Индуктивный элемент Советский патент 1992 года по МПК H01F17/02 

Изобретение относится к конструированию радиоэлектронной аппаратуры, а именно к проектированию и изготовлению печатных электрорадиоэлементов, в частности индуктивных элементов.

Целью изобретения - повышение добротности за счет уменьшения индуктивности рассеяния,

На фиг. 1 изображен первый слой гибкой печатной платы; на фиг. 2 - второй слой гибкой печатной платы; на фиг, 3 - основание, в котором выполнено сквозное окно в форме лепестковой фигуры; на фиг. 4 - индуктивный элемент в собранном состоянии, вид сверху.

Гибкая печатная плата 1, слои которой изображены на фиг. 1 и 2, выполнена на основе двустороннего фольгированного ди- эле трика, например стеклоткани, поли- имидных пленок и других материалов. Оптимальная толщина материала для изготовления такой платы - 0,5 мм. Минималь- ный.радиус изгиба таких плат - от долей мм до нескольких мм.

Печатная плата 1 состоит из индуктивных секций, разделенных межсекционными пазами 2 и центральным пазом 3

Для наглядности и лучшего понимания конструкции индуктивного элемента на фиг. 1 и 2 по кромке платы нанесены риски с буквенными обозначениями: А, Б, В. ..X При этом, учитывая, что рисунок второго слоя печатной платы (фиг, 2)в соответствии с технологией изготовления двусторонних печатных плат должен быть выполнен в зеркальном изображении, буквенные обозначения для этого слоя также нанесены в зеркальном изображении.

Таким образом, первая индуктивная секция включает область платы от А до Е, вторая - от Е до Л, третья - от Л до Р, четвертая - от Р до X,

В индуктивных секциях первого слоя расположены плоские спиральные обмотки 4 и 5, а в индуктивных секциях второго слоя - плоские спиральные обмогки 6 и 7. Число плоских спиральных обмоток в секциях может быть различным. Направления закрутки обмоток 4 и 6, а также обмоток 5 и 7 согласованы между собой, витки обмоток 4

(Л

С

VI

ел

00

о со

ю

и Ь закручены от центра обмоток по часовой стрелке, а витки обмоток 6 и 7 - против часовой стрелки.

Внутренние витки обмоток 4 и 6 электрически соединены через контактные площадки 8 и переходные металлизированные отверстия (не показаны), а внутренние витки обмоток 5 и 7 электрически соединены через контактные площадки 9 и переходные металлизированные отверстия.

Тем самым обеспечивается согласованность при формировании магнитного потока двумя плоскими спиральными обмотками, расположенными одна под другой и представляющими собой по существу двуслойную катушку индуктивности.

Плоские спиральные обмотки могут быть различной формы, например, круговой (4, 6) или овальной (5, 7). Внешние витки плоских спиральных обмоток 4, расположенных в первой и последней индуктивных секциях, подключены к дополнительным контактным площадкам 10 (прямоугольной формы), расположенным в начале и конце гибкой печатной платы и являющимся выводами индуктивного, элемента (фиг. 1). Все плоские спиральные обмотки 4-7 индуктивного элемента включены в последовательную цепочку проводящие перемычки 11. соединенные с внешними витками соответствующих обмоток.

В основании 12 (фиг. 3) выполнено сквозное окно 13 в форме лепестковой фигуры (в данном случае окно имеет 4 лепестка круглой формы).

Центр индуктивного элемента обозначен позицией 14. Лепестки окна 13 образуются высверливанием четырех отверстий, центры которых обозначены позицией 15.

Ввиду того, что отверстия расположены симметрично относительно центра 14 и касаются одно другого, часть материала платы 12, обведенная пунктирной линией, после высверливания четырех отверстий выпадает и в крепежной плате 12 образуется сквозное четырехлепестковое окно 13, которое предназначено для закрепления в нем индуктивного элемента.

Гибкая печатная плата 1 закрепляется в окне 13 основания 12 после свертывания ее по определенной траектории в форме лепестковой фигуры (фиг. 4). При этом лепестки образуются механическим сцеплением индуктивных секций гибкой печатной,платы 1, прилегающей к этим кромкам.

Сквозное лепестковое окно 13 может быть выполнено непосредственно в самой монтажной плате, на которой размещены все другие злектрорадиоэлементы схемы узла или блока (не показаны), т.е. в этом

случае основанием является сама монтажная плата радиоэлектронного узла или блока.

Число лепестков определяется числом

индуктивных секций гибкой печатной платы 1.

Индуктивный элемент работает следующим образом,

Поскольку плоские спиральные обмотки

4-7 индуктивных секций соединены в последовательную цепочку через контактные площадки 8 и 9,выполненные в них переходные металлизированные отверстия (не показаны), а также через проводящие перемычки

11, то образуется единый индуктивный элемент, Выводами такого индуктивного элемента являются контактные площадки 10.

Поскольку индуктивный элемент выполнен на двусторонней гибкой печатной плате

1, в которой на каждом слое имеются аналогичные обмотки, соединенные между собой через контактные площадки и металлизированные отверстия, расположенные в центре обмоток, то общая индуктивность двух обмоток обм будет определяться из выражения

l-дв. обм. . + Ml,

где . - индуктивность одной плоской обмотки;

Mi - величина взаимоиндукции между двумя обмотками.

В развернутом состоянии гибкой печат- ной платы значение индуктивности индуктивного элемента будет равно сумме индуктивностей таких двуслойных обмоток

Iразверн. IБ , В ,

L-инд.эл.- Цдвлэбм. + L-дв обм. +

, -L i i- Ф

l-ИНД.ЭЛ.1-ДЕ

+ 1-ДВ.обМ + ... + Ьдв. Обм.

Верхние буквенные индексы соответствуют буквенным обозначениям, проставленным на фиг. 1 и 2. После свертывания

гибкой печатной платы в лепестковую фигуру, показанную на фиг. 4, поверхности отдельных лепестков примыкают одна к другой и соответствующие спиральные обмотки находятся в электромагнитном взаимодействии одна с другой, например, обмотка, расположенная в сечении Б, взаимодействует с обмоткой, расположенной в сечении К, обмотка Д - с обмоткой П, обмотка Ж - с обмоткой С, обмотка М - с обмоткой

Ф.

При этом, поскольку центры указанных обмоток совпадают, а направление закрутки от центра обмоток согласовано по направлению вектора магнитного потока, возбуждаемого этими обмотками, т.е. магнитные потоки, возбуждаемые такими обмотками, направлены в одну сторону и будут суммироваться, то достигается максимальная величина коэффициента взаимоиндукции С между этими обмотками.

В соответствии с изложенным величина индуктивности индуктивного элемента в свернутом состоянии (полосковой печатной платы) будет больше величины индуктивности индуктивного элемента в развернутом состоянии полосковой печатной платы и будет определяться из выражения:

iсверн. |раэверн., ,. ,

l-инд.эл. 1-инд эл.+ Мбк +

+ Мдп + Мжс + МмФ,

где МБК, Мдп, Мжс. МмФ - соответствующие величины взаимоиндукции обмоток.

В предложенном индуктивном элементе, в котором на каждом слое размещено 16 обмоток, за счет взаимоиндукции отдельных обмоток величина индуктивности L инд.эл.сверн будет достигать значений в несколько десятков микрогенри. Повышается добротность.

Ввиду того, что расширяется диапазон возможных значений индуктивности, предлагаемый индуктивный элемент может найти применение в широком классе электрорадиотехнических устройств и систем.

Формула изобретения 1. Индуктивный элемент, содержащий обмотку с выводами, состоящую из спиралей, расположенных на противоположных

сторонах гибкой печатной платы, в центре спиралей расположены контактные пло- щадкм, подключенные к внутренним виткам спиралей, последовательно соединенных

меду собой через металлизированные отверстия, выполненные в контактных площадках, и через электропроводящие перемычки, гибкая печатная плата закреплена на основании, отличающийся

тем, что, с целью повышения добротности индуктивного элемента за счет уменьшения индуктивности рассеивания, в основании выполнено окно в форме лепестковой фигуры, на гибкой печатной плате выполнены

пазы, разделяющие обмотку на секции, гибкая печатная плата свернута по форме лепе- стковой фигуры, лепестки которой образованы посредством механического сцепления секций через упомянутые пазы,

свернутая гибкая печатная плата закреплена в окне основания, причем в секциях, поверхности лепестков которых примыкают друг к другу, спирали расположены с совпадением их центров и выполнены с направ

пением закрутки спиралей, согласованным по направлению вектора магнитного потока, возбуждаемыми указанными спиралями. 2. Элемент по п. 1,отличающийся тем, что один из межсекционных пазов выполней в среднем сечении по длине одной кромки гибкой печатной платы на глубину не менее половины ширины платы, а другие пазы выполнены между секциями на противоположной кромке гибкой печатной платы

на ту же глубину.

е

.и

-U

Использование: в области конструирования радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения устройство содержит гибкую полосковую печатную плату, на обеих сторонах которой размещены плоские спиральные обмотки, соединенные через металлизированные отверстия, выполненные в контактных площадках, и электропроводящие перемычки, основание Печатная плата разделена на секции с помощью пазов. В основании выполнено окно в форме лепестковой фигуры, в котором закреплена свернутая по форме лепестковой фигуры печатная плата. 1 з п ф-лы, 4 ил.

28989 I

Фиг.З