共模电感滤波器、电路板及电子设备的制作方法

1.本技术涉及电感技术领域，尤其涉及一种共模电感滤波器、电路板及电子设备。


背景技术：

2.生物阻抗检测设备大多采用生物电阻抗分析法(bioelectrical impedance analysis，bia)进行生物阻抗检测，该检测方法方便且测量结果准确，该类型的生物阻抗检测设备一般包括分别对应人体四肢的四组电极对，每组电极对包括两个电极，其中一个电极用于向人体四肢发射电流信号，另一个电极用于接收该电流信号经过人体产生的电压信号，根据每组电极对发射出的电流信号和采集的电压信号计算对应的人体部分阻抗，再根据四个人体部分阻抗综合计算出人体阻抗。由于采集人体电压信号的路径较长，并且每组电极对发射的电流信号一般小于100μa，采集的电压信号也在mv单位级别，由于电流信号和电压信号较小，生物阻抗检测设备中各发射电流信号线及各接收电压信号线均极易受到环境及周边电器电磁干扰。
3.现有技术中一般通过人体阻抗算法进行滤波以去除上述干扰，所得测量数据存在很大误差。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种共模电感滤波器、电路板及电子设备，以解决现有技术中环境及周边电器电磁干扰导致的信号不稳定的技术问题。
5.本技术的技术方案如下：提供一种共模电感滤波器，包括环状磁芯以及绕设于所述环状磁芯上的多个线圈，所述多个线圈的卷绕方向相同，各所述线圈的第一端用于与对应的电极电性连接、各所述线圈的第二端用于与采集模块的对应的接口电性连接。
6.可选地，所述环状磁芯沿周向依次划分为多个卷绕区域，不同的所述线圈绕设于不同的所述卷绕区域。
7.可选地，每相邻的两个所述线圈间隔设置。
8.可选地，所述共模电感滤波器还包括固定板，所述固定板划分为与多个卷绕区域对应设置的多个固定区域，每个所述固定区域分别包括间隔设置的第一固定孔以及第二固定孔，所述第一固定孔用于固定所述线圈的第一端或第二端，所述第二固定孔用于固定所述线圈的第二端或第一端。
9.可选地，所述固定板为环状固定板，所述第一固定孔靠近所述固定区域的外周缘设置，所述二固定孔靠近所述固定区域的内周缘设置，且所述第一固定孔与所述第二固定孔的径向距离大于或等于所述环状磁芯的径向尺寸。
10.可选地，多个所述线圈为一组卷绕在所述环状磁芯上。
11.可选地，多个所述线圈被划分为至少两个线圈组，每个所述线圈组包括至少两个所述线圈，所述环状磁芯沿周向划分为至少两个单元区域，每个所述线圈组中的至少两个所述线圈一起卷绕在对应的所述单元区域上。
12.可选地，每个所述线圈的卷绕圈数为4～30。
13.可选地，每个所述线圈的卷绕圈数为10～15。
14.可选地，所述环状磁芯呈圆形环状、正方形环状、菱形环状或多边形环状。
15.可选地，所述线圈包括导线以及包覆于所述导线外的绝缘层。
16.可选地，所述线圈的数量为4或8。
17.本技术的另一技术方案如下：提供一种电路板，包括采集模块，所述采集模块包括与多个电极对应设置的多个接口，还包括上述的共模电感滤波器。
18.可选地，所述采集模块为人体阻抗测量芯片。
19.本技术的另一技术方案如下：提供一种电子设备，包括设备主体以及上述的电路板。
20.可选地，所述设备主体上设置有多个电极，每一电极对应于采集模块的一个接口，每个所述电极通过所述共模电感滤波器的一个线圈与对应的接口连接。
21.可选地，所述电极的数量、所述接口的数量以及所述线圈的数量均为4个。
22.可选地，所述电极的数量、所述接口的数量以及所述线圈的数量均为8个。
23.可选地，所述电子设备包括两个所述设备主体，每个所述设备主体设有4个所述电极，所述采集模块包括8个所述接口，所述线圈的数量为8个。
24.可选地，8个所述电极被划分为四组电极单元，每组电极单元包括一个用于传输电流信号的第一电极和一个用于检测电压信号的第二电极。
25.本技术的共模电感滤波器、电路板及电子设备，包括环状磁芯以及绕设于所述环状磁芯上的多个线圈，所述多个线圈的卷绕方向相同，各所述线圈的第一端用于与对应的电极电性连接、各所述线圈的第二端用于与采集模块的对应的接口电性连接；通过上述方式，利用不同的线圈分别过滤不同电极对应的各信号线中传导的共模干扰，保证各信号线中信号稳定。
附图说明
26.图1为本技术一实施例中共模电感滤波器的一应用环境示意图；
27.图2为本技术第一实施例的一共模电感滤波器的结构示意图；
28.图3为本技术第一实施例的一共模电感滤波器的结构分解图；
29.图4为本技术第一实施例的另一共模电感滤波器的结构示意图；
30.图5为本技术第一实施例中固定板的结构示意图；
31.图6为本技术第二实施例的电路板的结构示意图；
32.图7为本技术第三实施例的电子设备的结构示意图；
33.图8为本技术第三实施例的另一电子设备的结构示意图。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.本技术提供的共模电感滤波器100可以应用在如图1所示的生物阻抗检测设备200中，其中，生物阻抗检测设备200包括四个电极单元20a以及一个采集模块20b；四个电极单元20a分别对应人体的两个手部和两个脚部，其中，每个电极单元20a包括间隔设置的第一电极201和第二电极202；采集模块20b包括四个电流信号接口203以及四个电压信号接口204，每个电极单元20a中第一电极201和第二电极202分别对应一个电流信号接口203以及一个电压信号接口204，生物阻抗检测设备200还包括产生电流的激励源模块205以及接收电压信号的测量模块206，四个电流信号接口203分别与激励源模块205连接，四个电压信号接口204分别与测量模块206连接，激励源模块205产生的电流信号通过电流信号接口203及对应第一电极201输送至人体手部或脚部，该电流信号在人体形成的电压信号经过第二电极202及电压信号接口204输送至测量模块206。第一电极201与对应的电流信号接口203之间通过信号线20c进行电性连接，第二电极202与对应的电压信号接口204之间通过信号线20c进行电性连接。生物阻抗检测设备200所处空间内存在环境电磁辐射及周边电器，导致信号线20c上传导有环境电磁干扰及电器电磁干扰，本技术提供的共模电感滤波器100设置于电极单元20a与采集模块20b之间，用于过滤各信号线20c上的电磁干扰。
36.可以理解，上述生物阻抗检测设备200仅为本技术提供的共模电感滤波器100的一种应用场景的示例。本技术提供的共模电感滤波器100的应用场景并不限于此，还可用于其他应用场景中。例如，上述生物阻抗检测设备200的电极单元20a的数量可以多于或少于四个；又如，该共模电感滤波器100还可以应用于诸如心电、肌电、眼电、脑电等其他生物电信号的检测设备；又如，该共模电感滤波器100还可以应用于非生物电信号的检测设备。
37.本技术第一实施例提供一种共模电感滤波器，请参阅图2和图3所示，该共模电感滤波器100包括环状磁芯11以及绕设于所述环状磁芯11上的多个线圈12，所述多个线圈12的卷绕方向相同，其中，环状磁芯11呈闭合结构，线圈12包括沿环状磁芯11逐圈卷绕成螺旋结构的主体12a、由主体12a的一端延伸出的第一端121以及由主体12a的另一端延伸出的第二端122，各线圈12的第一端121用于与对应的第一电极201或第二电极202电性连接，各线圈12的第二端122用于与采集模块20b的对应的电流信号接口203或电压信号接口204电性连接，也就是说，每个线圈12连接于一个图1所示的信号线20c上。
38.在本实施例中，利用不同的线圈分别过滤不同电极对应的各信号线中传导的共模干扰，保证各信号线中信号稳定，以减少电磁干扰，提高信号精确度，在实际应用过程中，例如，应用于图1所示生物阻抗检测设备200时，基于稳定的电流信号及电压信号计算所得人体阻抗更加准确。
39.同时，设置有本实施例的共模电感滤波器100的电子设备在进行电快速瞬变脉冲群(eft)测试过程中，由测试设备产生高频脉冲通过交流-直流电源后造成电源线干扰及空间干扰，电源线同时存在脉冲冲击及电源线辐射干扰，将共模电感滤波器100的多个电极12分别接入电子设备的不同信号线中，能够抑制上述电源线干扰以及辐射干扰，保证电子设备采集信号的稳定性和准确性。
40.在本实施例中，将多个线圈12卷绕于闭合的环形磁芯11并将多个线圈12分别接入信号线20c，就能大大降低各信号线20c中传导的共模干扰，实现本技术的发明目的。可选地，在第一种线圈卷绕方式中，将多个线圈12作为一组一起卷绕在环状磁芯11上；在第二种线圈卷绕方式中，将多个线圈12划分为至少两个线圈组，每个线圈组包括至少两个线圈12，
相应地，环状磁芯11沿周向划分为至少两个单元区域，单元区域与线圈组的数量相同，每个线圈组中的多个线圈一起卷绕在对应的单元区域上。
41.线圈12的卷绕方式对于滤波效果有一定影响，在一个可选的实施方式中，请参阅图3所示，该环状磁芯11沿周向依次划分为多个卷绕区域111，卷绕区域111的数量与线圈12的数量相同，不同的线圈12绕设于不同的卷绕区域111上。不同的线圈12分开卷绕，减小或避免不同线圈12相互重叠或接触，以避免相互接触的线圈12之间因磁场重叠产生寄生电容，进一步减小信号误差，进而提高信号稳定性。作为一种示例，可以将相邻的两个所述线圈12间隔设置，也就是说，线圈12在卷绕时无需布满整个卷绕区域111，通过上述方式，可以完全避免不同线圈12之间的接触，进一步提高信号稳定性。
42.在本实施例中，对于环状磁芯11的形状没有特别的限制，环状磁芯11可以呈圆形环状、正方形环状、菱形环状或多边形环状，当环状磁芯11呈圆形时，各卷绕区域111呈扇形。为了使各线圈的状态一致，各卷绕区域111的面积可以相同，并且各线圈的长度也可以相同，以使各线圈在环状磁芯11的卷绕密度一致。例如，当卷绕区域111的数量为8时，每个卷绕区域111对应角度为45
°
的扇形；当卷绕区域111的数量为4时，每个卷绕区域111对应角度为90
°
的扇形。
43.在一个可选的实施方式中，环状磁芯11可以为多边形环状，多边形环状的每一个边对应一个线圈12，不同的线圈12绕设于不同的边上，示例性地，环状磁芯11呈正八边形环状，当线圈12的数量为8时，每个线圈12卷绕于正八边形环的一个边上。
44.在本实施例中，线圈12可以为漆包线，线圈12包括导线以及包覆于该导线外的绝缘层。
45.在本实施例中，线圈12的数量与具体应用场景中电极的数量相同，例如，应用于图1所示的生物阻抗检测设备200中时，线圈12的数量为8。当应用于具有4个电极(2个电极单元)其他生物阻抗检测设备中时，线圈12的数量为4。当应用于具有3个电极的心电测量设备中时，线圈12的数量为3。
46.在本实施例中，线圈12的卷绕圈数越多，滤波效果越好，但是，卷绕圈数过多会带来共模电感滤波器100体积的增大，在一个可选的实施方式中，为了平衡滤波效果和共模电感滤波器100的小型化，每个线圈12的卷绕圈数可以为4～30，可选地，每个线圈12的卷绕圈数可以为10～15。
47.在一个可选的实施方式中，请参阅图4和图5所示，本实施例的共模电感滤波器100还包括固定板13，固定板13用于固定线圈12，固定板13可以由环氧树脂材料、聚氨酯类材料或聚酰亚胺树脂材料制成。固定板13被划分为与多个卷绕区域111对应设置的多个固定区域131，每个固定区域131分别包括间隔设置的第一固定孔132以及第二固定孔132。本实施例对固定板13的形状不做限定，示例性地，固定板13可以为环状固定板，环状固定板13设于环状磁芯11的一侧，每个所述固定区域131包括靠近所述固定区域131的外周缘设置的第一固定孔132以及靠近所述固定区域131的内周缘设置的第二固定孔133，第一固定孔132和第二固定孔133在固定区域131的周向上间隔设置，且所述第一固定孔132与所述第二固定孔133的径向距离大于或等于所述环状磁芯11的径向尺寸。作为一种示例，第一固定孔132和第二固定孔133在固定区域131上呈对角设置。第一固定孔132和第二固定孔133分别用于固定线圈12的两端，具体地，第一固定孔132用于固定所述线圈12的第一端121，所述第二固定
孔133用于固定所述线圈12的第二端122；或者，第一固定孔132用于固定所述线圈12的第二端122，所述第二固定孔133用于固定所述线圈12的第一端121。
48.在制作本实施例中的共模电感滤波器时，可以先将各线圈12绕制于对应的卷绕区域111上；然后，将环状磁芯11和各线圈12固定于环状固定板13上；最后，通过插针将各线圈12的第一端121穿设于第一固定孔132中，将各线圈12的第二端122穿设于第二固定孔133中，完成共模电感滤波器100的制作。
49.本技术第二实施例提供一种电路板，请参阅图6所示，该电路板300包括采集模块30以及共模电感滤波器100，该采集模块30包括多个与接口301，多个接口301与外部的多个电极一一对应设置，共模电感滤波器100连接于采集模块30和多个电极之间，共模电感滤波器100的每个线圈12的一端与电极连接，每个线圈12的另一端与采集模块30中对应接口301连接。共模电感滤波器100的结构和工作原理详见第一实施例，在此不进行一一赘述。
50.在一个可选的实施方式中，该采集模块30可以为人体阻抗测量芯片。
51.进一步地，本实施例的电路板300还包括电极接口，每个线圈12与电极连接的一端与电极接口连接，通过上述方式，将电极接口集成于电路板300中，本实施例的电路板300在安装至电子设备中时，只需将各电极的连接线分别插接至各电极接口，操作方便。
52.本技术第三实施例提供一种电子设备，该电子设备包括设备主体，设备主体上设有多个电极，且设备主体内设有电路板，电路板上设置有如上述任一实施例的共模电感滤波器和采集模块。本实施例的电子设备可以但不限于是生物阻抗检测设备、心电检测设备、肌电检测设备、眼电检测设备。
53.作为一种实施方式，请参阅图7所示，该电子设备400还包括设备主体40，该设备主体40上设置有多个电极41，每一电极41对应于采集模块30的一个接口301，每个所述电极41通过所述共模电感滤波器100的一个线圈12与对应的接口301连接。
54.作为一种示例，当电子设备400是人体秤或人体成分分析仪时，电极41的数量、接口301的数量以及线圈12的数量可以均为4个，或者，电极41的数量、接口301的数量以及线圈12的数量均为8个。其中，当电极41的数量为4个时，4个电极41被划分为两组电极单元；当电极41的数量为8个时，可以如图1所示的应用场景，8个电极41被划分为四组电极单元。本示例中，每组电极单元包括一个用于传输电流信号的第一电极和一个用于检测电压信号的第二电极。
55.作为一种示例，当电子设备400是智能穿戴设备时，电极41的数量、接口301的数量以及线圈12的数量可以均为4个，也可以均少于4个。其中，智能穿戴设备可以但不限于是智能手环、智能手表、耳机等。
56.作为一种示例，当电子设备400为心电检测设备时，电极41的数量、接口301的数量以及线圈12的数量均大于3，可以均为3个，或者均为4个、8个或12个。
57.作为另一种实施方式，请参阅图8所示，设备主体包括两个，分别为第一设备主体51和第二设备主体52，第一设备主体51包括四个电极41，第二设备主体52包括四个电极41，所述采集模块30包括8个接口301，线圈的数量为8个，每个所述电极41通过所述共模电感滤波器100的一个线圈12与对应的接口301连接。
58.在本实施方式中，每个设备主体上的四个电极41分别被划分为两组电极单元，即8个电极41被划分为四组电极单元，每组电极单元包括一个用于传输电流信号的第一电极和
一个用于检测电压信号的第二电极。
59.作为一种示例，该电子设备400可以为八电极的生物阻抗检测设备，例如八电极人体秤或人体成分分析仪。第一设备主体51和第二设备主体52可以分别为八电极人体秤的秤体和手柄，或者为人体成分分析仪的底座和手柄。
60.以上所述的仅是本技术的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本技术的保护范围。