JP2006041803A

JP2006041803A - ノイズフィルタ

Info

Publication number: JP2006041803A
Application number: JP2004217308A
Authority: JP
Inventors: Shigehiro Makino; 重弘牧野; Ken Mita; 憲三田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】広帯域のノイズを有効に減衰させることができる新規なノイズフィルタを提供する。
【解決手段】第１の環状磁性体６には、複数の信号ラインと第１のコモンラインとが同一の巻回数だけ巻き付けられており、信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4および第１のコモンラインＣｏｍ1のそれぞれに対して、第１のインダクタが形成される。第２の環状磁性体７には、信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4と第１のコモンラインＣｏｍ1とが同一の巻回数だけ巻き付けられおり、第１のインダクタとは異なるインダクタ定数を有する第２のインダクタが形成される。誘電体８は、信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4および複数の第２のコモンラインＣｏｍ2の周囲を覆っている。この誘電体８内において、信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4および複数の第２のコモンラインＣｏｍ2は、交互かつ略等間隔に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ノイズフィルタに関する。

例えば、特許文献１には、電力変換器を構成する半導体スイッチ素子のスイッチング動作に伴い発生するスイッチングノイズを濾波するノイズフィルタが開示されている。具体的には、誘電体シートの両面のそれぞれに導体を対向して配置することにより、誘電体シートおよび導体が一体となって、インダクタの機能とコンデンサの機能とを兼ね備える回路が形成される。２つの導体のうちの一方の導体には、電力変換器の主回路の電流が通電され、他方の導体には、アース線が接続される。これによって、一方の導体から誘電体シートを介して流れ込むスイッチングノイズに基づく電流がアースへと導かれる。
特開２０００−２２４８２号公報

本発明の目的は、広帯域のノイズを有効に減衰させることができる新規なノイズフィルタを提供することである。

かかる課題を解決するために、第１の発明は、複数の信号ラインと、第１のコモンラインと、第１のコモンライン上の一部において、第１のコモンラインと並列に設けられ、第１のコモンラインに共通接続された複数の第２のコモンラインと、第１の環状磁性体と、第２の環状磁性体と、誘電体とを有するノイズフィルタを提供する。第１の環状磁性体には、複数の信号ラインと第１のコモンラインとが同一の巻回数だけ巻き付けられており、複数の信号ラインおよび第１のコモンラインのそれぞれに対して、第１のインダクタが形成される。第２の環状磁性体には、複数の信号ラインと第１のコモンラインとが同一の巻回数だけ巻き付けられおり、複数の信号ラインおよび第１のコモンラインのそれぞれに対して、第１のインダクタとは異なるインダクタ定数を有する第２のインダクタが形成される。誘電体は、複数の信号ラインおよび複数の第２のコモンラインの周囲を覆っている。この誘電体内において、複数の信号ラインおよび複数の第２のコモンラインは、交互かつ略等間隔に配置されている。

ここで、第１の発明において、第１の磁性体の材質は、第２の磁性体の材質とは異なっていてもよく、第１の磁性体における巻回数は、第２の磁性体の巻回数とは異なっていてもよい。

第２の発明は、複数の信号ラインと、第１のコモンラインと、第１のコモンライン上の一部において第１のコモンラインと並列に設けられ、第１のコモンラインに共通接続された複数の第２のコモンラインと、複数の第１のインダクタと、複数の第２のインダクタと、複数のバイパスコンデンサとを有するノイズフィルタを提供する。複数の第１のインダクタは、第１の環状磁性体に複数の信号ラインと第１のコモンラインとを巻き付けることによって形成される。第１のインダクタのそれぞれは、複数の信号ラインおよび第１のコモンラインのそれぞれに対応して設けられ、かつ、同一のインダクタ定数を有する。複数の第２のインダクタは、第２の環状磁性体に複数の信号ラインと第１のコモンラインとを巻き付けることによって形成される。第２のインダクタのそれぞれは、複数の信号ラインおよび第１のコモンラインのそれぞれに対応して設けられ、かつ、同一のインダクタ定数（ただし、第１のインダクタとは異なる）を有する。複数のバイパスコンデンサは、誘電体によって複数の信号ラインの周囲と複数の第２のコモンラインの周囲とを覆うことによって形成される。隣り合った一対の信号ラインの間における各バイパスコンデンサは、同一のコンデンサ定数を有する。

本発明によれば、第１の環状磁性体における複数の第１のインダクタと、第２の環状磁性体における複数の第２のインダクタとによって、低周波数ノイズ成分と、これよりも高い中間周波数ノイズ成分とが共に減衰される。また、誘電体におけるバイパスコンデンサによって、中間周波数ノイズ成分よりも高い高周波ノイズ成分が減衰される。これにより、広帯域のノイズを有効に減衰させることが可能になる。

図１は、ノイズフィルタの全体斜視図である。このノイズフィルタ１が有する筐体２の内部には、第１の環状磁性体６を主体とした構造体と、第２の環状磁性体７を主体とした構造体と、誘電体８を主体とした構造体とが一列に並べられて収納されている。また、筐体２の前面には、入力用のコネクタ４が取り付けられているとともに、その後面には、出力用のコネクタ５が取り付けられている。また、筐体２の上部は開口しているが、この上部は、ネジ止めされたカバー３によって覆われている。

図２は、ノイズフィルタ１の要部説明図であり、図３は、その等価回路である。コネクタ４，５は、一例として５端子型コネクタであり、そのうちの４端子は、パルス状の信号が通過する４本の信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4にそれぞれ接続されており、残りの１端子は、上記信号の戻りラインである第１のコモンラインＣｏｍ1に接続されている。この第１のコモンラインＣｏｍ1上の一部には、これと並列に複数の第２のコモンラインＣｏｍ2が設けられており、これらの第２のコモンラインＣｏｍ2は、第１のコモンラインＣｏｍ1に共通接続されている。これらのラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4，Ｃｏｍ1上には、コネクタ４からコネクタ５に向かう順序で、第１の環状磁性体６、第２の環状磁性体７、プレート状の誘電体８が並んで設けられている。

最前段の第１の環状磁性体６は、例えばアモルファスコアのように、透磁率の高い磁性材料で構成された環状の部材である。この第１の環状磁性体６には、信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4と第１のコモンラインＣｏｍ1とが同一の巻回数Ｎ（＝Ｎ1）だけ巻き付けられている。これにより、信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4および第１のコモンラインＣｏｍ1のそれぞれに対して、下式により一義的に特定されるインダクタ定数Ｌを有するインダクタＬ1が形成される。ここで、μ0は透磁率、μsはコア（ここでは、第１の環状磁性体６）の比透磁率、Ｓはコアの断面積、Ｎは巻回数（ここでは、Ｎ1）、ｌはコアの磁路長である。

（数式１）
Ｌ＝（μ0・μs・Ｓ・Ｎ）／ｌ

第１の環状磁性体６の後段に位置する第２の環状磁性体７は、例えばフェライトコアのように、透磁率の低い磁性材料で構成された環状の部材である。この第２の環状磁性体７には、信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4と第１のコモンラインＣｏｍ1とが同一の巻回数Ｎ（＝Ｎ2）だけ巻き付けられている。ここで、第２の環状磁性体７の巻回数Ｎ2は、第１の環状磁性体６の巻回数Ｎ1よりも小さい。これにより、信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4および第１のコモンラインＣｏｍ1のそれぞれに対して、所定のインダクタ定数Ｌを有するインダクタＬ2が形成される。インダクタＬ1，Ｌ2のインダクタ定数Ｌを比較すると、上述した環状磁性体６，７の比透磁率μsおよび巻回数Ｎの関係より、前者の方が後者よりも大きな値となる。

第２の環状磁性体８の後段に位置する誘電体８は、一対の誘電体プレート８ａ，８ｂで構成されている。信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4の周囲およびコモンラインＣｏｍ1，Ｃｏｍ2は、これらの誘電体プレート８ａ，８ｂを上下で挟み込むことによって、誘電材料によって周囲が覆われている。ここで、３本の第２のコモンラインＣｏｍ2は、誘電体８によって覆われる部位の直前において第１のコモンラインＣｏｍ1より分岐している。これらのコモンラインＣｏｍ2は、誘電体８の内部において、複数の信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4や第１のコモンラインＣｏｍ1と平行に延在している。また、誘電体８の内部において、複数の信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4および複数の第２のコモンラインＣｏｍ2は、交互かつ略等間隔に配置されている。さらに、これらのコモンラインＣｏｍ2は、誘電体８によって覆われる部位の直後において、第１のコモンラインＣｏｍ1に再び束ねられている。これにより、各種のラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4，Ｃｏｍ1，ＣＯｍ2のうちの任意の２本の間に、下式より一義的に特定されるコンデンサ定数Ｃを有するコンデンサＣ1が形成される。ここで、ε0は誘電率、μsは誘電体８の比誘電率、Ｓは誘電体８の電極面積、ｌはコ誘電体８の電極間隔である。
（数式２）
Ｃ＝（ε0・εs・Ｓ）／ｌ

誘電体８内において、信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4のうちの任意の２本の間にの組み合わせで、バイパスコンデンサＣｂが形成される。すなわち、図３の等価回路には、隣り合った一対の信号ラインＳｉｇ1−Ｓｉｇ2，Ｓｉｇ2−Ｓｉｇ3，Ｓｉｇ3−Ｓｉｇ4の間（すなわち、直近の２本間）におけるバイパスコンデンサＣｂのみが示されているが、実際には隣り合っていない一対の信号ライン（例えば、Ｓｉｇ1−Ｓｉｇ3やＳｉｇ1−Ｓｉｇ4等）においてもバイパスコンデンサＣｂが形成される。バイパスコンデンサＣｂは、２つのコンデンサＣ1，Ｃ1を直列接続した構成を有し、一方のコンデンサＣ1の一端が一方の信号ラインに接続され、他方のコンデンサＣ1の一端が他方の信号ラインに接続されている。そして、これらのコンデンサＣ1，Ｃ1の他端は第２のコモンラインＣｏｍ2に共通接続されている。また、隣り合った一対の信号ラインＳｉｇ1−Ｓｉｇ2，Ｓｉｇ2−Ｓｉｇ3，Ｓｉｇ3−Ｓｉｇ4に関しては、これらのバイパスコンデンサＣｂのコンデンサ定数は同一である。

本実施形態によれば、第１の環状磁性体６において形成された複数のインダクタＬ1によって、信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4上に重畳されたノイズのうちの低周波ノイズ成分が減衰される。また、第２の環状磁性体７において形成された複数のインダクタＬ2とによって、低周波数ノイズ成分よりも高い中間周波数ノイズ成分が減衰される。さらに、誘電体において形成されたバイパスコンデンサによって、中間周波数ノイズ成分よりも高い高周波ノイズ成分が減衰される。これにより、信号ラインＳｉｇ1〜Ｓｉｇ4上に重畳された各種のノイズを広帯域に亘って有効に減衰させることが可能になる。

なお、上述した実施形態では、第１の磁性体６、第２の磁性体７、誘電体８の順序で並べられている。しかしながら、コモンモードノイズへの対応という観点でいえば、これらの部材６〜８の配列順序は、これに限定されるものではなく、任意の順序でよい。

また、上述した実施形態では、それぞれの磁性体６，７を単一材料で形成しているが、これらは、複数の種類の磁性体によって形成された複合体であってもよい。

また、本発明において、低周波ノイズ成分を減衰させるためのインダクタＬ1のインダクタ定数Ｌは、低周波ノイズ成分を減衰させるためのインダクタＬ2のそれよりも大きいことが条件となる。上述した実施形態では、第１の磁性体６の方が第２の磁性体７よりも比透磁率μs、巻回数Ｎ共に大きくすることによって、かかる条件を満たしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の磁性体６の材質を第２の磁性体７の材質と異ならせることのみを以て、或いは、第１の磁性体６の巻回数Ｎ1を第２の磁性体７の巻回数Ｎ2とは異なることのみを以て、かかる条件を満たしてもよい。

ノイズフィルタの全体斜視図ノイズフィルタの要部説明図ノイズフィルタの等価回路

符号の説明

１ノイズフィルタ
２筐体
３カバー
４，５コネクタ
６第１の環状磁性体
７第２の環状磁性体
８誘電体
８ａ，８ｂ誘電体プレート
Ｓｉｇ1〜Ｓｉｇ4 信号ライン
Ｃｏｍ1 第１のコモンライン
Ｃｏｍ2 第２のコモンライン
Ｌ1，Ｌ2 インダクタ
Ｃ1 コンデンサ
Ｃb バイパスコンデンサ

Claims

ノイズフィルタにおいて、
複数の信号ラインと、
第１のコモンラインと、
前記第１のコモンライン上の一部において、前記第１のコモンラインと並列に設けられ、前記第１のコモンラインに共通接続された複数の第２のコモンラインと、
前記複数の信号ラインと前記第１のコモンラインとが同一の巻回数だけ巻き付けられ、前記複数の信号ラインおよび前記第１のコモンラインのそれぞれに対して、第１のインダクタを形成する第１の環状磁性体と、
前記複数の信号ラインと前記第１のコモンラインとが同一の巻回数だけ巻き付けられ、前記複数の信号ラインおよび前記第１のコモンラインのそれぞれに対して、前記第１のインダクタとは異なるインダクタ定数を有する第２のインダクタを形成する第２の環状磁性体と、
前記複数の信号ラインおよび前記複数の第２のコモンラインの周囲を覆う誘電体とを有し、
前記誘電体内において、前記複数の信号ラインおよび前記複数の第２のコモンラインは、交互かつ略等間隔に配置されていることを特徴とするノイズフィルタ。
前記第１の磁性体の材質は、前記第２の磁性体の材質とは異なることを特徴とする請求項１に記載されたノイズフィルタ。
前記第１の磁性体における前記巻回数は、前記第２の磁性体の前記巻回数とは異なることを特徴とする請求項１または２に記載されたノイズフィルタ。
ノイズフィルタにおいて、
複数の信号ラインと、
第１のコモンラインと、
前記第１のコモンライン上の一部において、前記第１のコモンラインと並列に設けられ、前記第１のコモンラインに共通接続された複数の第２のコモンラインと、第１の環状磁性体に前記複数の信号ラインと前記第１のコモンラインとを巻き付けることによって形成され、前記複数の信号ラインおよび前記第１のコモンラインのそれぞれに対応して設けられ、かつ、それぞれが同一のインダクタ定数を有する複数の第１のインダクタと、
第２の環状磁性体に前記複数の信号ラインと前記第１のコモンラインとを巻き付けることによって形成され、前記複数の信号ラインおよび前記第１のコモンラインのそれぞれに対応して設けられ、かつ、それぞれが同一のインダクタ定数であって、前記第１のインダクタとは異なるインダクタ定数を有する複数の第２のインダクタと、
誘電体によって前記複数の信号ラインの周囲と前記複数の第２のコモンラインの周囲とを覆うことによって形成され、隣り合った一対の前記信号ラインの間のそれぞれが同一のコンデンサ定数を有する複数のバイパスコンデンサと
を有することを特徴とするノイズフィルタ。