[发明专利]可在一个集成组件中产生差模和共模滤波进行浪涌保护的成对多层电介质的独立无源元件结构

说明书

本申请是1998年4月17日提交的申请序列号09／056，379的继续，是1998年1月19日提交的申请序列号09／008，769的续篇，是1997年4月8日提交的申请序列号08／841，940的续篇。本发明涉及的是保护电子线路免受电磁场干扰(EMI)、过压和防止电磁辐射的滤波器。更具体地说，本发明涉及的是一个多功能电子元件，其物理结构可抑制不期望有的来自于其他信号源或由差模和共模电流在电子线路内部产生的电磁辐射。另外，由于电子元件的物理结构和材料组分，过压浪涌保护和磁特性可以完全与差模和共模滤波合并。

目前生产的大多数电子仪器，尤其是计算机、通讯系统、汽车、军事监测仪器、音响和家庭娱乐设备、电视和其他设备中包含有实现新的高速功能的小型化元件并且根据其生产原料或其尺寸进行电连接，其尺寸对电磁干扰或电线上出现的瞬态电压产生的寄生电能非常敏感。瞬态电压可以严重损坏或破坏如微电子元件或电连接从而使电子仪器不工作，并且需要大量经费进行大量的修理或更换。

EMI或RFI形式的电气干扰可由这样的信号源如无线电广播天线或其他电磁波发生器引入电线中。EMI也可由需要屏蔽EMI的电路产生。差模和共模电流通常产生于电缆和电路板印制线中。在很多情况下，由这些起天线作用的导体发射电磁场。必须控制这些导体／发射器的辐射来阻止产生或对不期望的噪声敏感的其他电路或电路的其他部分互相干扰。其他干扰源由与电线耦合的仪器产生，如计算机、电源开关和其他各系统，它们可产生很大的干扰，期望消除这些干扰以满足国际上对辐射和／或敏感度的要求。

出现在电线上的瞬态电压可由在很短时间内产生大量电势的闪电引入。同样地，核电磁脉冲(EMP)在很宽的频率范围上在更快的上升时间脉冲内产生更大的电压尖峰，这对绝大多数设备是有害的。其他大瞬态电压源与在一些电子供电仪器的电源开或关上出现的电压浪涌有关，同时由大地势能的改变引起大地回路干扰。现有的保护设备，最初只根据结构和原料进行防护，而对单个的集成组件不能充分保护。

基于上述已知的电磁辐射和瞬态电压浪涌现象，已设计有各种滤波器和浪涌抑制电路结构，这可很明显地从现有技术中看出。现有技术的各种发明的详述公开于美国专利号5，142，430中，这里作为参考。

′430专利本身描述的是电源线滤波器和浪涌保护电路元件和电路，它们用于电气仪器中实现设备保护。电路元件包括具有期望的电气特性如变阻器或电容特性的材料的晶片或盘片。盘片具有电极图案并且与它上面的小孔共同在元件表面形成绝缘带，从而使元件能方便有效地与系统的电气导体进行电气连接。这些电极图案互相连接，在材料介于两个电极栅之间的情况下，这些电极栅形成公共电极。′430专利最初针对双铰线滤波。本发明提高和改进了双铰线这一概念，因为本发明用于采用低电压低电流的数据通信线和直接面向具有高电压的工业和家庭应用装置，如三相供电线、电机噪声滤波、LAN和计算机和电子设备。

因此，针对前述的现有技术中存在的缺陷，这里提出了本发明。

根据以上所述，我们发现需要提供一个多功能电子元件，其衰减电路、单线、双线和多股绞线中的差模和共模电流引起的电磁辐射。由于电子技术的敏感特性，还需要集成有浪涌保护的电磁滤波器以消除对外部源的过压和辐射的敏感。由于今天电子工业的高度竞争，使得这种差模和共模滤波器／浪涌保护器必须便宜、微型化、费用低并且可高度集成于大多数电子产品中。

因此，本发明的主要目的是提供一种易于制造和使用的多功能电子元件，它可滤掉由差模和共模电流产生的电磁辐射。

本发明的另一目的是提供一种保护电路装置，它可大量生产并且可在一个元件组件中封装一个或多个保护电路以提供对瞬态电压、过压和电磁干扰的保护。

本发明的另一目的是提供具有内部地的保护电路，它提供一个削弱EMI和过压的路径而不必将混合电子元件与电路或大地耦合。

本发明的这些和其他目的及优点是通过在相应的电极板周围采用多个公共接地导电板实现的，电极板被具有任一或多个电气性能组合的材料分隔。通过导体对与公共接地导电板耦合并且选择导体与电极板耦合，线与线和线与地元件耦合来实现差模和共模电磁干扰滤波和／或浪涌保护。电路装置包括至少一个线性调整电路元件作为极板。电极图案在极板的一个表面产生，然后电极表面与电路的电导体电气耦合。电极图案，所用的绝缘材料和公共接地导电板在电导体的电极之间产生公共端，它用电气导体之间线与线耦合的电气元件和线与地耦合的电气元件从各个电气导通产生一个平衡(相等但反向)电路装置。