JP2006100465A - Coil and filter circuit using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はコイル及びフィルタ回路に関し、より詳細には、高周波ノイズの除去に適したコイル及びこれを用いたフィルタ回路に関する。 The present invention relates to a coil and a filter circuit, and more particularly to a coil suitable for removing high-frequency noise and a filter circuit using the same.
従来より、環状コアに巻線を施したトロイダルコイルを用いたノイズフィルタが種々提案されている。 Conventionally, various noise filters using a toroidal coil in which a winding is provided on an annular core have been proposed.
従来のトロイダルコイルでは、環状コアとして、Mn−Zn系の環状のフェライトコアが用いられており、高周波帯域で透磁率が減少してインダクタンスが低下し、その結果、インピーダンスが低下して高周波ノイズを十分に低減することができないという問題があった。 In a conventional toroidal coil, an Mn-Zn-based annular ferrite core is used as the annular core, and the magnetic permeability decreases and the inductance decreases in the high frequency band. As a result, the impedance decreases and high frequency noise is reduced. There was a problem that it could not be reduced sufficiently.
このような問題を解決するため、例えば、Mn−Zn系の環状フェライトコアを径方向に複数重ねる方法が提案されている(特許文献1参照)。また、環状フェライトコアと、鉄系高透磁率磁性体からなる環状コアとを径方向や軸方向に重ねる方法が提案されている(特許文献2参照)。
近年、高周波ノイズが電子機器に対して及ぼす影響が非常に大きくなっている。このため、高周波ノイズを抑制することへの要望がますます高まっており、150kHz〜30MHzの高周波ノイズを抑制するための規格として、VCCI Class IIという規格も存在している。 In recent years, the influence of high frequency noise on electronic devices has become very large. For this reason, there is an increasing demand for suppressing high-frequency noise, and a standard called VCCI Class II exists as a standard for suppressing high-frequency noise of 150 kHz to 30 MHz.
しかしながら、上述したいずれの方法も、150kHz〜30MHzの高周波帯域においては十分なインピーダンスを得ることができず、未だ改善の余地がある。また、ノイズキャンセラー技術により端子雑音電圧の周波数帯域である150kHz〜30MHzのノイズを幅広く減衰させることは可能であるが、それでも10MHz前後の高周波ノイズを十分に減衰させることは非常に困難である。また鉄系高透磁率磁性体は、Mn−Zn系フェライトに比べて抵抗率が約5桁ほど小さいため、十分な絶縁対策を施さなければならないという問題がある(例えば鉄系高透磁率磁性体からなるコアに絶縁コーティングを施したり、基板と当該コアの間に絶縁シートを配置したりする)。 However, any of the above-described methods cannot obtain sufficient impedance in the high frequency band of 150 kHz to 30 MHz, and there is still room for improvement. Further, although it is possible to attenuate a wide range of 150 kHz to 30 MHz, which is the frequency band of the terminal noise voltage, by the noise canceller technique, it is still very difficult to sufficiently attenuate high frequency noise around 10 MHz. In addition, iron-based high magnetic permeability magnetic materials have a resistivity that is about five orders of magnitude smaller than that of Mn—Zn-based ferrites, so that sufficient insulation measures must be taken (for example, iron-based high magnetic permeability magnetic materials). An insulating coating is applied to the core made of or an insulating sheet is disposed between the substrate and the core).
したがって、本発明は、例えば150kHz〜30MHzの高周波帯域において十分なインピーダンスを得ることが可能なコイルを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a coil capable of obtaining a sufficient impedance in a high frequency band of 150 kHz to 30 MHz, for example.
本発明の目的はまた、そのような周波数帯域における高周波ノイズを十分に低減することが可能なフィルタ回路を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a filter circuit capable of sufficiently reducing high-frequency noise in such a frequency band.
本願発明者は、上記目的を達成すべく研究に研究を重ねた結果、例えば150kHz〜30MHzの高周波帯域のノイズを除去するのに好ましいコイルのコア材料として、MzZn系フェライト材料とNiZn系フェライト材料の組み合わせがあることを見いだした。すなわち、本発明の前記目的は、第1のフェライトコアと、前記第1のフェライトコアに重ね合わされた第2のフェライトコアと、前記第1及び前記第2のフェライトコアに対して一体的に巻回されたコイル用導線とを備え、前記第2のフェライトコアの透磁率の減衰域が前記第1のフェライトコアの透磁率の減衰域よりも高周波側に存在することを特徴とするコイルによって達成される。 As a result of repeated researches to achieve the above object, the inventor of the present application, for example, as a core material of a coil preferable for removing noise in a high frequency band of 150 kHz to 30 MHz, includes MzZn ferrite material and NiZn ferrite material. I found a combination. That is, the object of the present invention is to integrally wind the first ferrite core, the second ferrite core superimposed on the first ferrite core, and the first and second ferrite cores. The coil is turned, and the attenuation range of the magnetic permeability of the second ferrite core exists on the higher frequency side than the attenuation range of the magnetic permeability of the first ferrite core. Is done.
本発明においては、前記第1のフェライトコアがMnZn系材料からなり、前記第2のフェライトコアがNiZn系材料からなることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the first ferrite core is made of a MnZn-based material and the second ferrite core is made of a NiZn-based material.
本発明においてはさらに、前記第1のフェライトコアと前記第2のフェライトコアとが軸方向に重ね合わされており、前記第1のフェライトコアの軸方向の厚みが前記第2のコアの軸方向の厚みよりも厚いことが好ましい。これによれば、コイル用導線が第1のフェライトコアに巻回される部分の断面積を大きくすることができ、第1のフェライトコアの特性に起因して得られる大きなインダクタンス値を十分に確保することができ、その結果、インピーダンス値も十分確保することができる。 In the present invention, the first ferrite core and the second ferrite core are overlapped in the axial direction, and the axial thickness of the first ferrite core is in the axial direction of the second core. It is preferable that it is thicker than the thickness. According to this, the cross-sectional area of the portion where the coil conductor is wound around the first ferrite core can be increased, and a large inductance value obtained due to the characteristics of the first ferrite core can be sufficiently secured. As a result, a sufficient impedance value can be secured.
本発明においては、前記第1のフェライトコアと前記第2のフェライトコアとが径方向に重ね合わされており、前記第1のフェライトコアが前記第2のフェライトコアの内径方向内側に配置されていることが好ましい。これによれば、コイル用導線が第1のフェライトコアに巻回される部分の磁路長を短くすることができ、第1のフェライトコアの特性に起因して得られる大きなインダクタンス値を十分に確保することができ、その結果、インピーダンス値も十分確保することができる。 In the present invention, the first ferrite core and the second ferrite core are overlapped in the radial direction, and the first ferrite core is disposed on the inner side in the inner diameter direction of the second ferrite core. It is preferable. According to this, the magnetic path length of the portion where the coil conductor is wound around the first ferrite core can be shortened, and the large inductance value obtained due to the characteristics of the first ferrite core can be sufficiently obtained. As a result, a sufficient impedance value can be secured.
本発明の前記目的はまた、上述のコイルを用いて構成されたフィルタ回路によっても達成される。 The object of the present invention is also achieved by a filter circuit constructed using the above-described coil.
本発明の前記目的はまた、第1及び第2の導電線を同じ位相で伝搬するコモンモードノイズを低減するフィルタ回路であって、前記第1の導電線に直列的に挿入され且つ互いに電磁的に結合された第1及び第2のインダクタと、前記第2の導電線に直列的に挿入され且つ互いに電磁的に結合された第3及び第4のインダクタと、前記第1及び第2のインダクタの接続点に一端が接続された第1のキャパシタと、前記第3および前記第4のインダクタの接続点に一端が接続された第2のキャパシタと、前記第1及び第2のキャパシタそれぞれの他端とグランド線との間に挿入された共振回路とを備え、前記第1乃至第4のインダクタは、請求項1乃至8のいずれか1項に記載のコイルを用いて構成されていることを特徴とするフィルタ回路によっても達成される。 The object of the present invention is also a filter circuit for reducing common mode noise propagating through the first and second conductive lines in the same phase, which is inserted in series in the first conductive line and electromagnetically connected to each other. First and second inductors coupled to each other, third and fourth inductors inserted in series in the second conductive line and electromagnetically coupled to each other, and the first and second inductors A first capacitor having one end connected to the connection point of the second capacitor, a second capacitor having one end connected to the connection point of the third and fourth inductors, and each of the first and second capacitors. A resonance circuit inserted between the end and the ground line, and the first to fourth inductors are configured using the coil according to any one of claims 1 to 8. According to the characteristic filter circuit Also it is achieved.
本発明によれば、例えば150MHz〜30MHzの高周波帯域において十分なインピーダンスを得ることが可能なコイルを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a coil capable of obtaining a sufficient impedance in a high frequency band of 150 MHz to 30 MHz, for example.
また、本発明によれば、高周波ノイズを十分に低減することが可能なフィルタ回路を提供することができる。 In addition, according to the present invention, it is possible to provide a filter circuit capable of sufficiently reducing high-frequency noise.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好ましい実施形態に係るコイルの構造を示す略斜視図である。また、図2は、図1に示したコイルの略分解斜視図であり、巻線を施す前の状態を示している。 FIG. 1 is a schematic perspective view showing the structure of a coil according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of the coil shown in FIG. 1 and shows a state before winding.
図1及び図2に示すように、このコイル10は、第1のフェライトコア11と、第2のフェライトコア12と、これらのフェライトコア11,12に対して一体的に巻回されたコイル用導線13A,13Bとによって構成されている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
第1のフェライトコア11及び第2のフェライトコア12はともにトロイダル状のコアであり、本実施形態においては、第1のフェライトコア11と第2のフェライトコア12とが軸方向(コアの厚み方向)に重ね合わされている。第1のフェライトコア11の厚みT1は、第2のフェライトコア12の軸方向の厚みT2と同じかそれよりも厚く設定されていることが好ましい。一般に、コイルのインダクタンスLの大きさはコイルの断面積に比例するので、第1のフェライトコア11の厚みT1をより厚くすることで、コイル用導線13A,13Bが第1のフェライトコア11に巻回される部分の断面積を大きくすることができ、第1のフェライトコアの特性に起因して得られる大きなインダクタンス値を十分に確保することができると共に、その結果得られるインピーダンス値も十分確保することができる。また、コイル用導線の巻き易さを考慮して、第1のフェライトコア11の内径φ12と第2のフェライトコア12の内径φ22は同一に設定されていることが好ましい。
Both the
第1のフェライトコアはマンガンと亜鉛を主成分として含むMnZn系フェライト材料からなる。このような材料を用いて構成された第1のフェライトコア単体の透磁率は、低周波において非常に高いが高周波になるほど低下が著しいという周波数特性をもつ。 The first ferrite core is made of a MnZn-based ferrite material containing manganese and zinc as main components. The magnetic permeability of the first ferrite core formed by using such a material has a frequency characteristic that it is very high at a low frequency, but decreases significantly as the frequency becomes higher.
一方、第2のフェライトコアはニッケルと亜鉛を主成分として含むNiZn系フェライト材料からなる。このような材料を用いて構成された第2のフェライトコア単体の透磁率は、第1のフェライトコアよりも減衰域が高周波側に存在するという周波数特性をもつ。 On the other hand, the second ferrite core is made of a NiZn-based ferrite material containing nickel and zinc as main components. The magnetic permeability of the second ferrite core alone configured using such a material has a frequency characteristic that an attenuation region is present on the high frequency side as compared with the first ferrite core.
コイル用導線13A,13Bは、互いに重ね合わされた第1及び第2のフェライトコア11,12に対して一体的に巻回される。例えば、コモンモードチョークコイルを構成する場合には、コモンモード電流によりそれぞれの巻線で生じる磁束が強め合う方向に巻回する。このようにすることで、コモンモードノイズを除去することができる。
The
このように、本実施形態に係るコイル10は、互いに周波数特性の異なるMnZn系のフェライトコアとNiZn系のフェライトコアの組み合わせによって構成されているので、150kHz〜30MHzの高周波帯域においてインピーダンスが大きく、これをフィルタに用いた場合には、高周波ノイズを十分に低減することができる。また本実施の形態においては、フェライト材料を用いているため、従来のように鉄系高透磁率磁性体を用いた場合に比べて、抵抗率が高いので、十分な絶縁を確保することができる。さらに本実施の形態のように、抵抗率の大きいNiZn系フェライト材料からなる第2コアを下側に配置しているので、基板にコイル10を配置したときに、他の部品やパターンとの間で十分な絶縁を確保することができる。
As described above, the
なお、本実施の形態においては、第1及び第2のフェライトコアの外径φ11、φ12が同一として説明したが、これらのコアの外径は異なっていても良い。また、本実施形態においては、これらのコアの内径φ12,φ22が同一である場合について説明したが、コアの内径は異なっていてもかまわない。 In the present embodiment, the first and second ferrite cores have been described as having the same outer diameters φ11 and φ12, but the outer diameters of these cores may be different. In this embodiment, the case where the inner diameters φ12 and φ22 of the cores are the same has been described, but the inner diameters of the cores may be different.
次に、このコイル10を用いたフィルタ回路について詳細に説明する。
Next, a filter circuit using this
図3は、本発明の好ましい実施形態に係るフィルタ回路の構成を示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a filter circuit according to a preferred embodiment of the present invention.
図3に示すように、このフィルタ回路20は、一対の入力端子1A,1Bと、出力端子2A,2Bと、グランド端子5とを備えている。このフィルタ回路はさらに、一方の入力端子1Aと一方の出力端子2Aとの間に直列的に挿入された第1および第2のインダクタL1,L2と、他方の入力端子1Bと他方の出力端子2Bとの間に直列的に挿入され、第1および第2のインダクタL1,L2と協働してコモンモードノイズを抑制する第3および第4のインダクタL3,L4とを備えている。
As shown in FIG. 3, the
第1乃至第4のインダクタL1乃至L4は、上述したコイル10によって構成されている。詳細には、第1乃至第4のインダクタL1乃至L4は、図1に示した第1のフェライトコア11と第2のフェライトコア12との組み合わせからなる共通のコア14によって互いに電磁気的に結合されており、このコア14に対して一体的に巻回されたコイル用導線13Aの一端が端子1A、他端が2Aとなり、コイル用導線13Bの一端が端子1B、他端が2Bとなる。そして、第1のコイル用導線13Aによる巻線31の途中に接続点(中間接続部分P1)を設け、その巻線31の一方の端部から接続点P1まで(巻線部分31a)を第1のインダクタンスL1とし、その巻線31の他方の端部から接続点P1まで(巻線部分31b)を第2のインダクタンスL2としている。第3および第4のインダクタL3,L4についても同様に、第2のコイル用導線13Bによる巻線32の途中に接続点(中間接続部分P2)を設け、その巻線32の一方の端部から接続点P2まで(巻線部分32a)を第3のインダクタL3とし、その巻線32の他方の端部から接続点P2まで(巻線部分32b)を第4のインダクタL4としている。
The first to fourth inductors L1 to L4 are configured by the
ここで、フィルタとしての性能上、第1および第2のインダクタL1,L2のインダクタンスは同一の値であることが好ましい。また、第3および第4のインダクタL3,L4のインダクタンスも同一の値であることが好ましい。より好ましくは、第1および第2のインダクタL1,L2、ならびに第3および第4のインダクタL3,L4のすべてのインダクタンスを同一の値にすると良い。 Here, in terms of performance as a filter, the inductances of the first and second inductors L1 and L2 are preferably the same value. The inductances of the third and fourth inductors L3 and L4 are preferably the same value. More preferably, all the inductances of the first and second inductors L1 and L2 and the third and fourth inductors L3 and L4 are set to the same value.
第1および第2のインダクタL1,L2を構成する巻線31(第1のコイル用導線13A)と、第3および第4のインダクタL3,L4を構成する巻線32(第2のコイル用導線13B)は、上述したように共通のコア14に巻かれ、協働してコモンモードノイズを抑制するように互いに結合している。すなわち、それらの巻線は、それらにノーマルモードの電流が流れたときに各巻線を流れる電流によってコア11に誘起される磁束が互いに相殺されるような向きにコア14に巻かれている。このように、それらの巻線31,32およびコア14は、コモンモードノイズを抑制しつつノーマルモード信号を通過させるコモンモードチョークコイルを構成している。
Winding 31 (
このフィルタ回路20はさらに、一端が中間接続部分P1に接続された第1のキャパシタC1と、一端が中間接続部分P2に接続された第2のキャパシタC2と、一端が第1および第2のキャパシタC1,C2の各他端に接続され、他端がグランド端子5に接続された共振回路41とを備えている。本実施形態に係る共振回路41は、第5のインダクタL5、第3のキャパシタC3、および抵抗素子R1が並列接続されたLCR並列共振回路である。
The
直列に接続された第1のキャパシタC1と共振回路41は、一端が中間接続部分P1に接続され、他端が接地された第1の直列回路を構成している。また、直列に接続された第2のキャパシタC2と共振回路41は、一端が中間接続部分P2に接続され、他端が接地された第2の直列回路を構成している。このように、このフィルタ回路20では、第1の直列回路と第2の直列回路とで共振回路41が共通になっている。
The first capacitor C1 and the
次に、本実施形態に係るフィルタ回路20の動作について説明する。
Next, the operation of the
始めに、入力端子1A,1Bにコモンモードの電圧Viが印加された場合について説明する。この場合、第1のインダクタL1の一方の端部(中間接続部分P1とは逆側の端部)とアース間、および第3のインダクタL3の一方の端部(中間接続部分P2とは逆側の端部)とアース間に等しい電圧Viが発生する。第1のインダクタL1の一方の端部とアース間に発生した電圧Viは、第1のインダクタL1と第1の直列回路(第1のキャパシタC1と共振回路41)とによって分圧され、第1のインダクタL1の両端間と第1の直列回路の両端間とに、それぞれ所定の電圧が発生する。なお、図中の矢印は、その先の方が高い電位であることを表している。同様に、第3のインダクタL3の一方の端部とアース間に発生した電圧Viは、第3のインダクタL3と第2の直列回路(第2のキャパシタC2と共振回路41)とによって分圧され、第3のインダクタL3の両端間と第2の直列回路の両端間とに、それぞれ所定の電圧が発生する。
First, the case where the common mode voltage Vi is applied to the
第1のインダクタL1と第2のインダクタL2は互いに電磁気的に結合されているので、第1のインダクタL1の両端間に発生した電圧に応じて、第2のインダクタL2の両端間には所定の電圧が発生する。第2のインダクタL2の他方の端部(中間接続部分P1とは逆側の端部)とアース間の電圧、すなわち端子2Aとアース間の電圧Voは、第2のインダクタL2に発生する電圧と第1の直列回路に発生する電圧との総和で表されるが、これらの電圧は逆向きであることから互いに打ち消し合い、その結果、第1のインダクタL1の一方の端部とアース間に発生した電圧、すなわち端子1Aとアース間に発生した電圧Viよりも小さくなる。この場合、第1のインダクタL1が上述のコイル10によって構成されており、広帯域に渡って大きなインピーダンスが得られる。従来のように広帯域に渡って十分なインピーダンスが得られないようなコイルを用いた場合には、当該コイルのインピーダンスが低下した分だけ第1の直列回路に発生する電圧が大きくなり、その結果、第1の直列回路に発生する電圧と第2のインダクタL2に発生する電圧の総和で表される電圧Voが大きくなってしまうが、本願発明の場合には、広帯域に渡って大きなインピーダンスを確保し得るコイルを用いていることからそのような問題を回避して、コモンモードノイズを十分に低減することができる。
Since the first inductor L1 and the second inductor L2 are electromagnetically coupled to each other, there is a predetermined amount between the both ends of the second inductor L2 according to the voltage generated between both ends of the first inductor L1. Voltage is generated. The voltage between the other end of the second inductor L2 (the end opposite to the intermediate connection portion P1) and the ground, that is, the voltage Vo between the terminal 2A and the ground is a voltage generated in the second inductor L2. Although expressed as the sum of the voltages generated in the first series circuit, these voltages cancel each other because they are in opposite directions, and as a result, are generated between one end of the first inductor L1 and the ground. That is, the voltage Vi generated between the terminal 1A and the ground. In this case, the first inductor L1 is constituted by the above-described
同様に、第3のインダクタL3と第4のインダクタL4は互いに電磁気的に結合されているので、第3のインダクタL3の両端間に発生した電圧に応じて、第4のインダクタL4の両端間には所定の電圧が発生する。その結果、第4のインダクタL4の他方の端部(中間接続部分P2とは逆側の端部)とアース間の電圧、すなわち端子2Bとアース間の電圧Voは、第3のインダクタL3の一方の端部とアース間に発生した電圧、すなわち端子1Bとアース間に発生した電圧Viよりも小さくなる。このようにして、入力端子1A,1Bにコモンモードの電圧が印加された場合には、出力端子2A,2Bに発生するコモンモードの電圧は、入力端子1A,1Bに印加されたコモンモードの電圧よりも小さくなる。
Similarly, since the third inductor L3 and the fourth inductor L4 are electromagnetically coupled to each other, according to the voltage generated between both ends of the third inductor L3, between the both ends of the fourth inductor L4. Generates a predetermined voltage. As a result, the voltage between the other end of the fourth inductor L4 (the end opposite to the intermediate connection portion P2) and the ground, that is, the voltage Vo between the terminal 2B and the ground is one of the third inductor L3. Is smaller than a voltage generated between the end of the terminal and the ground, that is, a voltage Vi generated between the terminal 1B and the ground. In this way, when the common mode voltage is applied to the
また、このフィルタ回路20において、出力端子2A,2Bにコモンモードの電圧が印加された場合も、上記の説明と同様にして、入力端子1A,1Bに発生するコモンモードの電圧は、出力端子2A,2Bに印加されたコモンモードの電圧よりも小さくなる。このように、このフィルタ回路によれば、入力端子1A,1Bにコモンモードノイズが印加された場合と、出力端子2A,2Bにコモンモードノイズが印加された場合のいずれの場合にも、コモンモードノイズを抑制することができる。
In the
このフィルタ回路20によれば、比較的簡単な構成で、広い周波数範囲において効果的にコモンモードノイズを抑制することができる。特に、このフィルタ回路では、所定の高周波帯域において大きなインダクタンスを有するコイルを用いているので、より効果的にコモンモードノイズを抑制することができる。また、共振回路41として、第5のインダクタL5と第3のキャパシタC3とを含む並列回路を設けていることにより、第5のインダクタL5と第3のキャパシタC3とによる共振点付近において、例えば共振回路41を第5のインダクタL5のみにした場合と比べてコモンモードのノイズ成分がより効果的に抑制される。したがって、その並列回路による共振点を例えば所望の高周波帯域に設定することで、特に高周波帯域におけるノイズ成分を部分的に、より効果的に抑制することができる。
According to this
図4は、本発明の他の好ましい実施の形態に係るコイルの構造を示す略斜視図である。また、図5は、図4に示したコイルの略分解斜視図であり、巻線を施す前の状態を示している。 FIG. 4 is a schematic perspective view showing the structure of a coil according to another preferred embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic exploded perspective view of the coil shown in FIG. 4 and shows a state before winding.
図4に示すように、このコイル50は、第1のフェライトコア11と、第2のフェライトコア12と、これらのフェライトコア11,12に対して一体的に巻回されたコイル用導線13A,13Bとによって構成されている。本実施形態においては、第1のフェライトコア11と第2のフェライトコア12とが径方向に重ね合わされており、第1のフェライトコア11が径方向内側、第2のフェライトコア12が径方向外側に配置されている点が上記実施形態に係るコイル10とは異なっている。第1のフェライトコア11は第2のフェライトコア12よりも径方向内側に配置されていることが好ましい。一般に、コイルのインダクタンスLの大きさはコイルの磁路長に反比例するので、第1のフェライトコア11の径をより小さくすることで、コイル用導線13A,13Bが第1のフェライトコア11に巻回される部分の磁路長を短くすることができ、第1のフェライトコア11の特性に起因して得られる大きなインダクタンス値を十分に確保することができると共に、その結果得られるインピーダンス値も十分確保することができる。
As shown in FIG. 4, the
本実施形態において、第1のフェライトコア11の厚みT1は、第2のフェライトコア12の軸方向の厚みT2と等しく設定されている。また、第1のフェライトコア11の外径φ11は、第2のフェライトコア12の内径φ22と等しく設定されている。これにより、2つのフェライトコア11,12を径方向に重ね合わせることが可能となる。これらのフェライトコアの材質については上記実施形態に係るコイル10と同様であり、第1のフェライトコア11はMnZn系フェライト材料、第2のフェライトコア12はNiZn系フェライト材料からなる。
In the present embodiment, the thickness T1 of the
以上のような構成のコイル50も、上述したコイル10と同様に、互いに周波数特性の異なるMnZn系のフェライトコアとNiZn系のフェライトコアの組み合わせによって構成されているので、150kHz〜30MHzの高周波帯域においてインピーダンス値が大きく、これをフィルタに用いた場合には、高周波ノイズを十分に低減することができる。また本実施の形態においては、フェライト材料を用いているため、従来のように鉄系高透磁率磁性体を用いた場合に比べて、抵抗率が高いので、十分な絶縁を確保することができる。さらに本実施の形態のように、抵抗率の大きいNiZn系フェライト材料からなる第2コアを外側に配置しているので、基板にコイル50を配置したときに、他の部品やパターンとの間で十分な絶縁を確保することができる。
Similarly to the
本発明は、以上実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention. Needless to say.
例えば、上記実施形態においては、フィルタ回路のコイルとしてコイル10を適用した場合について説明したが、コイル50を適用してもよいことは言うまでもない。また、コイル10やコイル50が用いられるフィルタ回路として、図3に示したフィルタ回路20を例に説明したが、これに限定されるものではなく、種々のフィルタ回路に対して適用可能である。
For example, although the case where the
(実施例)
まず、第1のフェライトコア及び第2のフェライトコアを用意した。第1のフェライトコアにはTDK株式会社製のMnZn系フェライトコア(型番:HS72)を用いた。このフェライトコアは、外径φ11=12mm、内径φ12=6mm、厚みT1=3mmである。第2のフェライトコアにはTDK株式会社製のNiZn系フェライトコア(型番:HF70)を用いた。このフェライトコアは、外径φ21=10mm、内径φ22=6mm、厚みT2=3mmである。これら第1及び第2のフェライトコアを軸方向に重ねた後、フェライトコアの4箇所に直径0.55mmのエナメル線13をそれぞれ6ターンずつ巻回して、図6のようなトロイダルコイルを完成させた。なお、このトロイダルコイルの4つのコイルL1〜L4は、図3に示したフィルタ回路20の第1乃至第4のインダクタL1〜L4に対応している。
(Example)
First, a first ferrite core and a second ferrite core were prepared. As the first ferrite core, an MnZn ferrite core (model number: HS72) manufactured by TDK Corporation was used. This ferrite core has an outer diameter φ11 = 12 mm, an inner diameter φ12 = 6 mm, and a thickness T1 = 3 mm. As the second ferrite core, a NiZn ferrite core (model number: HF70) manufactured by TDK Corporation was used. This ferrite core has an outer diameter φ21 = 10 mm, an inner diameter φ22 = 6 mm, and a thickness T2 = 3 mm. After the first and second ferrite cores are stacked in the axial direction, the enameled
以上のような構造を有するトロイダルコイルのうち、巻線部分の一箇所のインダクタンスLs[H]及びインピーダンスZ[Ω]の周波数特性の測定を行った。 Among the toroidal coils having the above-described structure, the frequency characteristics of the inductance Ls [H] and the impedance Z [Ω] at one place of the winding part were measured.
図7は、実施例に係るコイルのインダクタンス及びインピーダンスの周波数特性の測定結果を示すグラフである。ここで、グラフの横軸は周波数f[Hz]、左側の縦軸はインピーダンスZ[Ω]、右側の縦軸はインダクタンスLs[H]を示している。 FIG. 7 is a graph illustrating measurement results of frequency characteristics of inductance and impedance of the coil according to the example. Here, the horizontal axis of the graph represents the frequency f [Hz], the left vertical axis represents the impedance Z [Ω], and the right vertical axis represents the inductance Ls [H].
図7に示すように、実施例に係るコイルでは、例えば100kHzの低周波において450μH程度の比較的高いインダクタンスを有しており、4MHzまでは10μH以上のインダクタンスが確保されることが確認できた。また、インピーダンスについては、インピーダンスのピークが2箇所あり、1MHz〜40MHzまでの広い帯域で2kΩ以上の高いインピーダンスが確保されることが確認できた。また、400Ω以上のインピーダンスであれば、150kHz以上の周波数帯域において確保することができた。 As shown in FIG. 7, the coil according to the example has a relatively high inductance of about 450 μH at a low frequency of 100 kHz, for example, and it was confirmed that an inductance of 10 μH or more was secured up to 4 MHz. As for impedance, there are two impedance peaks, and it was confirmed that a high impedance of 2 kΩ or higher was secured in a wide band from 1 MHz to 40 MHz. Further, if the impedance is 400Ω or more, it can be secured in a frequency band of 150 kHz or more.
(比較例1)
まず、第1のフェライトコアを用意した。第1のフェライトコアにはTDK株式会社製のMnZn系フェライトコア(型番:HS72)を用いた。このフェライトコアの4箇所に直径0.55mmのエナメル線13をそれぞれ6ターンずつ巻回して、図6のようなトロイダルコイルを完成させた。
(Comparative Example 1)
First, a first ferrite core was prepared. As the first ferrite core, a MnZn ferrite core (model number: HS72) manufactured by TDK Corporation was used. A toroidal coil as shown in FIG. 6 was completed by winding
以上のような構造を有するトロイダルコイルのうち、巻線部分の一箇所のインダクタンスLs[H]及びインピーダンスZ[Ω]の周波数特性の測定を行った。 Among the toroidal coils having the above-described structure, the frequency characteristics of the inductance Ls [H] and the impedance Z [Ω] at one place of the winding part were measured.
図8は比較例1に係るコイルのインダクタンスLs[H]及びインピーダンスZ[Ω]の周波数特性の測定結果を示すグラフである。 FIG. 8 is a graph showing measurement results of frequency characteristics of the inductance Ls [H] and impedance Z [Ω] of the coil according to Comparative Example 1.
図8に示すように、比較例1に係るコイルでは、例えば100kHzの低周波において450μH程度の比較的高いインダクタンスを有しているが、10μH以上のインダクタンスは約3MHzまでしか確保されないことが確認できた。また、インピーダンスについては、インピーダンスのピークが1箇所だけであり、2kΩ以上の高いインピーダンスが確保されるのは、1.5MHz〜5MHzまでの狭い帯域であった。 As shown in FIG. 8, the coil according to Comparative Example 1 has a relatively high inductance of about 450 μH at a low frequency of 100 kHz, for example, but it can be confirmed that an inductance of 10 μH or more can be secured only up to about 3 MHz. It was. As for the impedance, there is only one impedance peak, and high impedance of 2 kΩ or more is ensured in a narrow band from 1.5 MHz to 5 MHz.
(比較例2)
まず、第2のフェライトコアを用意した。第2のフェライトコアにはTDK株式会社製のNiZn系フェライトコア(型番:HF70)を用いた。このフェライトコアの4箇所に直径0.55mmのエナメル線13をそれぞれ6ターンずつ巻回した。以上により、図6のようなトロイダルコイルを完成させた。
(Comparative Example 2)
First, a second ferrite core was prepared. A NiZn ferrite core (model number: HF70) manufactured by TDK Corporation was used as the second ferrite core. The enameled
以上のような構造を有するトロイダルコイルのうち、巻線部分の一箇所のインダクタンスLs[H]及びインピーダンスZ[Ω]の周波数特性の測定を行った。 Among the toroidal coils having the above-described structure, the frequency characteristics of the inductance Ls [H] and the impedance Z [Ω] at one place of the winding part were measured.
図9は比較例2に係るコイルのインダクタンスLs[H]及びインピーダンスZ[Ω]の周波数特性の測定結果を示すグラフである。 FIG. 9 is a graph showing measurement results of frequency characteristics of the inductance Ls [H] and impedance Z [Ω] of the coil according to Comparative Example 2.
図9に示すように、比較例2に係るコイルでは、例えば100kHzの低周波においても70μH程度の比較的低いインダクタンスしか得られず、帯域全体に至っても比較的低いインダクタンスしか得られなかった。また、インピーダンスについても、インピーダンスのピークが1箇所だけであり、2kΩ以上の高いインピーダンスが確保されるのは、20MHz以上の高周波帯域のみであった。 As shown in FIG. 9, in the coil according to Comparative Example 2, only a relatively low inductance of about 70 μH was obtained even at a low frequency of 100 kHz, for example, and a relatively low inductance was obtained even in the entire band. As for the impedance, there is only one impedance peak, and a high impedance of 2 kΩ or higher is ensured only in a high frequency band of 20 MHz or higher.
以上の結果から、実施例に係るコイルでは、150k〜30MHzまでの高周波帯域において、比較的高いインピーダンスを有することがわかった。このことは、このコイルを例えば上述したフィルタ回路に適用した場合に、ノイズ成分の減衰量が大きくなり、高周波ノイズを十分に低減することが可能となることを意味する。 From the above results, it was found that the coil according to the example had a relatively high impedance in a high frequency band from 150 k to 30 MHz. This means that when this coil is applied to, for example, the above-described filter circuit, the attenuation amount of the noise component is increased, and the high-frequency noise can be sufficiently reduced.
1A,1B 一対の入力端子
2A,2B 一対の出力端子
10 コイル
11 第1のフェライトコア
12 第2のフェライトコア
13A,13B コイル用導線
14,15 コアの組み合わせ
20 フィルタ回路
31 コイル用導線13Aによる巻線
32 コイル用導線13Aによる巻線
31a,31b 巻線部分
32a,32b 巻線部分
41 共振回路
C1 第1のキャパシタ
C2 第2のキャパシタ
C3 第3のキャパシタ
L1 第1のインダクタ
L2 第2のインダクタ
L3 第3のインダクタ
L4 第4のインダクタ
L5 第5のインダクタ
R1 第1の抵抗素子
P1 中間接続部分
P2 中間接続部分
φ11 第1のフェライトコアの外径
φ12 第1のフェライトコアの内径
φ21 第2のフェライトコアの外径
φ22 第2のフェライトコアの内径
1A, 1B A pair of
Claims (6)
前記第2のフェライトコアの透磁率の減衰域が前記第1のフェライトコアの透磁率の減衰域よりも高周波側に存在することを特徴とするコイル。 A first ferrite core; a second ferrite core superimposed on the first ferrite core; and a coil conductor wound integrally with the first and second ferrite cores. ,
The coil characterized in that the permeability attenuation range of the second ferrite core exists on the higher frequency side than the permeability attenuation range of the first ferrite core.
前記第1の導電線に直列的に挿入され且つ互いに電磁的に結合された第1及び第2のインダクタと、
前記第2の導電線に直列的に挿入され且つ互いに電磁的に結合された第3及び第4のインダクタと、
前記第1及び第2のインダクタの接続点に一端が接続された第1のキャパシタと、
前記第3および前記第4のインダクタの接続点に一端が接続された第2のキャパシタと、
前記第1及び第2のキャパシタそれぞれの他端とグランド線との間に挿入された共振回路とを備え、
前記第1乃至第4のインダクタは、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のコイルを用いて構成されていることを特徴とするフィルタ回路。 A filter circuit for reducing common mode noise propagating in the same phase through the first and second conductive lines,
First and second inductors inserted in series in the first conductive line and electromagnetically coupled to each other;
Third and fourth inductors inserted in series in the second conductive line and electromagnetically coupled to each other;
A first capacitor having one end connected to a connection point of the first and second inductors;
A second capacitor having one end connected to a connection point of the third and fourth inductors;
A resonance circuit inserted between the other end of each of the first and second capacitors and a ground line;
The filter circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein the first to fourth inductors are configured using the coil according to any one of claims 1 to 4.
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