JP2006148519A - π型フィルタ回路および複合回路部品 - Google Patents

Abstract

【課題】チョークコイルの実装スペースを節約し、外来ノイズの影響を受けないフィルタ回路を提供する。
【解決手段】入力側電解コンデンサ１２と、入力側電解コンデンサ１２に巻かれた第１巻線１６と、出力側電解コンデンサ１４と、出力側電解コンデンサ１４に巻かれた第２巻線１８と、基板上で分離形成された入力側プラスパターン２０と出力側プラスパターン２２からなるプラスパターンと、基板１０上に形成され、入力側電解コンデンサ１２のプラス端子及び第１巻線１６の一端を入力側プラスパターンに接続し、出力側電解コンデンサ１４のプラス端子及び第２巻線１８の一端を出力側プラスパターン２２に接続し、第１巻線１６及び第２巻線１８の他端のそれぞれをランドパターン２８に接続し、入力側電解コンデンサ１２及び出力側電解コンデンサ１４のマイナス端子をマイナスパターンに接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高い周波数でスイッチング動作を行うスイッチング電源に用いられるπ型フィルタ回路および複合回路部品に関する。

直流電圧を得る電源装置として、入力電源を断続制御してトランスにより電圧変換し、変圧後にπ型フィルタ回路等のフィル対回路でリップル成分を除去する平滑を行い、所望の直流電圧を得るようにしている。

π型フィルタ回路は図６のように入力側電解コンデンサ１と出力側電解コンデンサと２の間にチョークコイル３を挿入してリップル成分を除去しており、このチョークコイルに
開磁路型インダクタを用いていた場合、実装スペースが部品点数が３点必要であり、外来ノイズがチョークコイルに作用すると、それがノイズ電圧に変換されてしまい、リップル成分となってしまう。

外来ノイズがリップル成分となることを防止するには、チョークコイルにトロイダルコイルを用いれば、外来ノイズがあってもそれがチョークコイルに誘導電圧を発生することがなく、外来ノイズがリップル成分となることがないが、トロイダルコイルは高価であり部品点数は変わらないので、実装スペースも変わらない。
特開平９−０２７４２５号公報 実開平１０−０５０５３４号公報

トロイダルコイルを使用せず、図７に示すようにチョークコイルを開磁路インダクタ３ａ、３ｂと２個にし、外来ノイズにより開磁路インダクタのそれぞれに誘導される電圧の極性が逆方向になるように接続することで外来ノイズによるリップルへの影響をなくすこともできるが、部品点数が４個になり経済性が悪くなると共に、実装スペースは大きくなってしまう。

したがって、本発明は、経済性を向上させかつ実装スペースを少なくするπ型フィルタ回路をを提供することを目的とする。

このような課題を解決するために本発明は、入力側電解コンデンサ１２と、入力側電解コンデンサ１２に巻かれた第１巻線１６と、出力側電解コンデンサ１４と、出力側電解コンデンサ１４に巻かれた第２巻線１８と、基板上で分離形成された入力側プラスパターン２０と出力側プラスパターン２２からなるプラスパターン２４と、基板１０上に形成され、プラスパターン２４に所定距離離して並べて配置されたマイナスパターン２６と、基板１０上に形成されマイナスパターン２６を挟んでプラスパターン２４の分離部分と同じ位置に配置されたランドパターン２８とを有し、入力側電解コンデンサ１２のプラス端子及び第１巻線１６の一端を入力側プラスパターン２０ａに接続し、出力側電解コンデンサ１４のプラス端子及び第２巻線１８の一端を出力側プラスパターン２２続し、第１巻線１６及び第２巻線１８の他端のそれぞれをランドパターン２８に接続し、入力側電解コンデンサ１２及び出力側電解コンデンサ１４のマイナス端子をマイナスパターン２６に接続したことを特徴とする。

また本発明は、入力側電解コンデンサ１２と、入力側電解コンデンサ１２に巻かれた第１巻線１６と、出力側電解コンデンサ１４と、出力側電解コンデンサ１４に巻かれた第２巻線１８と、基板１０上で分離形成された入力側マイナスパターン２０ａと出力側マイナスパターン２２ａからなるマイナスパターン２４ａと、基板１０上に形成され、マイナスパターン２４ａに所定距離離して並べて配置されたプラスパターン２６ａと、基板１０上に形成されプラスパターン２６ａを挟んでマイナスパターン２４の分離部分と同じ位置に配置されたランドパターン２８とを有し、入力側電解コンデンサ１２のマイナス端子及び第１巻線１６の一端を入力側マイナスパターン２０ａに接続し、出力側電解コンデンサ１４のマイナス端子及び第２巻線１８の一端を出力側マイナスパターン２２ａに接続し、第１巻線１６及び第２巻線１８の他端のそれぞれをランドパターン２８に接続し、入力側電解コンデンサ１２及び出力側電解コンデンサ１４のプラス端子を前記プラスパターンに接続したことを特徴とする。

また、第１巻線１６と第２巻線１８は磁束の方向が相互に逆方向としたことを特徴とする。

また、第１巻線１６と第２巻線１８は、入力側電解コンデンサ１２と出力側電解コンデンサ１４に対してそれぞれ同方向に巻かれており、第１巻線１６と第２巻線１８の巻き始め端子を分離されたプラスパターン２０，２２又はマイナスパターン２０ａ，２２ａに各々接続すると共に、第１巻線１６と第２巻線１８の巻き終わり端子をランドパターン２８に接続して、第１巻線１６と第２巻線１８の電流方向を逆方向としたことを特徴とする。

また本発明は、円筒形を有し円筒端部の一方にプラス端子とマイナス端子を設けた電解コンデンサ１２，１４の外周に巻線１６，１８を巻き、前記巻線１６，１８の一対の端子をプラス端子及びマイナス端子と同方向に引き出したことを特徴とする。

本発明に従えば、入力側電解コンデンサおよび出力側電解コンデンサにチョークコイルを巻いていており、その巻き方向を同一とし、巻き始め端子を共通接続しているので、チョークコイルが直列接続となりかつそれぞれのチョークコイルに発生するノイズ電圧は逆方向となって総合的にはノイズ電圧が打ち消され、リップルに影響を与えない。またチョークコイルの取付けスペースが不要となって実装スペースを小さくできると共に、チョークコイルは巻線だけで良いことから特別な実装部品が必要なくなるので、経済性が良くなると言う効果を有する。

図１は本発明のπ型フィルタ回路の基板実装を示す斜視図であり、実装部分を示している。

基板１０のランド１０ａ、１０ｂに円筒形の入力側電解コンデンサ１２が実装され、ランド１０ｃ、１０ｄに円筒形の出力側電解コンデンサ１４が実装され、入力側電解コンデンサ１２の外周に第１巻線１６が、出力側電解コンデンサ１４に第２巻線１８が巻かれ、これら巻線の一対の端子が電解コンデンサ１２，１４のプラス端子及びマイナス端子と同一方向に引き出されている。なお、本発明の基板１０は単独で存在するものではなく、他の回路と部品が共通に実装されている基板のうち、図の部分のみを取り出した断面を示している。

入力側電解コンデンサ１２のプラス端子までは基板の一方の端部に設けられたランド１０ｅから入力側プラスパターン２０が配線され、出力側電解コンデンサ１４のプラス端子までは基板の他方の端部に設けられたランド１０ｆから出力側プラスパターン２２が配線され、入力側プラスパターン２０と出力側プラスパターン２２はプラスパターン２４を構成し、それぞれの直線部分は同一直線上にならべられ、かつ分離されて配線されている。

プラスパターン２４に対して平行配置され、入力側電解コンデンサ１２と出力側電解コンデンサ１４のマイナス端子の双方を含む位置に、基板１０の一端に設けられたランド１０ｇから基板１０の他端に設けられたランド１０ｈへ、マイナスパターン２６が配線されている。更にマイナスパターン２６を挟んでプラスパターンの分離部分である入力プラスパターン２０，出力プラスパターン２２のランド１０ｂ、１０ｃと同じ位置に配置されたランド１０ｉ，１０ｊを含むようにランドパターン２８が配線されている。

入力側プラスパターン２０は入力側電解コンデンサ１２のプラス端子が接続されているランド１０ａから直交する方向にランド１０ｋまで延びており、また出力側プラスパターン２２は出力側電解コンデンサ１４のプラス端子が接続されているランド１０ｃから直交する方向にランド１０ｍまで延びている。入力側電解コンデンサ１２に巻かれた第１巻線１６の巻き始め端子１６ａはランドパターン２８のランド１０ｉに接続され、巻き終わり端子１２ｂは入力側プラスパターン２０のランド１０ｋに接続されている。同様に、出力側電解コンデンサ１４に巻かれた第２巻線の１８巻き始め端子１８ａはランドパターン２８のランド１０ｊに接続され、巻き終わり端子１８ｂは出力側プラスパターン２２のランド１０ｍに接続されている。

図２はこのように構成されたフィルタ回路の回路図であり、入力側電解コンデンサ１２，出力側電解コンデンサ１４に巻かれた第１巻線１６と第２巻線１８はそれぞれ同方向に巻かれており、第１巻線１６と第２巻線１８の巻き始め端子をランドパターン２８に接続し、第１巻線１６と第２巻線１８の巻き終わり端子を分離されたプラスパターン２０，２２に接続している。

このように構成された回路は外来ノイズＮによって第１巻線１６及び第２巻線１８に逆方向のノイズ電圧ｖが誘導され、入力側プラスパターン２０と出力側プラスパターン２２の間では相殺されてゼロになるため、外来ノイズが出力に与える影響を除去でき、外来ノイズがリップルとして影響することはない。

すなわち、第１巻線１６および第２巻線１８を上側から見ると図３のようになっており、巻き始め端子１６ａ及び１８ａが共通接続されていることから、両コイルは直列接続されており、外来ノイズがあると同じ電流が双方のコイルに流れるが、第１巻線１６に巻き終わり端子１６ｂから巻き始め端子１６ａの方向に電流が流れると第２巻線は巻き始め端子１８ａから巻き終わり端子１８ｂ方向にノイズ電流が流れることになり、第１巻線１６、第２巻線１８は同一方向に巻かれているので、磁束の向きは図３の方向となって、各コイルに誘導される電圧は逆方向になりるため、ランド１０ｋ、１０ｍ間ではノイズ電圧は相殺され発生しない。

またこのように構成することによって第１巻線１６，１８からなるチョークコイルは電解コンデンサ１２，１４に巻かれることによって基板１０上にスペースを取る必要がないから実装スペースは実質ゼロにでき、小型化が実現できる。なお、このような構造のチョークコイルは磁性体に巻かれていないのでインダクタンスは小さいが、スイッチング周波数が十分高い周波数になる場合は実用上必要十分なインダクタンスが確保でき、フィルタ回路として実用上十分の性能を発揮する。

図４は他の実施例を示す斜視図であり、基板１０のランド１０ａ、１０ｂに円筒形の入力側電解コンデンサ１２が実装され、ランド１０ｃ、１０ｄに円筒形の出力側電解コンデンサ１４が実装され、入力側電解コンデンサ１２の外周に第１巻線１６が、出力側電解コンデンサ１４に第２巻線１８を巻かれ、これら巻線の一対の端子が電解コンデンサ１２，１４のプラス端子及びマイナス端子と同一方向に引き出されている。

入力側電解コンデンサ１２のマイナス端子までは基板の一方の端部に設けられたランド１０ｅから入力側マイナスパターン２０ａが配線され、出力側電解コンデンサ１４のマイナス端子までは基板の他方の端部に設けられたランド１０ｆから出力側プラスパターン２２ａが配線され、入力側マイナスパターン２０ａと出力側マイナスパターン２２ａはマイナスパターン２４ａを構成し、それぞれの直線部分は同一直線上にならべられ、かつ分離されて配線されている。

マイナスパターン２４ａに対して平行配置され、入力側電解コンデンサ１２と出力側電解コンデンサ１４のプラス端子の双方を含む位置に、基板１０の一端に設けられたランド１０ｇから基板１０の他端に設けられたランド１０ｈへ、プラスパターン２６ａが配線されている。更にプラスパターン２６ａを挟んでマイナスパターンの分離部分である入力マイナスパターン２０ａ，出力マイナスパターン２２ａのランド１０ｂ、１０ｃと同じ位置に配置されたランド１０ｉ，１０ｊを含むようにランドパターン２８が配線されている。

入力側マイナスパターン２０ａは入力側電解コンデンサ１２のマイナス端子が接続されているランド１０ａから直交する方向にランド１０ｋまで延びており、また出力側マイナスパターン２２ａは出力側電解コンデンサ１４のマイナス端子が接続されているランド１０ｃから直交する方向にランド１０ｍまで延びている。入力側電解コンデンサ１２に巻かれた第１巻線１６の巻き始め端子１６ａはランドパターン２８のランド１０ｉに接続され、巻き終わり端子１２ｂは入力側マイナスパターン２０のランド１０ｋに接続されている。同様に、出力側電解コンデンサ１４に巻かれた第２巻線の１８巻き始め端子１８ａはランドパターン２８のランド１０ｊに接続され、巻き終わり端子１８ｂは出力側マイナスパターン２２のランド１０ｍに接続されている。

図６はこのように構成されたフィルタ回路の回路図であり、入力側電解コンデンサ１２
，出力側電解コンデンサ１４に巻かれた第１巻線１６と第２巻線１８はそれぞれ同方向に巻かれており、第１巻線１６と第２巻線１８の巻き始め端子をランドパターン２８に接続し、第１巻線１６と第２巻線１８の巻き終わり端子を分離されたマイナスパターン２０ａ，２２ａに接続している。

このように構成された回路は外来ノイズＮによって第１巻線１６及び第２巻線１８に逆方向のノイズ電圧ｖが誘導され、入力側マイナスパターン２０ａと出力側マイナスパターン２２ａの間では相殺されてゼロになるため、外来ノイズが出力に与える影響を除去でき、外来ノイズがリップルとして影響することはない。

本発明の実施態様を示す斜視図 図１の回路構成を示す回路図 第１巻線、第２巻線の接続状態を示す平面図 本発明の他の実施態様を示す斜視図 図４の回路構成を示す回路図 従来のフィルタ回路を示す回路図 従来の他のフィルタ回路を示す回路図

符号の説明

１０： 基板
１２： 入力側電解コンデンサ
１２ａ：巻き始め端子
１２ｂ：巻き終わり端子
１４： 出力側電解コンデンサ
１６： 第１巻線
１８： 第２巻線
２０： 入力側プラスパターン
２２： 出力側プラスパターン
２４： プラスパターン
２６： マイナスパターン
２８： ランドパターン
２０ａ：入力側マイナスパターン
２２ａ：出力側マイナスパターン
２４ａ：マイナスパターン
２６ａ：プラスパターン

Claims (5)

1. 入力側電解コンデンサと、
   前記入力側電解コンデンサに巻かれた第１巻線と、
   出力側電解コンデンサと、
   前記出力側電解コンデンサに巻かれた第２巻線と、
   基板上で分離形成された入力側プラスパターンと出力側プラスパターンからなるプラスパターンと
   前記基板上に形成され、前記プラスパターンに所定距離離して並べて配置されたマイナスパターンと、
   前記基板上に形成され前記マイナスパターンを挟んで前記プラスパターンの分離部分と同じ位置に配置されたランドパターンとを有し、
   前記入力側電解コンデンサのプラス端子及び第１巻線の一端を前記入力側プラスパターンに接続し、
   前記出力側電解コンデンサのプラス端子及び第２巻線の一端を前記出力側プラスパターンに接続し、
   前記第１巻線及び第２巻線の他端のそれぞれを前記ランドパターンに接続し、
   前記入力側電解コンデンサ及び出力側電解コンデンサのマイナス端子を前記マイナスパターンに接続したことを特徴とするπ型フィルタ回路。
   
2. 入力側電解コンデンサと、
   前記入力側電解コンデンサに巻かれた第１巻線と、
   出力側電解コンデンサと、
   前記出力側電解コンデンサに巻かれた第２巻線と、
   基板上で分離形成された入力側マイナスパターンと出力側マイナスパターンからなるマイナスパターンと
   前記基板上に形成され、前記マイナスパターンに所定距離離して並べて配置されたプラスパターンと、
   前記基板上に形成され前記プラスパターンを挟んで前記マイナスパターンの分離部分と同じ位置に配置されたランドパターンとを有し、
   前記入力側電解コンデンサのマイナス端子及び第１巻線の一端を前記入力側マイナスパターンに接続し、
   前記出力側電解コンデンサのマイナス端子及び第２巻線の一端を前記出力側マイナスパターンに接続し、
   前記第１巻線及び第２巻線の他端のそれぞれを前記ランドパターンに接続し、
   前記入力側電解コンデンサ及び出力側電解コンデンサのプラス端子を前記プラスパターンに接続したことを特徴とするπ型フィルタ回路。
   
3. 請求項１又は２記載のπ型フィルタに於いて、前記第１巻線と第２巻線は磁束の方向が相互に逆方向としたことを特徴とするπ型フィルタ回路。
   
4. 請求項１又は２記載のπ型フィルタに於いて、前記第１巻線と第２巻線は、前記入力側電解コンデンサと出力側電解コンデンサに対してそれぞれ同方向に巻かれており、
   前記第１巻線と第２巻線の巻き始め端子を分離されたプラスパターン又はマイナスパターンに各々接続すると共に、前記第１巻線と第２巻線の巻き終わり端子を前記ランドパターンに接続して、前記第１巻線と第２巻線の電流方向を逆方向としたことを特徴とするπ型フィルタ回路。
   
5. 円筒形を有し円筒端部の一方にプラス端子とマイナス端子を設けた電解コンデンサの外周に巻線を巻き、前記巻線の一対の端子を前記プラス端子及びマイナス端子と同方向に引き出したことを特徴とする複合回路部品。

Images