CN1799196A - 噪声抑制电路 - Google Patents

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Abstract

噪声抑制电路具有在第1位置(P11)插入于导线(3)中的线圈(11a)、耦合到线圈(11a)上的线圈(11b)、注入信号传送通路(19)以及电感元件(13)。注入信号传送通路(19)的一端在第2位置(P12)连接到导线(3)上，另一端连接到导线(4)上。线圈(11b)插入于注入信号传送通路(19)的途中。注入信号传送通路(19)传送注入信号，该注入信号根据从导线(3)检测出的与噪声相对应的信号而生成并为了抑制噪声而注入到导线(3)中。在位置(P11)与位置(P12)之间的位置上电感元件(13)插入于导线(3)中。线圈(11b)的匝数比线圈(11a)的匝数多。

Description

噪声抑制电路
                      技术领域
本发明涉及抑制在导线上传输的噪声的噪声抑制电路。
                      背景技术
开关电源、逆变器、照明设备的点亮电路等的功率电子设备具有进行功率转换的功率转换电路。功率转换电路具有将直流电转换成矩形波的交流电的开关电路。因此，功率转换电路会产生与开关电路的开关频率相等频率的纹波电压、以及伴随开关电路的开关动作的噪声。该纹波电压以及噪声会对其他设备产生不良影响。因此，需要在功率转换电路和其他设备或线路之间设置用于降低纹波电压以及噪声的单元。
作为这样的降低纹波电压以及噪声的单元，广泛采用包含电感元件(电感器)和电容器的滤波器、所谓的LC滤波器。在LC滤波器中，除了具有各一个的电感元件和电容器之外，还存在T型滤波器以及π型滤波器等。用于对付电磁干扰(EMI)的一般的噪声滤波器也是LC滤波器的一种。一般的EMI滤波器是由共模扼流线圈、常模扼流线圈、X电容器、Y电容器等的分立元件组成。
最近，作为构建家庭内的通信网络时采用的通信技术，电力线通信被视为有前途的，正在进行它的开发。在电力线通信中，在电力线上叠加高频信号进行通信。在该电力线通信中，连接在电力线上的各种电气及电子设备的工作会导致在电力线上产生噪声，该情况会导致错误率增加等的通信质量的下降。因此，降低电力线上的噪声的单元则成为必要。此外，在电力线通信中，必须要阻止屋内电力线上的通信信号泄露到屋外电力线。作为这种降低电力线上的噪声或阻止屋内电力线上的通信信号泄露到屋外电力线的单元，也采用LC滤波器。
另外，在2条导线上传输的噪声中，存在在2条导线间产生电位差的常模噪声和以相同相位在2条导线上传输的共模噪声。
在日本专利特开平9-102723号公报中记载了使用变压器的线路滤波器。该线路滤波器具有变压器以及滤波器电路。变压器的次级线圈插入于从交流电源向负载输送电力的2条导线中的一条中。滤波器电路的2个输入端连接到交流电源的两端上，滤波器电路的2个输出端连接到变压器的初级线圈的两端上。在该线路滤波器中，由滤波器电路从电源电压中抽出噪声成分并且将该噪声成分供给变压器的初级线圈，由此，在插入有变压器的次级线圈的导线上，从电源电压中抽出噪声成分。该线路滤波器降低常模噪声。
在现有的LC滤波器中，由于具有由电感器以及电容器决定的固有的谐振频率，因此，存在仅能够在窄频率范围内获得所希望的衰减量的问题。
对于插入于电力输送用的导线中的滤波器有下述两方面的要求，即在电力输送用的电流流过的状态下能够获得所希望的特性、以及对于温度上升的对策。因此，在这种滤波器中，存在为了实现所希望的特性而导致电感元件变得大型化的问题。
另一方面，在日本专利特开平9-102723号公报中记载的线路滤波器中，只要滤波器电路的阻抗为0并且变压器的耦合系数为1，则理论上就能够完全去除噪声成分。然而，实际上，滤波器电路的阻抗并不为0而且还根据频率发生变化。特别地，在由电容器构成滤波器电路的情况下，由该电容器和变压器的初级线圈构成串联谐振电路。因此，包含该电容器和变压器的初级线圈的信号路径的阻抗仅在串联谐振电路的谐振频率附近的狭窄频率范围内变小。其结果是，该线路滤波器仅能够在狭窄频率范围内去除噪声成分。再有，变压器的耦合系数实际上小于1。因此，不能够完全地从电源电压去除供给到变压器的初级线圈的噪声成分。根据上述内容，在实际构成的线路滤波器中，存在不能够在宽频率范围中有效去除噪声成分的问题。
然而，在各国，对于从电子设备通过交流电源线向外部放射出的噪声即噪声端子电压，大多数设有各种的限制。例如，在CISPR(国际无线电干扰特别委员会)的标准中，在150kHz～30MHz的频率范围中设定噪声端子电压的标准。在如此的宽频率范围中降低噪声的情况下，特别地，关于小于等于1MHz的低频率范围中的噪声的降低，会产生下述的问题。即，在小于等于1MHz的低频范围中，设线圈的电感的为L、频率为f，用2πfL表示线圈的阻抗的绝对值。因此，一般地，为了降低小于等于1MHz的低频范围中的噪声，需要包含具有大电感的线圈的滤波器。其结果是导致滤波器大型化。
                      发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够在宽频率范围中抑制噪声并且实现小型化的噪声抑制电路。
本发明的第1噪声抑制电路是抑制在导线上传输的噪声的电路，其具备：第1线圈，在规定的第1位置插入于导线中；第2线圈，耦合到第1线圈上；注入信号传送通路，采用与导线不同的路径来连接导线中与第1位置不同的第2位置和第2线圈，并传送注入信号，该注入信号根据从导线检测出的与噪声相对应的信号而生成并为了抑制噪声而注入到导线中；以及电容器，插入于注入信号传送通路中，使注入信号通过，第2线圈的匝数比第1线圈的匝数多。
在本发明的第1噪声抑制电路中，在第1位置和第2位置中的一个位置上，从导线检测出对应于噪声的信号，根据该信号生成注入信号。该注入信号通过注入信号传送通路在第1位置和第2位置中的另一个位置注入到导线中。在该噪声抑制电路中，由于由第2线圈和电容器构成串联谐振电路，因此，在噪声的衰减量的频率特性中存在衰减量成为峰值的频率。在该噪声抑制电路中，由于第2线圈的匝数比第1线圈的匝数多，由此，与第2线圈的匝数和第1线圈的匝数相等的情形相比，衰减量成为峰值的频率向低频侧移动。
在本发明的第1噪声抑制电路中，第2线圈的匝数除以第1线圈的匝数所得的值也可以大于1且小于等于2.0。
本发明第2噪声抑制电路是抑制在导线上传输的噪声的电路，它具备：第1线圈，在规定的第1位置插入于导线中；第2线圈，耦合到第1线圈上；注入信号传送通路，采用与导线不同的路径来连接导线中与第1位置不同的第2位置和第2线圈，并传送注入信号，该注入信号根据从导线检测出的与噪声相对应的信号而生成并为了抑制噪声而注入到导线中；第1电容器，插入于注入信号传送通路中，使注入信号通过；以及第2电容器，相对于第2线圈并联设置。
在本发明的第2噪声抑制电路中，在第1位置和第2位置中的一个位置上，从导线检测出对应于噪声的信号，根据该信号生成注入信号。该注入信号通过注入信号传送通路，在第1位置和第2位置中的另一个位置上注入到导线中。在该噪声抑制电路中，由于由第2线圈和第1电容器构成串联谐振电路，因此，在噪声的衰减量的频率特性中存在衰减量成为峰值的频率。在该噪声抑制电路中，由于具备与第2线圈并联设置的第2电容器，因此，与不具备第2电容器的情况相比，衰减量成为峰值的频率向低频侧移动。
在本发明第2噪声抑制电路中，第2电容器的电容除以第1电容器的电容所得到的值也可以是大于等于0.001且小于等于0.5。
在本发明的第1或第2噪声抑制电路也可以还具备波高值降低部，该波高值降低部在第1位置和第2位置之间插入于导线中并降低在导线上传输的噪声的波高值。
本发明的第1或第2噪声抑制电路也可以是抑制由2条导线传送并在这些导线之间产生电位差的常模噪声的电路。在这种情况下，也可以是，第1线圈插入于至少1条导线中。
本发明的第1或第2噪声抑制电路也可以是抑制以相同相位在2条导线上传输的共模噪声的电路。在这种情况下，也可以是，2个第1线圈插入于2条导线的各条中以协作地抑制共模噪声，第2线圈与2个第1线圈耦合，注入信号传送通路分支后连接到2条导线上，2个电容器(第1电容器)分别在注入信号传送通路的分支点和各导线之间插入于注入信号传送通路中。
在本发明的第1或第2噪声抑制电路中，噪声的衰减量成为峰值的频率也可以是小于等于1MHz。
本发明的其他的目的、特征以及优点，根据以下的说明，可以变得十分明了。
                      附图说明
图1是表示本发明第1实施方式的噪声抑制电路的结构的电路图。
图2是表示抵消型噪声抑制电路的基本结构的框图。
图3是用于说明图1所示的噪声抑制电路的作用的电路图。
图4是表示按照表示本发明第1实施方式的噪声抑制电路的效果用的模拟进行假想得到的模拟电路的电路图。
图5是表示图4所示的模拟电路中的常模噪声的衰减量的频率特性的特性图。
图6是表示本发明第2实施方式的噪声抑制电路的结构的电路图。
图7是表示按照表示本发明第2实施方式的噪声抑制电路的效果用的模拟进行假想得到的模拟电路的电路图。
图8是表示图7所示的模拟电路中的常模噪声的衰减量的频率特性的特性图。
图9是表示本发明第3实施方式的噪声抑制电路的结构的电路图。
图10是表示本发明第4实施方式的噪声抑制电路的结构的电路图。
图11是表示按照表示本发明第3实施方式的噪声抑制电路的效果用的模拟进行假想得到的模拟电路的电路图。
图12是表示按照表示本发明第4实施方式的噪声抑制电路的效果用的模拟进行假想得到的模拟电路的电路图。
图13是表示图11以及图12所示的各模拟电路中的共模噪声的衰减量的频率特性的特性图。
                    具体实施方式
以下，参照附图对于本发明的实施方式作详细说明。
首先，对于本发明的各实施方式中使用的噪声抑制技术进行说明。在各实施方式中，使用抵消型噪声抑制电路。参照图2对于该抵消型噪声抑制电路的基本结构和作用进行说明。
如图2所示，抵消型噪声抑制电路具备：在相互不同的位置A、B连接于导线101上的2个检测·注入部102、103；利用与导线101不同的路径来连接2个检测·注入部102、103的注入信号传送通路104；以及在导线101上设置在检测·注入部102、103之间的波高值降低部105。
检测·注入部102、103分别检测对应于噪声的信号或者注入用于抑制噪声的注入信号。注入信号传送通路104传送注入信号。波高值降低部105降低噪声的波高值。检测·注入部102包含例如电感元件。注入信号传送通路104包含例如由电容器构成的高通滤波器。此外，波高值降低部105包含阻抗元件例如电感元件。
在图2所示的抵消型噪声抑制电路中，当噪声的发生源位于除了位置A和位置B之间的位置之外、且较位置A更靠近位置B的位置上的情况下，检测·注入部103在位置B上检测出与导线101上的噪声相对应的信号，同时，根据该信号生成为抑制导线101上的噪声而注入到导线101中的注入信号。该注入信号通过注入信号传送通路104被送至检测·注入部102。检测·注入部102将注入信号注入到导线101中使其相对于导线101上的噪声为反相。由此，利用注入信号抵消导线101上的噪声，在导线101上从位置A到噪声行进方向的目的地抑制了噪声。又，在本发明申请中，所谓的噪声也包含不必要的信号。
此外，在图2所示的抵消型噪声抑制电路中，当噪声的发生源位于除了位置A和位置B之间的位置之外、且较位置B更靠近位置A的位置的情况下，检测·注入部102在位置A上检测出与导线101上的噪声相对应的信号，同时，根据该信号生成为抑制导线101上的噪声而注入到导线101中的注入信号。该注入信号通过注入信号传送通路104被送至检测·注入部103。检测·注入部103将注入信号注入到导线101中使其相对于导线101上的噪声为反相。由此，利用注入信号抵消导线101上的噪声，在导线101上从位置B到噪声行进方向的目的地抑制了噪声。
此外，波高值降低部105在位置A和位置B之间降低通过导线101的噪声的波高值。由此，降低了通过导线101输送的噪声的波高值和通过注入信号传送通路104注入到导线101中的注入信号的波高值之差。
利用抵消型噪声抑制电路，能够在宽频率范围内有效地抑制噪声。
再有，抵消型噪声抑制电路也可以是去除波高值降低部105而构成。然而，在抵消型噪声抑制电路中，与不具有波高值降低部105的情况相比，具有波高值降低部105的抵消型噪声抑制电路更能够在更宽的频率范围内抑制噪声。
此外，在抵消型噪声抑制电路的结构中，存在常模噪声抑制用的结构和共模噪声抑制用的结构，后文将对此作详细说明。在第1以及第2实施方式中采用常模噪声抑制用的结构，在第3以及第4实施方式中采用共模噪声抑制用的结构。
〔第1实施方式〕
其次，对于本发明第1实施方式的噪声抑制电路进行说明。本实施方式的噪声抑制电路是抑制共模噪声的电路，上述共模噪声是指由2条导线传输并在这些导线之间产生电位差的噪声。图1是表示本实施方式的噪声抑制电路的结构的电路图。该噪声抑制电路具备一对端子1a、1b；另一对端子2a、2b；连接端子1a、2a之间的导线3；以及连接端子1b、2b之间的导线4。噪声抑制电路进一步具有在规定的第1位置P11插入于导线3中的线圈11a、磁芯11c以及通过磁芯11c与线圈11a耦合的线圈11b。线圈11a、11b都卷绕在磁芯11c上。
噪声抑制电路还具备注入信号传送通路19。在与第1位置P11不同的位置上具体地是在线圈11a和端子1a之间的第2位置P12上，注入信号传送通路19的一端连接到导线3上。注入信号传送通路19的另一端连接到导线4上。线圈11b插入于注入信号传送通路19的途中。因此，注入信号传送通路19是利用与导线3不同的路径来连接导线3中的第2位置P12和线圈11b。注入信号传送通路19传送注入信号，对此后文将作详细说明。注入信号根据从导线3检测出的与常模噪声相对应的信号而生成并且注入到导线3中。
噪声抑制电路进一步地具备插入于注入信号传送通路19中的电容器12。电容器12配置在注入信号传送通路19和导线3的连接点与线圈11b之间。再有，电容器12也可以配置在注入信号传送通路19和导线4的连结点与线圈11b之间。电容器12作为使得频率为规定值以上的信号通过的高通滤波器发挥作用。由此，电容器12有选择地使注入信号通过。
噪声抑制电路进一步地具备在位置P11和位置P12之间的位置上插入于导线3中的电感元件13。
在本实施方式中，将线圈11b的匝数作成比线圈11a的匝数多。对于其理由，将在后文作详细说明。
在图1所示的噪声抑制电路中，线圈11a、11b以及磁芯11c对应于图2中的注入·检测部102。此外，线圈11a对应于本发明的第1线圈，线圈11b对应于本发明第2线圈。此外，注入信号传送通路19和导线3的连接点形成图2中的检测·注入部103。此外，注入信号传送通路19对应于图2中的注入信号传送通路104。此外，电感元件13对应于图2中的波高值降低部105。
接着，对于图1所示的噪声抑制电路的作用进行说明。首先，对于常模噪声的发生源位于除了位置P11和位置P12之间的位置之外、且较位置P11更靠近位置P12的位置上的情况作说明。在该情况下，由电容器12检测出位置P12上的与导线3上的常模噪声相对应的信号，进一步根据该信号由电容器12产生与常模噪声反相的注入信号。该注入信号通过注入信号通路19被供给线圈11b。线圈11b通过线圈11a将注入信号注入到导线3中。由此，在导线3上，从位置P11到常模噪声行进方向的目的地，抑制了常模噪声。
接着，对于在图1所示的噪声抑制电路中噪声的发生源位于除了位置P11和位置P12之间的位置之外、且较位置P12更靠近位置P11的位置上的情况作说明。在该情况下，通过线圈11a，由线圈11b检测出位置P11上的与导线3上的常模噪声相对应的信号，进一步根据该信号生成注入信号。该注入信号通过注入信号传送通路19以及电容器12被注入、使其相对于导线3上的常模噪声为反相。由此，在导线3上，从位置P12到常模噪声行进方向的目的地，抑制了常模噪声。如此，图1所示的噪声抑制电路的噪声抑制效果不会随噪声的行进方向发生改变。
在图1所示的噪声抑制电路中，在位置P11和位置P12之间，将电感元件13插入于导线3中。由此，在该噪声抑制电路中，降低了通过电感元件13传输的常模噪声的波高值和通过注入信号传送通路19注入到导线3中的注入信号的波高值之差。其结果为，利用该噪声抑制电路，能够在宽频率范围内有效地抑制常模噪声。
接着，参照图3对于图1所示的噪声抑制电路的作用作详细说明。图3是表示在图1所示的噪声抑制电路上连接有常模噪声发生源14和负载15的电路的电路图。常模噪声发生源14连接在端子1a、1b之间，在端子1a、1b之间产生电位差Vin。负载15连接在端子2a、2b之间，具有阻抗Zo。
在图3所示的电路中，设线圈11b的电感为L11、线圈11a的电感为L12、电容器12的电容为C1、电感元件13的电感为L21。此外，设通过电容器12以及线圈11b的电流为i1、设该电流i1的路径的阻抗的总和为Z1。此外，设通过电感元件13以及线圈11a的电流为i2、该电流i2的路径的阻抗总和为Z2。
此外，设线圈11a和线圈11b之间的互感为M、两者的耦合系数为K。用以下的式(1)表示耦合系数K。
K＝M/(L11·L12)            ……(1)
分别用以下的式(2)、式(3)表示上述的阻抗的总和Z1、Z2。又，j表示(-1)，ω表示常模噪声的角频率。
Z1＝j(ωL11-1/ωC1)          ……(2)
Z2＝Zo+jω(L12+L21)          ……(3)
此外，用以下的式(4)、(5)表示电位差Vin。
Vin＝Z1·i1+jωM·i2         ……(4)
Vin＝Z2·i2+jωM·i1         ……(5)
以下，根据式(2)～(5)求取不含有电流i1地来表示电流i 2的式子。为此，首先从式(4)导出下述的式(6)。
i1＝(Vin-jωM·i2)/Z1        ……(6)
接着，将式(6)代入到式(5)中，得到下述的式(7)。
i2＝Vin(Z1-jωM)/(Z1·Z2+ω2·M2)   ……(7)
利用图3所示的噪声抑制电路来抑制常模噪声，这可以说是将式(7)所表示的电流i2减小。根据式(7)，若式(7)的右边的分母变大，则电流i2变小。因此，对式(7)的右边的分母(Z1·Z2+ω2·M2)进行考察。
首先，Z1由式(2)表示，因此，在线圈11b的电感L11越大Z1越大的同时，电容器12的电容C1越大Z1越大。
其次，Z2由式(3)表示，因此，线圈11a的电感L12和电感元件13的电感L21之和越大，Z2越大。因此，只要将电感L12和电感L21中的至少一方增大，就能够减小电流i2。再有，根据式(7)可知，仅利用线圈11a也能够抑制常模噪声，而通过增加电感元件13，能够更进一步地抑制常模噪声。
此外，根据式(7)的右边的分母中包含ω2·M2的这一点，通过增大互感M，能够减小电流i2。从式(1)可知，由于耦合系数K与互感M成正比，因此若增大耦合系数K，则利用图3所示的噪声抑制电路来抑制常模噪声的效果增大。根据在式(7)的右边的分母中以平方形式含有互感M的这一点，常模噪声的抑制效果会随耦合系数K的值发生较大变化。
另外，在常模噪声发生源14和负载15的位置关系与图3所示的结构为相反的情况下，上述的说明也可以适用。
接着，对于由式(7)表示的电流i2取极小值时的频率进行考察。电流i2取极小值就是式(7)右边的分子Vin(Z1-jωM)取极小值的时候。Vin(Z1-jωM)取极小值时的频率是，阻抗由Z1-jωM表示的串联谐振电路的谐振频率fo。根据式(7)和式(2)，谐振频率fo由以下的式(8)表示。
fo＝1/2π{(L11-M)C1}       ……(8)
上述谐振频率fo是在噪声抑制电路中噪声的衰减量的频率特性方面衰减量成为峰值(极大)的频率。设式(8)的右边含有的互感M为恒定值的情况下，若增大L11，则能够降低谐振频率fo。在本实施方式中，根据该原理，通过将线圈11b的匝数作成多于线圈11a的匝数来增大L11，与线圈11b的匝数和线圈11a的匝数相等的情形相比，使得噪声抑制电路对于常模噪声的衰减量成为峰值的频率移向低频侧。由此，特别地，在小于等于1MHz的低频范围中能够有效地抑制常模噪声。
线圈11b的匝数除以线圈11d匝数所得的值，最好是大于1且小于等于2.0。其理由将在后文进行说明。
接着，用以下的模拟的结果具体地表示本实施方式的噪声抑制电路的效果。图4是表示通过模拟假想的模拟电路的电路图。该模拟电路是在图1所示的噪声抑制电路中的端子1a、1b之间连接常模噪声发生源14和电阻器16构成的串联电路并且在端子2a、2b之间连接电阻器17而构成。
在模拟中，使用以下的数值。设图4中的电感元件13的电感为30μH、线圈11a的电感为30μH。此外，设电容器12的电容为0.33μF、电阻器16、17的电阻值都为50Ω。此外，设线圈11b的电感为30μH、31μH、33μH、36μH或38μH。线圈11b的电感为30μH的情形，相当于线圈11b的匝数与线圈11a的匝数相等的情形。线圈11b的电感为31μH、33μH、36μH或38μH的情形的任意一种情形都对应于线圈11b的匝数比线圈11a的匝数多的情形。线圈11b的匝数除以线圈11a的匝数的值越大，线圈11b的电感越大。在模拟中，将线圈11b的匝数除以线圈11a的匝数所得的值是在1.0～2.0的范围内。
图5是表示通过模拟求得的、模拟电路中的常模噪声的衰减量的频率特性的特性图。另外，在图5中，横轴表示频率，纵轴表示增益。增益越小，噪声的衰减量越大。在图5中，用标号21～25所示的各线分别表示线圈11b的电感为30μH、31μH、33μH、36μH、38μH时的特性。
根据图5可知，与标号21所示的特性相比，用标号22～25所示的各特性中，衰减量为峰值的频率向低频侧移动。此外，若比较标号22～25所示的各特性，则可知，线圈11b的电感越大即线圈11b的匝数除以线圈11a的匝数所得的值越大，衰减量成为峰值的频率越低。
又，从图5可知，特别地，若比较150kHz频率下的衰减量时，线圈11b的电感越大，即线圈11b的匝数除以线圈11a的匝数所得的值越大，衰减量变得越大。例如，与标号21所示的特性相比，在标号25所示的特性中，150kHz频率下的衰减量增大了约35dB。在标号24、25所示的各特性中，覆盖150kHz～30MHz的频率范围的整个区域，衰减量超过60dB。由此，能够适合于各种的规定。
这里，对于本实施方式中线圈11b的匝数除以线圈11a的匝数所得的值(以下称作匝数比)最好为大于1且小于等于2.0的理由进行说明。根据图5所示的模拟结果可知，通过使得匝数比大于1，衰减量成为波峰的频率向低频侧移动。在图5所示的结果中，在匝数比为约1.2～1.3时，在成为噪声标准的对象的频率范围的下限的150kHz下，能够获得良好的特性。然而，一般认为，在匝数比大于1的情况下，比衰减量成为波峰的频率的更高的高频率侧的衰减量的频率特性发生一些劣化。匝数比越大，该劣化的程度越大。因此，希望根据使用本实施方式的噪声抑制电路的环境中的噪声特性来选择匝数比以使得在所希望的频率范围内有效地抑制噪声，而并不是要使匝数比超过必要以上。观察图5所示的结果则可以想到，只要匝数比在大于1且小于等于2.0的范围内，就能够根据噪声的特性选择匝数比以在所希望的频率范围内有效地抑制噪声。
根据图5所示的模拟的结果可知，利用本实施方式的噪声抑制电路，在包含了150kHz～1MHz的低频范围的150kHz～30MHz的宽频率范围中，能够抑制常模噪声。
在本实施方式的噪声抑制电路中，利用谐振特性将小于等于1MHz的低频范围中的噪声的衰减量增大。因此，根据本实施方式，不需要采用大电感的线圈，就能够有效地抑制小于等于1MHz的低频范围内的常模噪声。因此，根据本实施方式，能够实现噪声抑制电路的小型化。
〔第2实施方式〕
图6是表示本发明第2实施方式的噪声抑制电路的结构的电路图。本实施方式的噪声抑制电路为下述结构，在图1所示的噪声抑制电路中使得线圈11b的匝数与线圈11a的匝数相等并且同时增加与线圈11b并联设置的电容器18。电容器18的一端与线圈11b的一端连接，电容器18的另一端与线圈11b的另一端连接。电容器18对应于本发明的第2电容器。在本实施方式中，电容器12对应于本发明的第1电容器。
在本实施方式中，通过与线圈11b并联地设置电容器18，能够获得与第1实施方式所述的将线圈11b的匝数作成比线圈11a的匝数多的情形相等的效果。即，根据本实施方式，与未设置电容器18的情形相比，使得噪声抑制电路对常模噪声的衰减量成为波峰的频率向低频侧移动，特别地在小于等于1MHz的低频范围中能够有效抑制常模噪声。
此外，在本实施方式中，电容器18的电容除以电容器12的电容所得的值最好大于等于0.001且小于等于0.5。其理由将在后文作说明。
接着，用以下的模拟的结果具体地表示本实施方式的噪声抑制电路的效果。图7是表示通过模拟假想的模拟电路的结构的电路图。该模拟电路是在图6所示的噪声抑制电路的端子1a、1b之间连接常模噪声发生源14和电阻器16的串联电路并且在端子2a、2b之间连接电阻器17而构成。在模拟中，对于从图7所示的电路中去除了电容器18的电路，也进行了假想。
在模拟中，使用以下的数值。设图7中的电感元件13的电感为30μH、线圈11a、11b的电感都为30μH。此外，设电容器12的电容为0.33μF、电阻器16、17的电阻值都为50Ω。此外，设电容器18的电容为0.001μF、0.01μF、0.022μF或者0.033μF。在模拟中，电容器18的电容除以电容器12的电容所得的值在0.001～0.5的范围内。
图8是表示通过模拟求得的、模拟电路中的常模噪声的衰减量的频率特性的特性图。另外，在图8中，横轴表示频率，纵轴表示增益。增益越小，噪声的衰减量越大。在图8中，标号21所示的线表示从图7所示的电路中去除了电容器18后的电路的特性。该特性与图5中用标号21表示的特性相同。此外，在图8中，标号26～29表示的各线分别表示电容器18的电容为0.001μF、0.01μF、0.022μF、0.033μF时的特性。
根据图8可知，与标号21表示的特性相比，标号26～29表示的各特性中，衰减量为峰值的频率向低频侧移动。若比较标号26～29表示的各特性，则可知，电容器18的电容越大，即电容器18的电容除以电容器12的电容所得的值越大，衰减量成为峰值的频率越低。
又，从图8可知，特别地，若比较150kHz频率下的衰减量，则电容器18的电容越大，即电容器18的电容除以电容器12的电容所得的值越大，衰减量变得越大。例如，与标号21表示的特性相比，在标号29表示的特性中，150kHz频率下的衰减量增大了约35dB。此外，在标号28、29表示的各特性中，覆盖150kHZ～30MHz的频率范围的整个区域，衰减量超过60dB。由此，能够适合于各种的规定。
这里，对于本实施方式中电容器18的电容除以电容器12的电容所得到的值(以下称作电容比)最好为大于等于0.001且小于等于0.5的理由进行说明。根据图8所示的模拟结果可知，通过设置电容器18，衰减量成为峰值的频率向低频侧移动。在图8所示的结果中，在电容比为0.1时，在成为噪声标准的对象的频率范围的下限150kHZ下，能够获得良好的特性。然而，一般认为，在设置电容器18的情况下，在比衰减量成为波峰的频率更高的高频率侧的衰减量的频率特性发生一些劣化。电容比越大，该劣化程度越大。因此，希望根据使用本实施方式的噪声抑制电路的环境中的噪声特性来选择电容比以使得在所希望的频率范围内有效地抑制噪声，而并不是要使电容比超过必要以上。此外，根据图8所示的结果可知，即使在电容比为0.003的情况下，相对于没有电容器18的情形，也能够使衰减量成为峰值的频率向低频侧移动。观察图8所示的结果，则可以想到，只要电容比在大于等于0.001且小于等于0.5的范围内，就能够根据噪声的特性选择电容比以在所希望的频率范围内有效地抑制噪声。
根据图8所示的模拟的结果也可知，利用本实施方式的噪声抑制电路，在包含了150kHz～1MHz的低频范围的150kHz～30MHz的宽频率范围中，能够抑制常模噪声。
本实施方式的其他结构、作用以及效果与第1实施方式相同。
〔第3实施方式〕
接着，对于本发明第3实施方式的噪声抑制电路进行说明。本实施方式的噪声抑制电路是用于抑制以相同相位在2条导线上传输的共模噪声的电路。图9是表示本实施方式的噪声抑制电路的结构的电路图。该噪声抑制电路具备一对端子1a、1b；另一对端子2a、2b；连接端子1a、2a之间的导线3；以及连接端子1b、2b之间的导线4。噪声抑制电路进一步具有在规定的第1位置P31a插入于导线3中的线圈31a、磁芯31d、在与位置P31a相对应的位置P31b插入于导线4中并且同时通过磁芯31d与线圈31a耦合以与线圈31a协作地抑制共模噪声的线圈31b、以及通过磁芯31d与线圈31a、31b耦合的线圈31c。线圈31a、31b以及磁芯31d构成共模扼流线圈。即，按照使得在常模电流流过线圈31a、31b时由于流过各线圈31a、31b的电流在磁芯31d上感应的磁通相互抵消的方向，将线圈31a、31b卷绕在磁芯31d上。由此，线圈31a、31b抑制了共模噪声并且使常模噪声通过。
噪声抑制电路还具备注入信号传送通路39。注入信号传送通路39的一端分支后连接到导线3、4上。以下，将注入信号传送通路39中的从分支点到导线3的部分作为传送通路39a、从分支点到导线4的部分作为传送通路39b、剩余的部分作为传送通路39c。在不同于第1位置P31a的位置上具体地在线圈31a和端子1a之间的第2位置P32a上，传送通路39a中的与分支点相反一侧的端部与导线3连接。在与第2位置P32a相对应的位置P32b上，传送通路39b中的与分支点相反一侧的端部与导线4连接。此外，传送通路39c中的与分支点相反一侧的端部接地。
线圈31c插入于传送通路39c的途中。因此，注入信号传送通路39是用与导线3、4不同的路径将导线3中的位置P32a以及导线4中的位置P32b与线圈31c连接。注入信号传送通路39传送注入信号，这在后文将作详细说明。注入信号是根据从导线3、4检测出的与共模噪声相对应的信号而产生并且注入到导线3、4中。
噪声抑制电路还具备插入于传送通路39a的途中的电容器32a以及插入于传送通路39b的途中的电容器32b。电容器32a、32b作为使频率为规定值以上的信号通过的高通滤波器发挥作用。
噪声抑制电路进一步地具备在位置P31a和位置P32a之间的位置P33a插入于导线3中的线圈33a、磁芯33c以及在对应于位置P33a的位置P 33b插入于导线4中并且同时通过磁芯33c与线圈33a耦合以与线圈33a协作地抑制共模噪声的线圈33b。线圈33a、33b以及磁芯33c由共模扼流线圈构成。即，按照使得常模电流流过线圈33a、33b时由于流过各线圈33a、33b的电流在磁芯33c上感应的磁通相互抵消的方向，将线圈33a、33b卷绕在磁芯33c上。由此，线圈33a、33b抑制了共模噪声并且使常模噪声通过。
在本实施方式中，使线圈31a的匝数和线圈31b的匝数相等并且将线圈31c的匝数作成比线圈31a、31b的匝数多。
在图9所示的噪声抑制电路中，线圈31a、31b、31c以及磁芯31d对应于图2中的注入·检测部102。此外，线圈31a、31b对应于本发明的第1线圈，线圈31c对应于本发明的第2线圈。此外，传送通路39a和导线3之间的连接点以及传送通路39b和导线4之间的连接点形成图2的检测·注入部103。注入信号传送通路39对应于图2的注入信号传送通路104。此外，由线圈33a、33b以及磁芯33c构成的共模扼流线圈对应于图2的波高值降低部105。
接着，对于图9所示的噪声抑制电路的作用进行说明。首先，对于共模噪声的发生源位于除位置P31a、P31b和位置P32a、P32b之间的位置外、且较位置P31a、P31b更靠近位置P32a、P32b的位置上的情形进行说明。在该情况下，利用电容器32a、32b检测出位置P32a、P32b上的与导线3、4上的共模噪声相对应的信号，进一步地，根据该信号，由电容器32a、32b生成与共模噪声反相的注入信号。该注入信号通过注入信号传送通路39供给线圈31c。线圈31c通过线圈31a、31b将注入信号注入到导线3、4。由此，在导线3、4上，从位置P31a、P31b到共模噪声行进方向目的地抑制了共模噪声。
对于在图9所示的抵消型噪声抑制电路中噪声的发生源位于除位置P31a、P31b和位置P32a、P32b之间的位置外、且较位置P32a、P32b更靠近位置P31a、P31b的位置上的情形进行说明。在该情况下，通过线圈31a、31b由线圈31c检测出位置P31a、P31b上的与导线3、4上的共模噪声相对应的信号，进一步地，根据该信号生成注入信号。该注入信号通过注入信号传送通路39以及电容器32a、32b在位置P32a、P32b上被注入以使其与导线3、4上的共模噪声成为反相。由此，在导线3、4上，从位置P32a、P32b到共模噪声行进方向目的地，抑制了共模噪声。如此，图9所示的噪声抑制电路的噪声抑制效果并不会因噪声的行进方向而发生改变。
在图9所示的噪声抑制电路中，若分开研究与导线3上的噪声相关的作用和与导线4上的噪声相关的作用，则有关图3所示的噪声抑制电路的作用的详细说明也适合于图9所示的噪声抑制电路。
在图9所示的噪声抑制电路中，在位置P31、P31b和位置P32a、P32b之间，在导线3、4上插入共模扼流线圈。由此，在该噪声抑制电路中，减小了通过共模扼流线圈传输的共模噪声的波高值和通过注入信号传送通路39注入到导线3、4中的注入信号的波高值之差。其结果在于，利用该噪声抑制电路，能够在宽频率范围内有效抑制共模噪声。
在本实施方式中，与第1实施方式相同地，通过将线圈31c的匝数作成比线圈31a、31b的匝数多，由此，与线圈31c的匝数和线圈31a、31b的匝数相等的情形相比，使得噪声抑制电路对共模噪声的衰减量成为峰值的频率向低频侧移动。由此，特别地，在小于等于1MHz的低频率范围内能够有效地抑制共模噪声。
线圈31c的匝数除以线圈31a、31b的匝数所得的值最好大于1且小于等于2.0。其理由与第1实施方式的相同。
再有，即使在增大电容器C1的情况下，也能够使式(8)所示的谐振频率fo向低频侧移动。然而，在图9所示的共模噪声抑制用的噪声抑制电路中，增大电容器32a、32b的电容的方法，由于泄漏电流会变大，因此，它也不是上策。
本实施方式的其他结构、作用以及效果与第1实施方式相同。
〔第4实施方式〕
图10是表示本发明第4实施方式的噪声抑制电路的结构的电路图。本实施方式的噪声抑制电路为下述结构，在图9所示的噪声抑制电路中使线圈31c的匝数与线圈31a、31b的匝数相等并且同时增加与线圈31c并联设置的电容器34。电容器34的一端与线圈31c的一端连接，电容器34的另一端与线圈31c的另一端连接。电容器34对应于本发明的第2电容器。此外，在本实施方式中，电容器32a、32b对应于本发明的第1电容器。
在本实施方式中，通过与线圈31c并联地设置电容器34，能够获得与第3实施方式那样的将线圈31c的匝数作成比线圈31a、31b的匝数多的情形相同的效果。即，根据本实施方式，与未设置电容器34的情形相比，使噪声抑制电路对共模噪声的衰减量成为峰值的频率向低频侧移动，特别地，能够在小于等于1MHz的低频范围内有效地抑制共模噪声。
此外，在本实施方式中，将电容器34的电容除以电容器32a、32b的电容得到的值最好大于等于0.001并且小于等于0.5。其理由与第2实施方式相同。
本实施方式的其他的结构、作用以及效果与第3实施方式的相同。
接着，根据以下的模拟的结果具体表示本发明第3以及第4实施方式的噪声抑制电路的效果。图11是对应于第3实施方式地表示通过模拟假想的模拟电路的结构的电路图。该模拟电路仅由图9所示的噪声抑制电路中的、与通过导线3的信号的抑制相关的部分构成。图11所示的模拟电路具备端子1a、2a；连接端子1a、2a之间的导线3；线圈31a；线圈31c；磁芯31d；电容器32a以及线圈33a。模拟电路还具有共模噪声发生源35、电阻器36以及电阻器37。共模噪声发生源35的一端与电阻器36的一端连接，共模噪声发生源35的另一端与地GND连接。电阻器36的另一端与端子1a连接。电阻器37的一端与端子2a连接，电阻器37的另一端与地GND连接。在该模拟电路中，线圈31c的匝数与线圈31d匝数相等或者比线圈31a的匝数多。
图12是对应于第4实施方式地表示通过模拟假想得到的模拟电路的结构的电路。该模拟电路成为下述结构，在图11所示的模拟电路中使得线圈31c的匝数与线圈31a的匝数相等并且同时增加与线圈31c并联设置的电容器34。
在模拟中，使用以下的数值。使图11以及图12的线圈31a、33a的电感都为2mH。使电阻器36、37的阻抗值都为50Ω。此外，设电容器32a的电容为4400pF。此外，使图11的线圈31c的电感为2mH或者2.4mH。在线圈31c的电感为2mH的情形对应于线圈31c的匝数与线圈31a匝数相等的情形。在线圈31c的电感为2.4mH的情形对应于线圈31c的匝数多于线圈31a匝数的情形。设图12中的线圈31c的电感为2mH。设图12中的电容器34的电容为470pF。
图13是表示通过模拟求得的、模拟电路中共模噪声的衰减量的频率特性的特性图。另外，在图13中，横轴表示频率，纵轴表示增益。增益越小，噪声的衰减量越大。在图13中，标号41所示的线表示在图11所示的模拟电路中线圈31a的电感为2mH时的特性。此外，标号42所示的线表示在图11所示的模拟电路中线圈31c的电感为2.4mH时的特性。此外，标号43所示的线表示在图12所示的模拟电路的特性。
从图13可知，与标号41所示特性相比，在标号42、43所示的各特性中衰减量成为峰值的频率向低频侧移动。标号41所示的特性的峰值位于图13所示的范围之外。标号42所示的特性与标号43所示的特性在约150kHz～5MHz的频率范围内为大致相同。与标号41所示的特性相比，标号42、43所示的各特性中150kHz频率下的衰减量增大约20dB。此外，标号42、43所示各特性中，覆盖150kHz～30MHz的频率范围的整个区域，衰减量超过60dB。由此，能够适合于各种的规定。
以上的说明也同样地适用于图9、图10所示的本发明的第3以及第4实施方式的噪声抑制电路中的、与通过导线4的信号的抑制相关的部分。
再有，上述各实施方式的噪声抑制电路能够用作为降低功率转换电路产生的纹波电压及噪声的单元、以及在电力线通信中降低电力线上的噪声或阻止屋内电力线上的通信信号泄漏到屋外电力线的单元。
再有，本发明不限定于上述各实施方式，而能够进行各种变化。例如，在本发明中，也可以在将第2线圈的匝数作成多于第1线圈的匝数的同时与第2线圈并联地设置第2电容器。
此外，在第1以及第2实施方式中，将线圈11a和电感元件13仅插入于导线3中，然而，也可以将这些同样的线圈以及电感元件插入于导线4中。在这种情况下，作成以下的结构即可。即，在导线4侧也设置与线圈11a、11b、磁芯11c以及电感元件13相同的构造部分。此外，设置注入信号传送通路19以连接导线3中的位置P12和与它对应的导线4中的位置。然后，在注入信号传送通路19的途中，串联地插入线圈11b以及与它对应的导线4侧的线圈。此外，将电容器12插入于注入信号传送通路19的途中。
如上所述，利用本发明的噪声抑制电路，能够在宽频率范围内抑制噪声并且能够实现噪声抑制电路的小型化。
显然地，根据以上的说明能够实施本发明的各种形态以及变形例。因此，在一同附上的权利要求的相同的范围内，即使在上述的最佳实施方式之外，也能够实施本发明。

Claims (12)

1.一种噪声抑制电路，抑制在导线上传输的噪声，其特征在于，具备：
第1线圈，在规定的第1位置插入于所述导线中；
第2线圈，耦合到所述第1线圈上；
注入信号传送通路，采用与所述导线不同的路径来连接所述导线中与所述第1位置不同的第2位置和所述第2线圈，并传送注入信号，该注入信号根据从所述导线检测出的与噪声相对应的信号而生成并为了抑制噪声而注入到所述导线中；以及
电容器，插入于所述注入信号传送通路中，使所述注入信号通过，
所述第2线圈的匝数比所述第1线圈的匝数多。
2.如权利要求1所述的噪声抑制电路，其特征在于，
所述第2线圈的匝数除以所述第1线圈的匝数所得的值大于1且小于等于2.0。
3.如权利要求1所述的噪声抑制电路，其特征在于，
还具备波高值降低部，在所述第1位置与第2位置之间插入于所述导线中，降低在所述导线上传输的噪声的波高值。
4.如权利要求1所述的噪声抑制电路，其特征在于，
所述噪声抑制电路是抑制由2条导线传送并在这些导线之间产生电位差的常模噪声的电路，
所述第1线圈插入于至少一条导线中。
5.如权利要求1所述噪声抑制电路，其特征在于，
所述噪声抑制电路是抑制以相同相位在2条导线上传输的共模噪声的电路，
2个所述第1线圈插入于所述2条导线的各条中以便协作地抑制共模噪声，
所述第2线圈耦合到2个所述第1线圈上，
所述注入信号传送通路分支后连接到所述2条导线上，
2个所述电容器分别在所述注入信号传送通路的分支点与各导线之间插入于所述注入信号传送通路中。
6.如权利要求1所述的噪声抑制电路，其特征在于，
在噪声的衰减量的频率特性中，衰减量成为峰值的频率小于等于1MHz。
7.一种噪声抑制电路，抑制在导线上传输的噪声，其特征在于，具备：
第1线圈，在规定的第1位置插入于所述导线中；
第2线圈，耦合到所述第1线圈上；
注入信号传送通路，采用与所述导线不同的路径来连接所述导线中与所述第1位置不同的第2位置和所述第2线圈，并传送注入信号，该注入信号根据从所述导线检测出的与噪声相对应的信号而生成并为了抑制噪声而注入到所述导线中；
第1电容器，插入于所述注入信号传送通路中，使所述注入信号通过；以及
第2电容器，相对于所述第2线圈并联设置。
8.如权利要求7所述的噪声抑制电路，其特征在于，
所述第2电容器的电容除以所述第1电容器的电容所得到的值大于等于0.001且小于等于0.5。
9.如权利要求7所述的噪声抑制电路，其特征在于，
还具备波高值降低部，在所述第1位置与第2位置之间插入于所述导线中，降低在所述导线上传输的噪声的波高值。
10.如权利要求7所述的噪声抑制电路，其特征在于，
所述噪声抑制电路是抑制由2条导线传送并在这些导线之间产生电位差的常模噪声的电路，
所述第1线圈插入于至少一条导线中。
11.如权利要求7所述的噪声抑制电路，其特征在于，
所述噪声抑制电路是抑制以相同相位在2条导线上传输的共模噪声的电路，
2个所述第1线圈插入于所述2条导线的各条中以便协作地抑制共模噪声，
所述第2线圈耦合到2个所述第1线圈上，
所述注入信号传送通路分支后连接到所述2条导线上，
2个所述第1电容器分别在所述注入信号传送通路的分支点与各导线之间插入于所述注入信号传送通路中。
12.如权利要求7所述的噪声抑制电路，其特征在于，
在噪声的衰减量的频率特性中，衰减量成为峰值的频率小于等于1MHz。
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