JP2019009629A - ノイズフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】モード変換によって生じるノーマルモードノイズを低減させることが可能なノイズフィルタを提供する。
【解決手段】ノイズフィルタ１は、ＩＣ２に接続される伝送線路３，４，５，６に配設されるノーマルモードノイズフィルタ部１０と、伝送線路３，４，５，６に配設されるコモンモードノイズフィルタ部２０とを備える。ノーマルモードノイズフィルタ部１０は、ノーマルモードノイズフィルタ１５，１６，１７，１８（コイル１１，１２，１３，１４）からなり、ＩＣ２とコモンモードノイズフィルタ部２０との間に配置され、ノーマルモードノイズフィルタ１５，１６，１７，１８に含まれる一のノーマルモードノイズフィルタのコイルのインダクタンスと他のノーマルモードノイズフィルタのコイルのインダクタンスとの偏差が第１の偏差以下である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ノーマルモードノイズとコモンモードノイズを低減するノイズフィルタに関する。

電子回路で問題となるノイズは、伝導の仕方（モード）によりノーマルモードノイズとコモンモードノイズとに分けられる。例えば、電源ラインを流れるノイズの場合、ノーマルモードノイズは、プリント基板の電源ラインを往路、グランドラインを復路とするノイズであり、電源ラインとグランドラインでノイズの電流の方向がそれぞれ逆向きになる。一方、コモンモードノイズは、プリント基板の電源ラインとグランドラインを共に往路とし、金属シャーシなどプリント基板外の基準グランドを復路とするノイズであり、電源ラインとグランドラインでノイズの電流の方向は同じ向きになる。

このノーマルモードノイズとコモンモードノイズの両方のノイズを低減するノイズフィルタが提供されている。例えば、特許文献１には、電源ラインにそれぞれ対応した３個の巻線が、コモンモード用コアとノーマルモード用コアの１つずつに共通してそれぞれ巻回されたノイズフィルタが開示されている。このノイズフィルタは、各交流電源ラインを流れるコモンモードノイズの電流によりコモンモード用コアに生じる磁束が足し合わされるように各巻線が巻回されることにより、３個の巻線が同一方向に巻回されている。

特開２００２−２５２１２７号公報

ところで、ＩＣなどの半導体集積回路に電源ラインなどを介してノイズが伝導されると、半導体集積機回路ではそのノイズの影響を受けて誤動作するおそれがある。特に、半導体集積回路では、ノイズの電流の方向が各ライン間でそれぞれ逆向きになるノーマルモードノイズの影響を受け易い。特許文献１に開示されたノイズフィルタは、ノーマルモードチョークコイルとコモンモードチョークコイルが構成されているので、ノーマルモードノイズとコモンモードノイズを低減することができる。

しかしながら、各チョークコイルでは、モード変換される場合があり、例えば、コモンモードノイズがノーマルモードノイズに変換される場合がある。そのため、半導体集積回路のノイズ低減用に特許文献１に開示のノイズフィルタを用いた場合、例えば、ノーマルモードチョークコイルでコモンモードノイズがノーマルモードノイズに変換されると、このノーマルモードノイズが半導体集積回路に伝導される。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、半導体集積回路に接続される伝送線路に入るノーマルモードノイズとコモンモードノイズを低減しつつ、モード変換によって生じるノーマルモードノイズを低減させることが可能なノイズフィルタを提供することを目的とする。

本発明に係るノイズフィルタは、半導体集積回路に接続される複数本の伝送線路に配設されるノーマルモードノイズフィルタ部と、複数本の伝送線路に配設されるコモンモードノイズフィルタ部と、を備え、ノーマルモードノイズフィルタ部は、複数個のノーマルモードノイズフィルタからなり、半導体集積回路とコモンモードノイズフィルタ部との間に配置され、ノーマルモードノイズフィルタは、伝送線路にそれぞれ挿入されるコイルを有し、複数個のノーマルモードノイズフィルタに含まれる一のノーマルモードノイズフィルタのコイルのインダクタンスと、複数個のノーマルモードノイズフィルタに含まれる他のノーマルモードノイズフィルタのコイルのインダクタンスとの偏差が第１の偏差以下であり、第１の偏差は、一のノーマルモードノイズフィルタを通過後の電圧と他のノーマルモードノイズフィルタを通過後の電圧との電圧差が、半導体集積回路が誤動作する可能性のある電圧以下になるように設定されることを特徴とする。

本発明に係るノイズフィルタでは、伝送線路にノーマルモードノイズフィルタ部が設けられているので、伝送線路にノーマルモードノイズが入った場合でも、ノーマルモードノイズフィルタ部によって、そのノーマルモードノイズを低減することができる。また、本発明に係るノイズフィルタでは、伝送線路にコモンモードノイズフィルタ部が設けられているので、伝送線路にコモンモードノイズが入った場合でも、コモンモードノイズフィルタ部によって、そのコモンモードノイズを低減することができる。特に、本発明に係るノイズフィルタでは、コモンモードノイズフィルタ部の後段にノーマルモードノイズフィルタ部が配置されている。そのため、前段のコモンモードノイズフィルタ部でコモンモードノイズなどがノーマルモードノイズに変換された場合でも、後段のノーマルモードノイズフィルタ部によってその変換されたノーマルモードノイズを低減することができる。また、本発明に係るノイズフィルタでは、後段のノーマルモードノイズフィルタ部のノーマルモードノイズフィルタ間でコイルのインダクタンスの偏差が第１の偏差以下である。この第１の偏差は、ノーマルモードノイズフィルタ間においてこの各フィルタ通過後の電圧差が半導体集積回路が誤動作する可能性のある電圧以下になるように設定されている。そのため、ノーマルモードノイズフィルタ間においてコモンモードからモード変換されるノーマルモードノイズを半導体集積回路での誤動作を抑制できる程度に抑えることができる。その結果、後段のノーマルモードノイズフィルタ部でのコモンモードからノーマルモードへのモード変換を抑制することができる。これらにより、本発明に係るノイズフィルタによれば、半導体集積回路に接続される伝送線路に入るノーマルモードノイズとコモンモードノイズを低減しつつ、モード変換によって生じるノーマルモードノイズを低減させることが可能となる。

本発明に係るノイズフィルタでは、伝送線路は、３本以上であり、コモンモードノイズフィルタ部は、複数個のコモンモードノイズフィルタからなり、コモンモードノイズフィルタは、３本以上の伝送線路に含まれる一の伝送線路に挿入されるコイルと、３本以上の伝送線路に含まれる他の伝送線路に挿入されるコイルとを有し、複数個のコモンモードノイズフィルタに含まれる一のコモンモードノイズフィルタの２個のコイルの結合係数と、複数個のコモンモードノイズフィルタに含まれる他のコモンモードノイズフィルタの２個のコイルの結合係数との偏差が第２の偏差以下であり、第２の偏差は、一のコモンモードノイズフィルタを通過後の電圧と他のコモンモードノイズフィルタを通過後の電圧との電圧差が、半導体集積回路が誤動作する可能性のある電圧以下になるように設定されることが好ましい。このように構成することにより、コモンモードノイズフィルタ間においてコモンモードからモード変換されるノーマルモードノイズを半導体集積回路での誤動作を抑制できる程度に抑えることができる。その結果、前段のコモンモードノイズフィルタ部でもコモンモードからノーマルモードへのモード変換を抑制することができ、モード変換によるノーマルモードノイズを低減することができる。

本発明に係るノイズフィルタでは、コモンモードノイズフィルタ部に含まれる一のコイルのインダクタンスと、コモンモードノイズフィルタ部に含まれる他のコイルのインダクタンスとの偏差が第３の偏差以下であり、第３の偏差は、一のコイルを通過後の電圧と他のコイルを通過後の電圧との電圧差が、半導体集積回路が誤動作する可能性のある電圧以下になるように設定されることが好ましい。このように構成することで、コモンモードノイズフィルタ部での各コイル間においてコモンモードからモード変換されるノーマルモードノイズを半導体集積回路での誤動作を抑制できる程度に抑えることができる。その結果、コモンモードノイズフィルタ部での各コイル間でのコモンモードからノーマルモードへのモード変換を抑制することができる。

本発明に係るノイズフィルタでは、複数本の伝送線路に半導体集積回路に電源電圧を供給するための電源線路が含まれる場合、半導体集積回路が誤動作する可能性のある電圧は、電源電圧の±１０％の電圧が設定されることが好ましい。このように構成することで、第１、第２、第３の各偏差として適切な値を設定することができ、ノーマルモードノイズフィルタ部やコモンモードノイズフィルタ部でのモード変換を抑制することができる。

本発明に係るノイズフィルタでは、複数本の伝送線路に半導体集積回路に信号を入力するための信号線路が含まれる場合、半導体集積回路が誤動作する可能性のある電圧は、信号のローレベル電圧とハイレベル電圧との中間電圧が設定されることが好ましい。このように構成することで、第１、第２、第３の各偏差として適切な値を設定することができ、ノーマルモードノイズフィルタ部やコモンモードノイズフィルタ部でのモード変換を抑制することができる。

本発明に係るノイズフィルタでは、半導体集積回路が誤動作する可能性のある電圧は、半導体集積回路の仕様に基づいて設定されることが好ましい。このように構成することで、モード変換されるノーマルモードノイズを半導体集積回路での誤動作を抑制できる程度に抑えることができる。

本発明に係るノイズフィルタでは、ノーマルモードノイズフィルタ部とコモンモードノイズフィルタ部は、一体化された部品として構成されることが好ましい。このように構成することより、この一体化された一つの部品を実装することで、半導体集積回路に伝導されるノーマルモードノイズとコモンモードノイズを低減することができる。

本発明によれば、半導体集積回路に接続される伝送線路に入るノーマルモードノイズとコモンモードノイズを低減しつつ、モード変換によって生じるノーマルモードノイズを低減させることが可能となる。

実施形態に係るノイズフィルタの構成を示す図である。 図１に示すノーマルモードノイズフィルタ部におけるインダクタンスの狭偏差の導出方法の一例を説明するための図である。 図１に示すコモンモードノイズフィルタ部における結合係数の狭偏差の導出方法の一例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１を参照して、実施形態に係るノイズフィルタ１について説明する。図１は、実施形態に係るノイズフィルタ１の構成を示す図である。

ノイズフィルタ１は、伝送線路を介してＩＣ２に伝導されるノーマルモードノイズとコモンモードノイズを低減する。本実施形態では、図１に示すように、伝送線路として、グランド線路３と、電源線路４と、信号線路５，６とからなる４本の伝送線路の例で説明する。この４本の伝送線路３，４，５，６には、ＩＣ２が接続される。伝送線路３，４，５，６は、例えば、プリント基板（図示省略）に銅箔などからなるプリント配線パターンとして形成される。このプリント基板には、ＩＣ２が実装される。

ノイズフィルタ１は、複数個のノーマルモードノイズフィルタからなるノーマルモードノイズフィルタ部１０と、複数個のコモンモードノイズフィルタからなるコモンモードノイズフィルタ部２０とを備える。このノーマルモードノイズフィルタ部１０及びコモンモードノイズフィルタ部２０は、ＩＣ２に接続される伝送線路３，４，５，６に配設される。特に、ノイズフィルタ１では、コモンモードノイズフィルタ部２０とＩＣ２との間にノーマルモードノイズフィルタ部１０が配置される。したがって、ＩＣ２側から見て、ノーマルモードノイズフィルタ部１０、コモンモードノイズフィルタ部２０の順に配置される。

ノイズフィルタ１は、例えば、ノーマルモードノイズフィルタ部１０とコモンモードノイズフィルタ部２０とが一体に形成されたチップ部品として構成される。上述したプリント基板には、例えば、このチップ部品が実装される。

ノーマルモードノイズフィルタ部１０は、４個のコイル（インダクタ）１１，１２，１３，１４を備えている。ノーマルモードノイズフィルタ部１０は、例えば、４個のコイル１１，１２，１３，１４がアレイ状に配置されて一体化されている（インダクタアレイとなっている）。

コイル１１は、グランド線路３に挿入される。コイル１２は、電源線路４に挿入される。コイル１３は、信号線路５に挿入される。コイル１４は、信号線路６に挿入される。

ノーマルモードノイズフィルタ部１０では、この各コイル１１，１２，１３，１４によりノーマルモードノイズフィルタが構成される。ノーマルモードノイズフィルタ１５は、コイル１１からなるフィルタである。ノーマルモードノイズフィルタ１６は、コイル１２からなるフィルタである。ノーマルモードノイズフィルタ１７は、コイル１３からなるフィルタである。ノーマルモードノイズフィルタ１８は、コイル１４からなるフィルタである。

ところで、このコイル１１，１２，１３，１４のうちの任意の２個のコイル間のインダクタンスの偏差が大きいと（任意の２本の伝送線路間のバランスが崩れると）、コモンモードからノーマルモードへのモード変換が生じる。例えば、信号線路５のコイル１３のインダクタンスが信号線路６のコイル１４のインダクタンスよりも小さい値であり、信号線路５と信号線路６に外来ノイズとして同じコモンモード電圧が入ったとする。この場合、信号線路６におけるコイル１４を通過した後のコモンモード電圧は、信号線路５におけるコイル１３を通過した後のコモンモード電圧よりも低減する。したがって、信号線路５におけるコイル１３を通過した後のコモンモード電圧と信号線路６におけるコイル１４を通過した後のコモンモード電圧とには、差が生じる。この信号線路５，６間の電圧差が、ノーマルモードノイズ（ノーマルモード電圧）となる。このノーマルモードノイズは、コイル間のインダクタンスの偏差が大きくなるほど大きくなる。

そこで、ノーマルモードノイズフィルタ部１０では、コイル１１，１２，１３，１４に含まれる任意の２個のコイル間のインダクタンスが狭偏差（偏差が第１の偏差以下）になるように、コイル１１，１２，１３，１４のインダクタンスが設定されている。特に、狭偏差を規定する第１の偏差（閾値）は、上述したコイル間（伝送線路間）の電圧差（ノーマルモード電圧）がＩＣ２で誤動作が発生する可能性のある電圧以下になるように設定される。このように、２個のコイル間のインダクタンスを狭偏差とすることにより、ノーマルモードノイズフィルタ部１０におけるコモンモードからノーマルモードへのモード変換が抑制される。なお、コイル１１，１２，１３，１４の中の２個のコイルの全ての組み合わせについて、インダクタンスが狭偏差になっていることが好ましい。

図２を参照して、コイル間のインダクタンスの狭偏差の導出方法の一例を説明する。図２は、ノーマルモードノイズフィルタ部１０におけるインダクタンスの狭偏差の導出方法の一例を説明するための図である。ここでは、伝送線路３０に挿入されるコイル３２のインダクタンスと伝送線路３１に挿入されるコイル３３のインダクタンスとの偏差を、以下に示すモデルで考える。

このモデルでは、伝送線路３０，３１に入る外来ノイズとしてコモンモードの交流電圧を印加する。このコモンモードの交流電圧Ｖ_ＡＣとしては、電圧値を２０Ｖとし、周波数ｆを５０ＭＨｚとする。各伝送線路３０，３１における入力インピーダンスＺ_ＩＮを、５０Ωとする。各伝送線路３０，３１における出力インピーダンスＺ_ＯＵＴを、５０Ωとする。したがって、このモデルでは、伝送線路３０，３１に流れる各電流は、２０Ｖ／（５０Ω＋５０Ω）＝２００ｍＡとなる。

図２において符号Ｖ_１で示す電圧は、コイル３２を通過した後の電圧である。図２において符号Ｖ_２で示す電圧は、コイル３３を通過した後の電圧である。この電圧Ｖ_１と電圧Ｖ_２との電圧差が、ノーマルモード電圧（例えば、ＩＣ２に入るノーマルモードノイズ）である。このノーマルモードノイズによるＩＣ２での誤動作を抑制（防止）するために、この電圧Ｖ_１と電圧Ｖ_２との電圧差がＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧以下になるように、コイル３２，３３間のインダクタンスの狭偏差（第１の偏差）を求める。このＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧は、例えば、ＩＣ２に供給される電源電圧の１０％に相当する電圧などが用いられ、この例では１００ｍＶ（＝０．１Ｖ）とする。

コイル３２のインダクタンスをＬ_１とした場合、電圧Ｖ_１は（式１）により算出される。コイル３３のインダクタンスをＬ_２とした場合、電圧Ｖ_２は（式２）により算出される。この電圧Ｖ_１と電圧Ｖ_２とが（式３）で示す条件を満たすように、コイル３２のインダクタンスＬ_１とコイル３３のインダクタンスＬ_２とを狭偏差とする。

例えば、一方のコイル３２のインダクタンスＬ_１を３３０ｎＨとする。この場合、（式１）と（式２）を（式３）に代入して、Ｌ_２を求めると、Ｌ_２はＬ_１（＝３３０ｎＨ）に対して±７ｎＨ以内（３２３〜３３７ｎＨ）である必要がある。したがって、コイル３２のインダクタンスＬ_１とコイル３３のインダクタンスＬ_２との偏差は、２．１％以下である必要がある。

そこで、ノーマルモードノイズフィルタ部１０におけるインダクタンスの狭偏差の条件としては、例えば、第１の偏差を２％とする。そして、コイル１１，１２，１３，１４に含まれる全ての組み合わせについて２個のコイル間のインダクタンスの偏差が２％以下となるように、各コイル１１，１２，１３，１４のインダクタンスを設定する。このように構成しておくことで、ノーマルモードノイズフィルタ部１０においてモード変換されるノーマルモードノイズ（ノーマルモード電圧の大きさ）をＩＣ２の動作に影響を与えない程度に抑えることができ、ＩＣ２での誤動作を抑制することができる。

なお、コイルのインダクタンスは、例えば、コイル長、巻数、コイルの断面積、コア（磁性体）の材料などを変えることで調整される。

コモンモードノイズフィルタ部２０は、４個のコイル（インダクタ）２１，２２，２３，２４を備えている。コモンモードノイズフィルタ部２０は、例えば、４個のコイル２１，２２，２３，２４がアレイ状に配置されて一体化されている（インダクタアレイとなっている）。

コイル２１は、グランド線路３に挿入される。特に、コイル２１は、グランド線路３におけるコイル１１よりもＩＣ２から離れている箇所に挿入される。コイル２２は、電源線路４に挿入される。特に、コイル２２は、電源線路４におけるコイル１２よりもＩＣ２から離れている箇所に挿入される。コイル２３は、信号線路５に挿入される。特に、コイル２３は、信号線路５におけるコイル１３よりもＩＣ２から離れている箇所に挿入される。コイル２４は、信号線路６に挿入される。特に、コイル２４は、信号線路６におけるコイル１４よりもＩＣ２から離れている箇所に挿入される。コイル２１，２２，２３，２４は、例えば、１個のコアに同じ方向に巻回される。

コモンモードノイズフィルタ部２０では、このコイル２１，２２，２３，２４に含まれる任意の組み合わせの２個のコイル（コイルのペア）によりコモンモードノイズフィルタが構成される。例えば、コモンモードノイズフィルタ２５は、コイル２１とコイル２２のペアからなるフィルタである。コモンモードノイズフィルタ２６は、コイル２３とコイル２４のペアからなるフィルタである。

ところで、このコイル２１，２２，２３，２４のうちの任意の２組のコイルのペア間（コモンモードノイズフィルタ間）の結合係数の偏差が大きいと、コモンモードからノーマルモードへのモード変換が生じる。例えば、コイル２１とコイル２２との結合係数がコイル２３とコイル２４との結合係数よりも小さく、全ての伝送線路３，４，５，６に外来ノイズとして同じコモンモード電圧が入ったとする。この場合、結合係数の大きいコイル２３，コイル２４を通過した後のコモンモード電圧は、結合係数の小さいコイル２１、コイル２２を通過した後のコモンモード電圧よりも低減する。したがって、コイル２１、コイル２２を通過した後のコモンモード電圧とコイル２３，コイル２４を通過した後のコモンモード電圧とには、差が生じる。このコイル２１，２２側の伝送線路３，４とコイル２３，２４側の伝送線路５，６との間の電圧差が、ノーマルモードノイズ（ノーマルモード電圧）となる。このノーマルモードノイズは、コイルモードノイズフィルタ間の結合係数の偏差が大きくなるほど大きくなる。

そこで、コモンモードノイズフィルタ部２０では、コイル２１，２２，２３，２４に含まれる任意の２組のコイルのペア間の結合係数が狭偏差（偏差が第２の偏差以下）になるように、各コイルのペアの結合係数が設定されている。特に、狭偏差を規定する第２の偏差（閾値）は、上述したコイルのペア間（各伝送線路間）の電圧差（ノーマルモード電圧）がＩＣ２で誤動作が発生する可能性のある電圧以下になるように設定される。このように、２組のコイルのペア間（コモンモードノイズフィルタ間）の結合係数を狭偏差とすることにより、コモンモードノイズフィルタ部２０におけるコモンモードからノーマルモードへのモード変換が抑制される。なお、コイル２１，２２，２３，２４の中の２組のコイルのペアの全ての組み合わせについて、結合係数が狭偏差になっていることが好ましい。

なお、コモンモードノイズフィルタ部２０でも、コイル２１，２２，２３，２４に含まれる任意の２個のコイル間のインダクタンスが狭偏差（偏差が第３の偏差以下）になるように、コイル２１，２２，２３，２４のインダクタンスが設定されている。２個のコイル間のインダクタンスを狭偏差とすることにより、コモンモードノイズフィルタ部２０における各コイル間でのコモンモードからノーマルモードへのモード変換が抑制される。第３の偏差は、例えば、上述した第１の偏差の導出方法と同様の方法で導出される。

図３を参照して、コイルのペア間の結合係数の狭偏差の導出方法の一例を説明する。図３は、コモンモードノイズフィルタ部２０における結合係数の狭偏差の導出方法の一例を説明するための図である。ここでは、伝送線路４０に挿入されるコイル４４と伝送線路４１に挿入されるコイル４５のペアの結合係数と、伝送線路４２に挿入されるコイル４６と伝送線路４３に挿入されるコイル４７のペアの結合係数との偏差を、以下に示すモデルで考える。

このモデルでは、伝送線路４０，４１，４２，４３に入る外来ノイズとしてコモンモードの交流電圧を印加する。このコモンモードの交流電圧Ｖ_ＡＣとしては、電圧値を２０Ｖとし、周波数ｆを５０ＭＨｚとする。各伝送線路４０，４１，４２，４３における入力インピーダンスＺ_ＩＮを、５０Ωとする。各伝送線路４０，４１，４２，４３における出力インピーダンスＺ_ＯＵＴを、５０Ωとする。したがって、このモデルでは、伝送線路４０，４１，４２，４３に流れる各電流は、２０Ｖ／（５０Ω＋５０Ω）＝２００ｍＡとなる。

図３において符号Ｖ_３で示す電圧は、ペアであるコイル４４、コイル４５を通過した後の電圧である。図３において符号Ｖ_４で示す電圧は、ペアであるコイル４６、コイル４７を通過した後の電圧である。この電圧Ｖ_３と電圧Ｖ_４との電圧差が、ノーマルモード電圧である。上述したインダクタンスの狭偏差の導出方法と同様に、電圧Ｖ_３と電圧Ｖ_４との電圧差がＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧（例えば、１００ｍＶ）以下になるように、結合係数の狭偏差（第２の偏差）を求める。

コイル４４とコイル４５の結合係数をＫ_１とし、コイル４４のインダクタンスをＬ_１１とし、コイル４５のインダクタンスをＬ_１２とした場合、このコモンモードノイズフィルタのインダクタンスＬ_１ｎは（式４）により算出される。コイル４６とコイル４７の結合係数をＫ_２とし、コイル４６のインダクタンスをＬ_２１とし、コイル４７のインダクタンスをＬ_２２とした場合、このコモンモードノイズフィルタのインダクタンスＬ_２ｎは（式５）により算出される。

（式４）で算出されるインダクタンスＬ_１ｎを用いて、電圧Ｖ_３は（式６）により算出される。（式５）で算出されるインダクタンスＬ_２ｎを用いて、電圧Ｖ_４は（式７）により算出される。この電圧Ｖ_３と電圧Ｖ_４とが（式８）で示す条件を満たすように、コイル４４、コイル４５のペアの結合係数Ｋ_１とコイル４６、コイル４７のペアの結合係数Ｋ_２とを狭偏差とする。

例えば、全てのコイル４４，４５，４６，４７のインダクタンスＬ_１１，Ｌ_１２，Ｌ_２１，Ｌ_２２を１６０ｎＨとし、コイル４４、コイル４５のペアの結合係数Ｋ_１を０．９５とする。この場合、（式４）を（式６）に代入し、（式５）を（式７）に代入し、更に、この（式６）と（式７）を（式８）に代入して、Ｋ_２を求めると、Ｋ_２はＫ_１（＝０．９５）に対して−０．０４以内（０．９１以上）である必要がある。したがって、コイル４４、コイル４５のペアの結合係数Ｋ_１とコイル４６、コイル４７のペアの結合係数Ｋ_２との偏差は、４．２％以下である必要がある。

そこで、コモンモードノイズフィルタ部２０における結合係数の狭偏差の条件としては、例えば、第２の偏差を４％とする。そして、コイル２１，２２，２３，２４に含まれる全ての組み合わせについて２組のコイルのペア間の結合係数の偏差が４％以下となるように、各コイルのペアの結合係数を設定する。このように構成しておくことで、コモンモードノイズフィルタ部２０においてモード変換されるノーマルモードノイズ（ノーマルモード電圧の大きさ）をＩＣ２の動作に影響を与えない程度に抑えることができ、ＩＣ２での誤動作を抑制することができる。

なお、ペアとなるコイルとコイルとの結合係数は、例えば、コイル間の距離、コア（磁性体）の材料などを変えることで調整される。

ところで、ＩＣ２が誤動作する要因は、例えば、ノーマルモードノイズによるＩＣ２に供給される電源電圧の変動や、ＩＣ２に入力される信号のハイ（Ｈｉｇｈ）レベルを示す電圧の変動、ロー（Ｌｏｗ）レベルを示す電圧の変動がある。

そこで、ＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧としては、例えば、伝送線路がＩＣ２に電源電圧を供給する電源線路４の場合、その電源電圧の±１０％に相当する電圧（誤動作する可能性のある電源電圧の変動の制限値）が設定される。例えば、電源電圧が３．３Ｖの場合、ＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧を３．３×±０．１＝±０．３３Ｖとし、（式３）や（式８）における０．１Ｖに代えて０．３３Ｖを用いて、第１の偏差や第２の偏差を求める。この例の場合、例えば、ＩＣ２に電源電圧として、３．６３（＝３．３＋０．３３）Ｖ以上あるいは２．９７（＝３．３−０．３３）Ｖ以下の電圧が供給されると、ＩＣ２で誤動作が発生するおそれがある。

また、ＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧としては、例えば、伝送線路がＩＣ２に信号を入力する信号線路５，６の場合、その信号のローレベル電圧とハイレベル電圧との中間電圧（誤動作する可能性のある信号の変動の制限値）が設定される。例えば、信号のローレベル電圧が０Ｖ、ハイレベル電圧が３．３Ｖの場合、ＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧を±（０＋３．３）／２＝±１．６５Ｖとし、（式３）や（式８）における０．１Ｖに代えて１．６５Ｖを用いて、第１の偏差や第２の偏差を求める。この例の場合、例えば、ＩＣ２に入力されるハイレベルの信号として１．６５（＝３．３−１．６５）以下の電圧が入力されると、ＩＣ２で誤動作が発生するおそれがある。

特に、ＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧は、ＩＣ２の要求仕様に基づいて設定されると好ましい。上述した電源電圧の±１０％の電圧や、信号のローレベル電圧とハイレベル電圧との中間電圧の各条件についても、例えば、ＩＣ２の要求仕様に基づいて設定される。

次に、ノイズフィルタ１の作用について説明する。ノイズフィルタ１のノーマルモードノイズフィルタ部１０では、伝送線路３，４，５，６にコイル１１，１２，１３，１４がそれぞれ挿入され、この各コイル１１，１２，１３，１４によりノーマルモードノイズフィルタ１５，１６，１７，１８が構成されている。そのため、例えば、任意の伝送線路３，４，５，６にノーマルモードノイズが入った場合には、ノーマルモードノイズフィルタ１５，１６，１７，１８により、そのノーマルモードノイズが低減される。これにより、伝送線路３，４，５，６を介してＩＣ２に伝導されるノーマルモードノイズが低減される。

ノイズフィルタ１のコモンモードノイズフィルタ部２０では、伝送線路３，４，５，６にコイル２１，２２，２３，２４がそれぞれ挿入され、コイル２１，２２，２３，２４のうちの任意のコイルのペアによりコモンモードノイズフィルタが構成されている。そのため、例えば、任意の伝送線路３，４，５，６にコモンモードノイズが入った場合には、コモンモードノイズフィルタにより、そのコモンモードノイズが低減される。これにより、伝送線路３，４，５，６を介してＩＣ２に伝導されるコモンモードノイズが低減される。

特に、ノイズフィルタ１では、コモンモードノイズフィルタ部２０（コイル２１，２２，２３，２４）の後段にノーマルモードノイズフィルタ部１０（コイル１１，１２，１３，１４）が配置されている。そのため、例えば、前段のコモンモードノイズフィルタ部２０においてコモンモードノイズがノーマルモードノイズに変換された場合でも、後段のノーマルモードノイズフィルタ部１０により、その変換されたノーマルモードノイズが低減される。これにより、伝送線路３，４，５，６を介してＩＣ２に伝導されるノーマルモードノイズが低減される。但し、ノイズフィルタ１では、コモンモードノイズフィルタ部２０のコイル２１，２２，２３，２４に含まれる一のコイルのペアと他のコイルのペア間（コモンモードノイズフィルタ間）の結合係数の偏差が第２の偏差以下である。特に、この第２の偏差は、上述したようにＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧に基づいて設定されている。この構成により、コモンモードノイズフィルタ部２０でのコイルのペア間（コモンモードノイズフィルタ間）においてコモンモードからモード変換されるノーマルモードノイズを、ＩＣ２で誤動作が発生しない程度に抑えることができる。これにより、前段のコモンモードノイズフィルタ部２０におけるコモンモード（例えば、伝送線路３，４，５，６に入ったコモンモードノイズ）からノーマルモード（例えば、ノーマルモードノイズ）へのモード変換が抑制される。

ノイズフィルタ１では、後段のノーマルモードノイズフィルタ部１０のコイル１１，１２，１３，１４に含まれる一のコイルと他のコイル間のインダクタンスの偏差が第１の偏差以下である。特に、この第１の偏差は、上述したようにＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧に基づいて設定されている。この構成により、ノーマルモードノイズフィルタ部１０でのコイル間（ノーマルモードノイズフィルタ間）においてコモンモードからモード変換されるノーマルモードノイズを、ＩＣ２で誤動作が発生しない程度に抑えることができる。これにより、後段のノーマルモードノイズフィルタ部１０におけるコモンモードからノーマルモードへのモード変換が抑制される。その結果、伝送線路３，４，５，６を介してＩＣ２に伝導されるノーマルモードノイズが低減される。

実施形態に係るノイズフィルタ１によれば、ノーマルモードノイズとコモンモードノイズを共に低減することができる。特に、実施形態に係るノイズフィルタ１によれば、モード変換によって生じるノーマルモードノイズを低減させることができ、伝送線路３，４，５，６を介してＩＣ２に伝導されるノーマルモードノイズの低減効果を向上させることができる。その結果、ノーマルモードノイズによるＩＣ２の動作への影響を抑制することができ、特に、ＩＣ２での誤動作を抑制することができる。

実施形態に係るノイズフィルタ１によれば、ノーマルモードノイズフィルタ部１０での２個のコイルを通過後の電圧差がＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧以下になるように第１の偏差を設定することで、第１の偏差として適切な値を設定することができる。ノーマルモードノイズフィルタ部１０でのコイル間のインダクタンスの偏差がこの第１の偏差以下であるので、コイル間においてモード変換されるノーマルモードノイズを、ＩＣ２での誤動作を抑制できる程度に抑えることができる。その結果として、後段のノーマルモードノイズフィルタ部１０でコモンモードからノーマルモードへのモード変換を抑制することができ、モード変換によるノーマルモードノイズを低減することができる。なお、コモンモードノイズフィルタ部２０でも第３の偏差が同様に設定され、コイル間のインダクタンスの偏差が第３の偏差以下であるので、コモンモードノイズフィルタ部２０でも同様の効果を有する。

実施形態に係るノイズフィルタ１によれば、コモンモードノイズフィルタ部２０での２組のコイルのペアを通過後の電圧差がＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧以下になるように第２の偏差を設定することで、第２の偏差として適切な値を設定することができる。コモンモードノイズフィルタ部２０でのコイルのペア間の結合係数の偏差がこの第２の偏差以下であるので、コイルのペア間においてモード変換されるノーマルモードノイズを、ＩＣ２での誤動作を抑制できる程度に抑えることができる。その結果として、前段のコモンモードノイズフィルタ部２０でもコモンモードからノーマルモードへのモード変換を抑制することができ、モード変換によるノーマルモードノイズを低減することができる。

実施形態に係るノイズフィルタ１によれば、伝送線路に電源線路４が含まれる場合、ＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧として電源電圧の±１０％の電圧を設定することで、第１〜第３の各偏差として適切な値を設定することができる。実施形態に係るノイズフィルタ１によれば、伝送線路に信号線路５，６が含まれる場合、ＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧として信号のローレベル電圧とハイレベル電圧との中間電圧を設定することで、第１〜第３の各偏差として適切な値を設定することができる。このように第１〜第３の各偏差を設定することで、各ノイズフィルタ部１０，２０でのモード変換を抑制することができる。

実施形態に係るノイズフィルタ１によれば、ＩＣ２が誤動作する可能性のある電圧をＩＣ２の要求仕様に基づいて設定することで、各ノイズフィルタ部１０，２０でモード変換されるノーマルモードノイズをＩＣ２の誤動作を抑制できる程度に抑えることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態ではＩＣ２（半導体集積回路）に４本の伝送線路（グランド線路３、電源線路４、信号線路５，６）が接続される場合を例として説明したが、半導体集積回路に３本又は５本以上の伝送線路が接続される場合にも適用することができる。

上記実施形態ではコモンモードノイズフィルタ部２０のコモンモードノイズフィルタ（コイルのペア）間の結合係数の偏差が第２の偏差以下になるように構成したが、このような結合係数について条件を設けない構成としてもよい。このように構成した場合でも、コモンモードノイズフィルタ部２０でのモード変換によってノーマルモードノイズが生じた場合でも、後段のノーマルモードノイズフィルタ部１０においてノーマルモードノイズを低減することができる。特に、この構成の場合には、コモンモードノイズフィルタが１個でもよいので、半導体集積回路に２本の伝送線路が接続される場合にも適用することができる。

１ ノイズフィルタ
２ ＩＣ
３ グランド線路（伝送線路）
４ 電源線路（伝送線路）
５，６ 信号線路（伝送線路）
１０ ノーマルモードノイズフィルタ部
１１，１２，１３，１４ コイル
１５，１６，１７，１８ ノーマルモードノイズフィルタ
２０ コモンモードノイズフィルタ部
２１，２２，２３，２４ コイル
２５，２６ コモンモードノイズフィルタ

Claims (7)

1. 半導体集積回路に接続される複数本の伝送線路に配設されるノーマルモードノイズフィルタ部と、
   前記複数本の伝送線路に配設されるコモンモードノイズフィルタ部と、
   を備え、
   前記ノーマルモードノイズフィルタ部は、複数個のノーマルモードノイズフィルタからなり、前記半導体集積回路と前記コモンモードノイズフィルタ部との間に配置され、
   前記ノーマルモードノイズフィルタは、前記伝送線路にそれぞれ挿入されるコイルを有し、
   前記複数個のノーマルモードノイズフィルタに含まれる一のノーマルモードノイズフィルタのコイルのインダクタンスと、前記複数個のノーマルモードノイズフィルタに含まれる他のノーマルモードノイズフィルタのコイルのインダクタンスとの偏差が第１の偏差以下であり、
   前記第１の偏差は、前記一のノーマルモードノイズフィルタを通過後の電圧と前記他のノーマルモードノイズフィルタを通過後の電圧との電圧差が、前記半導体集積回路が誤動作する可能性のある電圧以下になるように設定されることを特徴とするノイズフィルタ。
2. 前記伝送線路は、３本以上であり、
   前記コモンモードノイズフィルタ部は、複数個のコモンモードノイズフィルタからなり、
   前記コモンモードノイズフィルタは、前記３本以上の伝送線路に含まれる一の伝送線路に挿入されるコイルと、前記３本以上の伝送線路に含まれる他の伝送線路に挿入されるコイルとを有し、
   前記複数個のコモンモードノイズフィルタに含まれる一のコモンモードノイズフィルタの２個のコイルの結合係数と、前記複数個のコモンモードノイズフィルタに含まれる他のコモンモードノイズフィルタの２個のコイルの結合係数との偏差が第２の偏差以下であり、
   前記第２の偏差は、前記一のコモンモードノイズフィルタを通過後の電圧と前記他のコモンモードノイズフィルタを通過後の電圧との電圧差が、前記半導体集積回路が誤動作する可能性のある電圧以下になるように設定されることを特徴とする請求項１に記載のノイズフィルタ。
3. 前記コモンモードノイズフィルタ部に含まれる一のコイルのインダクタンスと、前記コモンモードノイズフィルタ部に含まれる他のコイルのインダクタンスとの偏差が第３の偏差以下であり、
   前記第３の偏差は、前記一のコイルを通過後の電圧と前記他のコイルを通過後の電圧との電圧差が、前記半導体集積回路が誤動作する可能性のある電圧以下になるように設定されることを特徴とする請求項２に記載のノイズフィルタ。
4. 前記複数本の伝送線路に前記半導体集積回路に電源電圧を供給するための電源線路が含まれる場合、前記半導体集積回路が誤動作する可能性のある電圧は、前記電源電圧の±１０％の電圧が設定されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
5. 前記複数本の伝送線路に前記半導体集積回路に信号を入力するための信号線路が含まれる場合、前記半導体集積回路が誤動作する可能性のある電圧は、前記信号のローレベル電圧とハイレベル電圧との中間電圧が設定されることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
6. 前記半導体集積回路が誤動作する可能性のある電圧は、前記半導体集積回路の仕様に基づいて設定されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のノイズフィルタ。
7. 前記ノーマルモードノイズフィルタ部と前記コモンモードノイズフィルタ部は、一体化された部品として構成されることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のノイズフィルタ。

Images