隔离变压器制造技术

提供一种用于数据通信系统的隔离传输线变压器(ITLT)，所述变压器包括：实质上平坦的基底，其由电绝缘材料形成，具有相对的第一表面和第二表面；第一端口，其由设置于所述基底的一个部分的两个分开的端子形成；第二端口，其由设置于所述基底的第二部分的两个分开的端子形成；第一导线，其串联连接至所述第一端口并且设置为单回路；第二导线，其与所述第一导线电性隔离并且串联连接至所述第二端口，所述第二导线被设置为取向与所述第一导线实质上相反的单回路；其中所述第一端口和第二端口以及至少部分的所述第一导线和第二导线被设置在所述基底的表面上；以及芯，其设置于所述第一端口与所述第二端口之间，用以覆盖大部分的所述第一导线和所述第二导线。

Isolation transformer

An isolated transmission line transformer (ITLT) for data communication systems is provided. The transformer includes: a substantially flat base formed of electrical insulating material with relative first and second surfaces; a first port formed by two separate terminals arranged in one part of the base; and a second port formed by a second part of the base. Two separate terminals are formed; the first conductor is connected in series to the first port and is set as a single loop; the second conductor is electrically isolated from the first conductor and connected in series to the second port, which is set as a single loop oriented substantially opposite to the first conductor; and the first port and the second port and at least part thereof. The first and second wires are arranged on the surface of the substrate, and the core is arranged between the first port and the second port to cover most of the first and second wires.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】隔离变压器
本专利技术涉及隔离变压器，尤其是(但非排他性的)涉及隔离传输线变压器(TLT)，其至少一部分被设置于实质平坦的基底上，例如印刷电路板(PCB)或柔性PCB，用以在数据通信电路或系统内使用。本专利技术还涉及构造隔离变压器的方法。
技术介绍
数据通信与测量设备通常需要将宽带信号耦合至传输线以及从传输线耦合宽带信号，其中对一些直流以及低频进行隔离，例如用以拒绝共模信号，例如“接地回路”中的电源哼声。出于这种目的，通常使用直流隔离变压器。然而，通常公认的是，这样的已知变压器的寄生电抗将由于引入损失以及失配而限制可以通过传输线通信的可用频率上限(fU)。此外，频率下限(fL)将由分流电抗所限制，以使其难以将比率fU/fL增加至超过某些极限(通常100,000)。因此，对可获得的整体带宽有限制。另一形式的变压器为传输线变压器(TLT)，在传输线变压器中，用于变压器绕组的电线(wire)的物理性质被考虑以及设置，以便还形成传输线的一部分。现在，仅传统隔离变压器被用于局域网及广域网(LAN及WAN)，并且以其目前的形式，由于以上特性，这些限制了带宽并且因此不利于优化例如高速网络、光纤主干及光纤网络的潜在益处。TLT的其他信息被描述于以下文献中：Sevick,J.,传输线变压器(TransmissionLineTransformers),贵族出版公司(NoblePublishingCorp.),第四版,2001，但该参考文献没有提到隔离TLT。US8456267公开了一种表现出高阻抗端口的隔离TLT，通常用以将模拟无线电设备耦合至高阻抗天线，而没有明显的损失。US7924130公开了一种隔离磁性装置，其具有单个端口并且具有多个绕组，后者将上限频率限制到2GHz的估算运行值。其中所公开的装置具有一些缺点，在于其对于例如在单独的以太网通道之间以及从装置到装置的稳定传输，除了产生性能变化以外，可能无法满足隔离以及返回损失规范。以上所提及的类型的变压器通常需要手动装配，这限制了生产规模。此外，上限带宽受限于多个绕组，从而获得的带宽通常不超过2GHz，这限制了数据速度。另外，可能需要共模数据扼流圈(choke)。
技术实现思路
广义来说，提供一种用于数据通信的隔离传输线变压器(ITLT)，ITLT设置有连接至相应第一绕组和第二绕组的第一端口和第二端口，这些端口彼此直流隔离。根据一个方面，提供一种用于数据通信的隔离变压器，所述变压器包括：实质上平坦的基底，其由电绝缘材料形成，具有相对的第一表面和第二表面；第一端口，其由设置于所述基底的一个部分处的两个分开的端子形成；第二端口，其由设置于所述基底的第二部分的两个分开的端子形成；第一导线(conductor)，其串联连接至所述第一端口并且被设置为单回路；第二导线，其与所述第一导线电性隔离并且串联连接至所述第二端口，所述第二导线被设置为取向与所述第一导线实质上相反的单回路；其中所述第一导线和第二导线的至少一部分以及所述第一端口和第二端口被设置在所述基底的一个或多个表面上；和芯，其被设置于所述第一端口与所述第二端口之间，用以覆盖所述第一导线和所述第二导线的大部分。根据第二方面，提供一种用于数据通信系统的隔离变压器，所述变压器包括：平坦的基底，其由电绝缘材料形成，具有相对的第一表面和第二表面以及实质上相对的边缘；第一端口，其由位于或靠近第一边缘的两个分开的端子形成；第二端口，其由位于或靠近实质上相对的第二边缘的两个分开的端子形成；切口部分，其位于所述第一端口和所述第二端口之间的基底中；芯，其被设置于所述切口部分中，所述芯具有第一端部和第二端部，所述第一端部和第二端部具有在所述端部之间延伸的第一通道和第二通道；和大致U型的第一导电路径和第二导电路径，其分别串联连接至所述第一端口和所述第二端口，所述路径彼此电性隔离并且每个路径包括：(i)在所述基底表面上的第一迹线和第二迹线，其从它们的相应端口端子朝向所述芯的一个端部延伸，(ii)电线对，其连接至所述第一迹线和所述第二迹线并且其穿过相应的芯通道到达所述芯的另一个端部，以及(iii)在所述基底表面上的第三迹线，其在所述芯的另一个端部处将所述电线对互连。根据第三方面，提供一种制造隔离变压器的方法，所述方法包括：提供实质上平坦的基底，所述基底由电绝缘材料形成，具有相对的第一表面和第二表面；在所述基底的一个部分处提供第一端口，所述第一端口由两个分开的端子形成；在所述基底的第二部分处提供第二端口，所述第二端口由两个分开的端子形成；提供第一导线，所述第一导线串联连接至所述第一端口并且被设置为单回路；提供第二导线，所述第二导线与所述第一导线电性隔离并且串联连接至所述第二端口，所述第二导线被设置为取向与所述第一导线实质上相反的单回路；其中所述第一导线和所述第二导线的至少一部分以及所述第一端口和所述第二端口被设置为在所述基底的一个或多个表面上的迹线；和在所述第一端口和所述第二端口之间提供芯，以覆盖所述第一导线和所述第二导线的大部分。根据第四方面，提供一种制造隔离变压器的方法，所述方法包括：-提供实质上平坦的基底，所述基底由电绝缘材料形成，具有相对的第一表面和第二表面；-在所述基底的一部分上设置：-第一端口，所述第一端口由两个分开的端子形成；-第二端口，所述第二端口由两个分开的端子形成；-第一导线迹线，其串联连接至所述第一端口并且作为单回路在第一基底表面上延伸；-第二导电迹线，其与所述第一导线迹线电性隔离并且串联连接至所述第二端口，所述第二导线作为取向与所述第一导线实质上相反的单回路而在第二基底表面上延伸；和-提供芯，其在使用中覆盖所述第一导线和所述第二导线的大部分。在从属权利要求中限定优选的方面。附图说明现在将参照所附附图，以非限制性示例的方式来描述本专利技术，在附图中：图1为系统方块图，示出了经由传输线变压器耦合至传输线的数据源；图2为典型的集总变压器模型的示意图，示出了寄生元件，其有助于理解本专利技术；图3为特性地分散的并且具有受限的带宽的典型的隔离变压器的示意图，其有助于理解本专利技术；图4为另一个不同的隔离传输线变压器的示意图，其有助于理解本专利技术；图5为图4实施例的线圈的特写图，示出绕组间(inter-winding)间隙以及杂散电容；图6为图4实施例的线圈的另一特写图，示出绕组内(intra-winding)间隙以及杂散电容；图7a与7b示出同轴电缆传输线的截面图以及轴向图，其有助于理解本专利技术；图8a与8b示出双传输线(twintransmissionline)的截面图以及轴向图，其有助于理解本专利技术；图9为图4变压器的实施实例的透视图；图10a为已知传输线变压器的拓扑表达；图10b为根据本专利技术的传输线变压器的拓扑表达；图11a为对应于图10a的可替代的拓扑表达；图11b为对应于图10b的可替代的拓扑表达；图12为性能图，示出了涉及已知传输线变压器的反射延迟；图13a和13b为性能图，涉及根据本专利技术的变压器中的分钟反射延迟或更小的反射延迟；图14a和14b为变压器的实施实例的俯视平面图以及侧视图，其有助于理解本专利技术；图15为一个可替代实施实例的截面图，其有助于理解本专利技术，其使用珠(bead)/双筒(binocular)芯；图16为图15的实施实例的透视图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于数据通信的隔离变压器，所述变压器包括：实质上平坦的基底，其由电绝缘材料形成，具有相对的第一表面和第二表面；第一端口，其由设置于所述基底的一个部分处的两个分开的端子形成；第二端口，其由设置于所述基底的第二部分处的两个分开的端子形成；第一导线，其串联连接至所述第一端口并且被设置为单回路；第二导线，其与所述第一导线电性隔离并且串联连接至所述第二端口，所述第二导线被设置为取向与所述第一导线实质上相反的单回路；其中所述第一导线和第二导线的至少一部分以及所述第一端口和所述第二端口被设置在一个或多个基底表面上；和芯，其被设置于所述第一端口与所述第二端口之间，用以覆盖所述第一导线和所述第二导线的大部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.11 GB 1612032.11.一种用于数据通信的隔离变压器，所述变压器包括：实质上平坦的基底，其由电绝缘材料形成，具有相对的第一表面和第二表面；第一端口，其由设置于所述基底的一个部分处的两个分开的端子形成；第二端口，其由设置于所述基底的第二部分处的两个分开的端子形成；第一导线，其串联连接至所述第一端口并且被设置为单回路；第二导线，其与所述第一导线电性隔离并且串联连接至所述第二端口，所述第二导线被设置为取向与所述第一导线实质上相反的单回路；其中所述第一导线和第二导线的至少一部分以及所述第一端口和所述第二端口被设置在一个或多个基底表面上；和芯，其被设置于所述第一端口与所述第二端口之间，用以覆盖所述第一导线和所述第二导线的大部分。2.如权利要求1所述的变压器，其中所述基底包括相对的第一边缘和第二边缘，所述第一端口被设置于所述第一边缘处或靠近所述第一边缘，并且所述第二端口被设置于所述第二边缘处或靠近所述第二边缘。3.如权利要求1或权利要求2所述的变压器，其中所述第一端口和所述第二端口被设置在相对的基底表面上。4.如前述权利要求中任一项所述的变压器，其中所述第一导线和所述第二导线为大致U型，各自包括从相应端口端子延伸的第一纵向部分和第二纵向部分，并且由横向部分连接。5.如权利要求4所述的变压器，其中所述纵向部分实质上是平行的。6.如权利要求4或权利要求5所述的变压器，其中所述第一导线和所述第二导线的所述纵向部分被设置，使得它们在所述基底的两侧彼此实质上相对。7.如权利要求4至6中任一项所述的变压器，其中每一个导线的所述横向部分通过曲线部分连接至所述第一纵向部分和所述第二纵向部分。8.如权利要求4至6中任一项所述的变压器，其中每一个导线的所述横向部分通过具有径向几何构型的部分连接至所述第一纵向部分和所述第二纵向部分。9.如前述权利要求中任一项所述的变压器，其中所述第一导线和所述第二导线中的每一个还包括抽头导线，所述抽头导线在所述端口端子之间中途地沿所述第一导线或所述第二导线的相应长度方向延伸离开所述导线，并且在抽头端子处终止。10.如权利要求4或从属于权利要求4的任意权利要求所述的变压器，其中所述第一导线和所述第二导线中的每一个还包括抽头导线，所述抽头导线离开所述横向部分延伸至抽头端子。11.如权利要求9所述的变压器，其中所述抽头导线在所述第一纵向部分和所述第二纵向部分之间朝向所述端口端子延伸。12.如权利要求9所述的变压器，其中所述抽头导线在所述端口端子的相反方向上延伸。13.如前述权利要求中任一项所述的变压器，其中所述第一导线和所述第二导线被设置为实质上完全位于所述基底表面上的迹线。14.如权利要求1至12中任一项所述的变压器，其中所述第一导线和所述第二导线中的每一个被设置为在所述基底表面上的互连的多个单独的迹线部分。15.如权利要求14所述的变压器，其中所述第一导线和所述第二导线中的每一个通过以下设置来提供：第一迹线部分和第二迹线部分，其在所述基底表面上从它们的相应端口端子延伸；第三迹线部分，其在所述基底表面的空间分开的部分上延伸；和将所述第一迹线部分和所述第二迹线部分互连至所述第三迹线部分，并且其在所述芯的下方通过或穿过所述芯。16.如权利要求15所述的变压器，其中所述第一导线的电线对中的每一个绕所述第二导线的电线对中的对应的一个进行绞合。17.如权利要求15所述的变压器，其中所述第一导线和所述第二导线中的每一个是在所述基底表面上并且延伸的在PCB或柔性PCB上的迹线，或在另外的空间分开的基底表面上的在PCB或柔性PCB上的迹线。18.如权利要求15、权利要求16或权利要求17所述的变压器，其中所述芯为双筒式芯，具有穿过芯材料的一对钻孔，在所述基底表面上的所述电线对或者第一和第二导线PCB迹线穿过所述一对钻孔。19.如前述权利要求中任一项所述的变压器，其中所述芯由单个实体构造形成或由多个并排的部分形成。20.如前述权利要求中任一项所述的变压器，其中在所述第一端口和所述第二端口之间设置有切口部分，并且所述芯位于所述切口部分内。21.如前述权利要求中任一项所述的变压器，其中所述基底是柔性材料，例如柔性PCB材料。22.如前述权利要求中任一项所述的变压器，还包括第一框架构件和第二框架构件，所述第一框架构件和所述第二框架构件由相对刚性的材料形成并且被设置在相应的第一基底表面和第二基底表面上，所述框架构件各自包含凹部或孔，所述凹部或孔在所述基底表面上暴露所述第一导线和所述第二导线，并且其中所述芯包括被设置位于相应的框架构件内的第一部分和第二部分。23.如前述权利要求中任一项所述的变压器，其中所述芯包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分通过在所述基底中提供的孔而彼此机械地接触。24.如权利要求23所述的变压器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：格伦·理查德·莱西，安德鲁·史蒂芬·阿克兰，
申请(专利权)人：高速传输解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB