可控的感应设备和方法技术

一种具有一可控的磁芯磁饱和的改进的感应装置（４００），提供一种可以低成本制造的所需的电感特性。在一实施例中，提供一种具有可变几何间隙的罐形磁芯（４０２）。该可变的几何间隙使“步进”电感分布在低直流电流时具有高电感，并且在较高直流电流处具有较低的电感，对应于例如在典型的通信电路中的呼叫识别功能的挂机和摘机状态。在其它实施例中，公开了单个和多线轴工型磁芯设备，使用一可控磁饱和元件，使磁芯具有选择性的可控磁饱和。公开使用前述的感应设备示例性信号调节电路（例如，动态可控低电容ＤＳＬ滤波器）和制造上述感应设备的成本效益的方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及用于电子应用的组件，且特别是涉及一种改进的感应设备，用于数字用户线路(DSL)或类似通信系统中的滤波和分离器装置。
技术介绍
当今，数字用户线路(DSL)装置常认为是“自行安装”，或者特别的其中用户将微过滤器或者线上的电话滤波器安装在每部电话上，从而将电话(包括传真、应答机等)与线路和DSL信号通路隔开。图1所示为这种线上滤波器的典型装置。上述的可自行安装的微滤波器是一种挑战性的设计，很大程度上是因为在DSL频带中必须有充分的阻带来保护和保持DSL的性能，但是同时还应该对语音带宽性能具有可忽略的影响。图1a所示为用于DSL应用中典型的现有技术的线上滤波器结构。但是，这种现有技术的滤波器设计，经常不能满足一些通信用户对回波损耗和DSL阻带的需求。一个重要的问题是DSL阻带需求所需要的总电容还会在电话高频中产生过多的侧音，这是非常不希望的。而且，随着将更多的微滤波器添加到每个用户电话上，回波损耗的问题会更加恶化。英国(UK)和欧洲对滤波电路的需要更为严格。这方面的一个主要难题在于提供相当高的音频回波损耗的同时可以提供30KHz的阻带。现有技术的感应设备经常不能很好适用于前述应用，这些应用很大部分基于它们的电感特性。如此处所使用的，“电感特性”一词通常指的是电感方面，或者电感变化为感应器中的直流电流的函数。图2a和图2b所示为与典型的现有技术感应器相关的电感特性，该些感应器分别具有固定的电感或变化的电感。应当注意到，在典型的“固定的”感应器中，电感特性102作为电流的函数基本上是平坦(flat)或者不变，直到遇到比较高的电流。作为比较，如图2b所示，可变感应器的感应曲线随着电流的作用而变化基本为线形模式106，或者“平缓步进”模式108。图2b所示为由特别是，美国伊利诺斯州的Coilcraft Corporation of Cary制造的现有设备类型，例如DT168系列SMT功率电感器。图3所示为前述的Coilcraft设备的结构。如图3所示，设备300包括一个两片的磁芯302，其具有一偏离中心的圆柱306的基座304。上磁芯片308具有有一个尺寸超过柱形306直径的孔310。这种排列产生相当于圆柱306的外表面和孔310内表面之间产生一定数量连续变化的间隙，范围在两个表面靠的最近点的最小间隙到该最靠近点沿直径相对的最大处变化。这个不断变化的间隙至少有两个缺陷，包括(i)连续变化或者“平缓步进”电感特性，在某些应用中这是不希望的或者不是最佳的，和(ii)由于必需提供具有相对精确公差的两个磁芯件(包括和底部304精确对准的上磁芯件308)，因而制造成本高。另外，不考虑与另一磁芯片308的公差，还有与制造偏心柱306相关的附加成本。这种偏心排列也不是有益于众所周知的校准辅助物，例如下面介绍的开口销排列。某些应用，包括例如一些需要较高的阻带损耗(例如用于呼叫识别功能)的DSL滤波电路，需要具有与图2a或2b中不同的电感特性的感应设备。在前述的呼叫识别功能的情况下，在挂机状态需要较高的阻带损耗以保护呼叫识别设备，经由DSL信号以防止过载电流。考虑到在2001年11月14日提交未决的转让给受让人的PCT申请号PCT/US01/45568，标题为“高性能的微滤波和分离器装置”的示例性滤波电路。在该电路中，在挂机状态去除大多数的电容会减少滤波阻带损耗，因此，如先前所描述的需要额外的或可替换的装置以增加阻带损耗。类似，对于2001年4月3日公开，也转让给其受让人的，标题为“阻抗阻塞滤波电路”的美国专利号为6,212,259描述的示例性滤波电路，需要一种改进的感应设备，以提供充分的电感，以允许电路通过数个滤波器的挂机阻带损耗，而仍允许有较大的摘机电容。除了所需的电感性能特性，低成本制造感应设备也是很需要的特征。感应设备市场(以及DSL滤波电路市场)在价格上相当有竞争力，这样，即使在降低这些组件的价格或者在成本效率上小的改进，会对制造商的产品的生存产生重要影响。现有技术的控制设备电感的方法通常比较复杂(例如，前述的coilcraft设备的“变感”方法)并且因为增加的劳动力和/或产生所需的电感特性相关的部分，具有比较高的制造成本。电路板和内部空间的消耗也是许多电子设备(包括DSL滤波电路)具有的问题；因而，除了所需的性能特性和低成本，也需要最小化物理大小和覆盖区。电操作良好且制造便宜，同时占有有限的电路板或内部空间的设备并不是常能买到的。基于前述的内容，数字用户线路(DSL)信号中需要使用具有低制造成本和所需的电感特性的改进感应设备。这样的改进设备将是理想的(i)在挂机和摘机状态具有所需的多个电感特性，例如以致维持象呼叫识别这样的功能，该呼叫识别其需要较高的挂机阻带损耗(ii)具有较高的制造成本效益，(iii)可靠(iv)体积和覆盖区在都是物理上紧凑的。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种改进的感应设备和制造该感应设备的方法以满足前述的需要，这种改进的感应设备适用于，例如DSL滤波电路应用。在本专利技术的第一方面中，公开了一种用于电子电路的改进的感应设备。该设备通常包括一具有一可控的磁饱和元件的可磁透性磁芯，该磁芯和可控磁饱和元件共同运作产生所需的电感特性(例如，基本上为“步进的”或与直流电路方面对应的离散的电感)。在一示例性实施例中，该设备包括一基本上为圆柱形的电位计(“罐形”)磁芯，其具有一第一磁芯元件和一第二磁芯元件，而在该些磁芯元件的至少一部分之间形成有一可变的几何间隙。例如，该可变的几何间隙包括，具有一第一间隙宽度的一第一部分和一第二部分，相邻部分具有第二间隙宽度。该可变的几何间隙有助于控制该设备在各种电位上的饱和，而在有益的频带提供基本上为步进的电感特性。还提供一种一体或分开的端子阵列，用于将设备电性接口连接到外部组件，例如一印刷电路板(PCB)。在第二示例性实施例中，本专利技术改进的设备包括一个单一的或多处绕线的“双”工型磁芯，其具有第一和第二端部元件，其中一个可控磁芯饱和元件设置在工型端部元件的整个外围或者一部分。在一示例性结构中，上述的可控磁饱和元件包括，一窄镍铁(Ni-Fe)薄条。由于其含有铁，该材料包含与磁透性工型磁芯相互作用的磁域，以提供前述的步进性电感特性。在本专利技术的第三实施例中，该改进的感应设备包括一“三角形”工型磁芯，其具有第一和第二端部元件，以及放置在两个端部之间的中心元件。至少在两末端部元件外围的一部分和中心元件之间用镍-铁条带来桥接。在本专利技术的第二方面，公开了一种改进的DSL滤波装置。该滤波装置通常包括一DSL滤波电路，该滤波电路包括一个或多个前述的感应设备，以适用于增加阻带性能。在一示例性实施例中，该滤波电路包括一动态转换滤波电路，适用于减少旁路电容，而允许多分布式滤波器用于特定的远程通信电路，而不产生不希望的低回波损耗。前述的罐形磁芯和/或双工型磁芯设备用于在挂机状态下用来提供增强的输入电感。在本专利技术的第三方面，一种电路板组件，包括一具有数根导电迹线的底座(例如，PCB)和一个或多个安装于前述底座上的感应设备。在一示例性实施例中，前述的DSL滤波电路设置于底座上，而提供一DSL滤波“卡”组件，其具有边缘连接器。在本专利技术的第四实施例中，公开了一种使用一感应设备提供可控感应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应设备，其特征在于其包括：一个磁透性磁芯；和一个可控的磁饱和元件，与上述的磁透性磁芯共同作用，为上述的感应设备提供所需的电感特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种感应设备，其特征在于其包括一个磁透性磁芯；和一个可控的磁饱和元件，与上述的磁透性磁芯共同作用，为上述的感应设备提供所需的电感特性。2.根据权利要求1所述的感应设备，其特征在于其中所述的磁透性磁芯包括一罐形磁芯，该罐形磁芯具有第一和第二磁芯元件，且上述的可控磁饱和元件包括一可变几何间隙，该间隙形成于上述的第一和第二磁芯元件的各部分之间。3.根据权利要求2所述的感应设备，其特征在于其中所述的可变几何间隙至少包括具有第一间隙宽度的第一区域和具有第二间隙宽度的第二区域。4.根据权利要求2所述的感应设备，其特征在于其中所述的第一区域和第二区域包括在上述磁芯的中央区域中。5.根据权利要求4所述的感应设备，其特征在于其中所述的第一区域包括上述中央区域大约90％的截面区域，且上述的第二区域包括大约10％的上述截面区域。6.根据权利要求3所述的感应设备，其特征在于其中所述的第一区域与所述的第二区域同中心地放置。7.根据权利要求3所述的感应设备，其特征在于其中所述的可变几何间隙进一步包括一与其相关的第三区域，具有第三间隙宽度，上述的第三间隙宽度与上述的第一或第二间隙宽度不相等。8.根据权利要求1所述的感应设备，其特征在于其中所述的磁芯包括一基本上为工型的磁芯，该磁芯具有至少一个线轴区域和与上述线轴区域相邻的至少第一和第二端部元件。9.根据权利要求8所述的感应设备，其特征在于其中所述的可控磁饱和元件包括一个合金条，其至少部分放置在上述磁芯的第一和第二端部元件之间。10.根据权利要求8所述的感应设备，其特征在于其中所述的可控磁饱和元件包括一合金条，至少部分放置在上述磁芯的第一和第二端部元件之间。11.根据权利要求10所述的感应设备，其特征在于其中所述的合金条包括至少铁和镍。12.根据权利要求10所述的感应设备，其特征在于选择上述的合金条的厚度，使得在上述的感应设备的感应电流特性中产生一个或多个产物。13.根据权利要求8所述的感应设备，其特征在于其中所述的可控磁饱和元件包括数个合金条，每个合金条至少部分放置在上述磁芯的第一和第二端部元件之间，并且在环绕上述第一和第二端部元件外围的不同位置。14.根据权利要求8所述的感应设备，其特征在于其中所述的可控磁饱和元件包括一基本上连续的合金层，至少部分围绕上述第一和第二端部元件的外围放置。15.根据权利要求14所述的感应设备，其特征在于其进一步包括至少一个护罩，围绕上述的合金层的至少一部分放置，上述的至少一个护罩适用于维持上述的合金层和上述的磁芯基本上固定的关系。16.根据权利要求15所述的感应设备，其特征在于其中所述的至少一个护罩包括热缩管。17.根据权利要求8所述的感应设备，其特征在于其中所述的磁芯包括第一和第二线轴区域，沿着上述的设备轴向放置在上述第一和第二端部元件之间，并且在上述第一和第二线轴区域之间放置有一中心元件。18.根据权利要求1所述的感应设备，其特征在于其中所述的所需电感特性包括至少一个第一区域，在第一电流具有基本不变的第一电感，和第二区域，在第二电流具有基本不变的第二电感，上述的第一电感基本上高于上述的第二电感。19.根据权利要求18所述的感应设备，其特征在于其中所述的第一和第二电感区域被第三区域隔开，该第三区域的电感随着电流相对小幅度的增加而大幅度减少。20.一种信号调节装置，其特征在于其包括至少一个感应设备，包括一磁透性磁芯和一与该磁芯共同作用的可控磁饱和元件，给上述的感应设备提供所需的电感特性；以及一信号调节电路，结合在上述至少一个感应设备中，上述的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克J基科，卢西恩斯克里普加，
申请(专利权)人：普尔斯工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]