的零线绕组用于与电源零线连接，所述共模电感的地线绕组用于与电源地线连接。
13.进一步地，还包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容以及第六电容；所述第一电容和所述第四电容的两端分别与所述电源火线和所述电源零线连接，所述
第二电容和所述第五电容的两端分别与所述电源火线和所述电源地线连接，所述第三电容和所述第六电容的两端分别与所述电源零线和所述电源地线连接。
14.本发明公开的共模电感及滤波电路，在磁芯上以第一方向缠绕有火线绕组和零线绕组，以与第一方向相反方向的第二方向缠绕有地线绕组，使得共模干扰信号在流经地线时，也会经过共模电感，通过共模电感对包括地线共模噪声在内的共模干扰信号进行消耗，提高了滤除共模干扰的能力。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本发明第一实施例提供的共模电感的结构示意图；
17.图2是本发明第二实施例提供的共模电感的结构示意图；
18.图3是采用现有电感的滤波电路的电路图；
19.图4是本发明第一实施例提供的滤波电路的电路图；
20.图5是采用现有共模电感的滤波电路的差模插入损耗图；
21.图6是本发明第一实施例提供的滤波电路的差模插入损耗图；
22.图7是采用现有共模电感的滤波电路的共模插入损耗图；
23.图8是本发明第一实施例提供的滤波电路的共模插入损耗图。
24.附图标记：100、共模电感；10、磁芯；20、火线绕组；21、第一火线绕组；22、第二火线绕组；23、第三火线绕组；30、零线绕组；40、地线绕组；50、支撑座；60、导线孔。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
27.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
28.另外，本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式以及产品使用状态的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。此外，在附图中，结构相似或相同的结构是以相同标号表示。
29.参见图1至图8，图1是本发明第一实施例提供的共模电感100的结构示意图；图2是本发明第二实施例提供的共模电感100的结构示意图；图3是采用现有电感的滤波电路的电路图；图4是本发明第一实施例提供的滤波电路的电路图；图5是采用现有共模电感100的滤波电路的差模插入损耗图；图6是本发明第一实施例提供的滤波电路的差模插入损耗图；图7是采用现有共模电感100的滤波电路的共模插入损耗图；图8是本发明第一实施例提供的滤波电路的共模插入损耗图。
30.如图1所示，所述共模电感100包括磁芯10、地线绕组40、至少一组火线绕组20以及至少一组零线绕组30；所述火线绕组20以第一方向缠绕于所述磁芯10上，用于与电源火线l连接；所述零线绕组30以所述第一方向缠绕于所述磁芯10上，用于与电源零线n连接；所述地线绕组40以与所述第一方向相反的第二方向缠绕于所述磁芯10上，用于与电源地线pe连接。
31.其中，共模电感100包括一磁芯10和至少三个绕组，该三个绕组分别为火线绕组20、零线绕组30以及地线绕组40，火线绕组20用于与电源火线l连接，零线绕组30用于与电源地线pe连接，地线绕组40用于与电源地线pe连接。根据不同的电源，火线绕组20和零线绕组30的数量可以不同，例如，若连接的是单相电源，则可以包括一个火线绕组20和一个零线绕组30，若连接的是三相电源，则可以包括三个火线绕组20和一个零线绕组30。火线绕组20和零线绕组30以第一方向缠绕于磁芯10上，地线绕组40以第二方向缠绕于磁芯10上，且第一方向和第二方向相反，火线绕组20、零线绕组30以及地线绕组40缠绕在磁芯10上的位置可以是火线绕组20在一侧，零线绕组30相对火线绕组20缠绕在磁芯10上另一侧，地线绕组40位于火线绕组20和零线绕组30之间，也可以是火线绕组20在一侧，地线绕组40相对火线绕组20缠绕在磁芯10上的另一侧，零线绕组30位于火线绕组20和地线绕组40之间，具体缠绕方式在这里不做限定。另外，火线绕组20、零线绕组30以及地线绕组40的缠绕圈数和线径均相同。在将本发明所提供的共模电感100应用在滤波电路时，地线共模噪声可通过地线绕组40进入共模电感100，使得共模电感100对地线共模噪声进行消耗，提高滤波电路的滤波能力。
32.作为进一步的实施例，所述火线绕组20缠绕于所述磁芯10上的一侧，所述零线绕组30相对所述火线绕组20缠绕于所述磁芯10上的另一侧，所述地线绕组40缠绕于所述磁芯10上，且位于所述火线绕组20和所述零线绕组30之间。
33.作为进一步的实施例，所述火线绕组20缠绕于所述磁芯10上的一侧，所述地线绕组40相对所述火线绕组20缠绕于所述磁芯10上的另一侧，所述零线绕组30缠绕于所述磁芯10上，且位于所述火线绕组20和所述地线绕组40之间。
34.其中，如图1所示，火线绕组20缠绕在左侧，零线绕组30缠绕在右侧，地线绕组40缠绕在火线绕组20和地线绕组40之间，当然，也可以是零线绕组30缠绕在左侧，火线绕组20缠绕在右侧。图1箭头所指的方向为磁场方向。另外，火线绕组20也可以缠绕在磁芯10上的左侧，地线绕组40缠绕在磁芯10上的右侧，零线绕组30缠绕在火线与地线之间。需要注意的是，可以根据pcb板上地线的排线来设置火线绕组20、零线绕组30以及地线绕组40在磁芯10上的位置，例如，将火线绕组20设置在左侧，零线绕组30设置在右侧，地线绕组40设置在火线绕组20和零线绕组30之间。
35.作为进一步的实施例，包括三个所述火线绕组20和一个所述零线绕组30。
36.其中，共模电感100的磁芯10可以缠绕有五个绕组，分别为三个火线绕组20和一个零线绕组30以及一个地线绕组40，用于适配三相电源。
37.作为进一步的实施例，三个所述火线绕组20分别为第一火线绕组21、第二火线绕组22以及第三火线绕组23；所述第一火线绕组21和所述第二火线绕组22缠绕于所述磁芯10上的一侧，所述零线绕组30和所述第三火线绕组23相对于所述第一火线绕组21和所述第二火线绕组22缠绕于所述磁芯10上的另一侧，所述地线绕组40缠绕于所述磁芯10上且位于所述第二火线绕组22和零线绕组30之间。
38.其中，如图2所示，第一火线绕组21和第二火线绕组22缠绕于磁芯10上的左侧，零线绕组30和第三火线绕组23相对于第一火线绕组21和第二火线绕组22缠绕于磁芯10上的右侧，地线绕组40缠绕于磁芯10上且位于第二火线绕组22和零线绕组30之间。
39.作为进一步的实施例，所述火线绕组20、所述零线绕组30以及所述地线绕组40的线径和缠绕圈数均相同。
40.作为进一步的实施例，所述火线绕组20、所述零线绕组30以及所述地线绕组40的缠绕圈数均为五圈。
41.其中，火线绕组20、地线绕组40以及零线绕组30的缠绕圈数和线径均相同，缠绕圈数越多，共模电感100的电感值越大，用于调整滤波电路的谐振频率，优选地，火线绕组20、地线绕组40以及零线绕组30的缠绕圈数均为五圈。
42.作为进一步的实施例，还包括支撑座50，所述支撑座50上设有所述磁芯10，且所述支撑座50上还设有多个导线孔60，所述火线绕组20、所述零线绕组30以及所述地线绕组40的两端均与所述导线孔60连接。
43.其中，共模电感100固定在支撑座50上，支撑座50上设有偶数个导线孔60，用于与绕组的两端连接。如图1所示，火线绕组20、零线绕组30以及地线绕组40的两端均与导线孔60连接。
44.如图4所示，本发明还公开了一种滤波电路，其包括上述任一项所述的共模电感100，所述共模电感100的火线绕组20用于与电源火线l连接，所述共模电感100的零线绕组30用于与电源零线n连接，所述共模电感100的地线绕组40用于与电源地线pe连接。
45.其中，如图4所示，cm即为共模电感100，电源地线pe经过滤波电路后与机壳(地端)连接，共模干扰信号在流经地线时会经过共模电感100，共模电感100可以对地线共模噪声进行消耗，提高滤波电路的滤波能力。采用四端口网络分析仪测试分别测试图3和图4所示的滤波电路的9khz～300mhz插入损耗，其中，图3是采用现有电感的滤波电路，图4是采用本发明所提供的共模电感100的滤波电路，图3和图4中的电容规格相同，测试结果图5至图8所示，对比对5和图6可知，在9khz～400khz之间，两种滤波电路的差模插入损耗无明显变化，在400khz～10mhz之间，使用本发明提供的共模电感100的滤波电路差模插入损耗明显优于使用现有共模电感100的滤波电路。对比图7和图8可知，在5mhz～33mhz之间，两种滤波电路共模插入损耗差异不明显；在33mhz～300mhz之间，使用本发明共模电感100的滤波电路共模插入损耗明显优于使用现有共模电感100的滤波电路。
46.作为进一步的实施例，还包括第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5以及第六电容c6；所述第一电容c1和所述第四电容c4的两端分别与所述电源火线l和所述电源零线n连接，所述第二电容c2和所述第五电容c5的两端分别与所述电源火线
l和所述电源地线pe连接，所述第三电容c3和所述第六电容c6的两端分别与所述电源零线n和所述电源地线pe连接。
47.其中，第一电容c1和第四电容c4为差模电容，第二电容c2、第三电容c3、第五电容c5以及第六电容c6为共模电容。
48.本发明公开的共模电感及滤波电路，通过在磁芯上设有火线绕组、地线绕组以及零线绕组，可以对包括地线共模噪声在内的共模干扰进行滤除，提高了滤波电路的滤除能力。
49.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。