JP2019165520A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を小型化しつつ、電磁誘導に由来する放射ノイズを十分に抑制又は低減することができるスイッチング電源装置を提供すること。【解決手段】スイッチング電源装置１０において、第１回路２６と第２回路２８とは対象線路２４によって互いに接続されている。ノイズ源２２に流れる電流の値をｉ［Ａ］とし、ノイズ源２２のスイッチングに由来するノイズの波長をλ［ｍｍ］とするとき、対象線路２４は、ノイズ源２２からの距離５ｉ／π［ｍｍ］により定まる第１領域２２０と、第１領域２２０の外側に位置しノイズ源２２からの距離λ／２π［ｍｍ］により定まる第２領域２２２の双方を通っている。ノイズ抑制体２０は、第２領域２２２内のみにおいて対象線路２４に取り付けられている。ノイズ抑制体２０は、５００ＭＨｚから３ＧＨｚまでの複素透磁率の虚数成分μ”が５以上３０以下である。【選択図】図２

Description

本発明は、スイッチング電源装置に関し、特に放射ノイズを低減したスイッチング電源装置に関する。

スイッチング電源装置は、そのスイッチング動作に伴ってノイズを放射することが知られている。特許文献１及び特許文献２の夫々は、このような放射ノイズを抑制又は低減することができるスイッチング電源装置を開示している。

特許文献１のスイッチング電源装置は、ノイズを放射する線路に設けられた高周波電流抑制材を有している。また、特許文献２のスイッチング電源装置は、スイッチング素子とゲート駆動回路との間を接続するゲート駆動ケーブルの途中に設けられたコモンモードノイズ低減手段を有している。

特開２００７−４３０９６号公報 特開２０１１−２４４５７４号公報

スイッチング電源装置から放射されるノイズには、予定された電流が線路に流れることによって生じるノイズだけでなく、ノイズ源の電磁誘導によって予定外の電流が線路に流れることによって生じるノイズも存在する。

電磁誘導に由来するノイズを抑制する方法の一つとして、線路をノイズ源から遠ざけて配置する方法がある。しかしながら、この方法は、装置の大型化を招くという問題点がある。そのため、線路をノイズ源の近くに配置することで装置を小型化しつつ、電磁誘導に由来するノイズを抑制することが求められている。

特許文献１は、電磁誘導に由来するノイズについて開示していない。しかしながら、特許文献１の高周波電流抑制材は、電磁誘導に由来するノイズの抑制にも有効と思われる。ここで、特許文献１の高周波電流抑制材は、放射ノイズ発生領域に設けられている。このことから、電磁誘導に由来するノイズを抑制する場合、高周波電流抑制材は、ノイズ源のできるだけ近くに設けられものと推測される。ところが、軟磁性体である高周波電流抑制材は、非常に強い誘導磁界中に置かれると磁気飽和し、十分なノイズ抑制効果を発揮することができない。換言すると、高周波電流抑制材は、ノイズ源に近すぎる位置に配置されると、十分なノイズ抑制効果を発揮することができない。このように、特許文献１のスイッチング電源装置には、電磁誘導に由来するノイズを十分に抑制又は低減することができないという問題点がある。

一方、特許文献２は、スイッチング電源装置内において、電磁結合により様々な場所から放射ノイズが発生し得ることを開示している。そして、特許文献２は、そのような放射ノイズを低減するコモンモードノイズ低減手段として、リアクトル及び（フェライト）コアを開示している。しかしながら、リアクトル及び（フェライト）コアは、その特性上ＧＨｚ帯のノイズに対する低減効果を期待することができない。そのうえ、リアクトル又は（フェライト）コアの使用は、スイッチング電源装置の大型化を招く。このように、特許文献２のスイッチング電源装置には、ＧＨｚ帯のノイズを十分に抑制又は低減することができず、加えて装置が大型であるという問題点がある。

本発明は、装置を小型化しつつ、電磁誘導に由来するノイズを十分に抑制又は低減することができるスイッチング電源装置を提供することを目的とする。

本発明は、第１のスイッチング電源装置として、整流回路と、スイッチング回路と、第１回路と、第２回路と、対象線路と、ノイズ抑制体とを備えるスイッチング電源装置であって、
前記整流回路は、交流電源に接続されており、
前記スイッチング回路は、前記整流回路に接続されており、
前記第１回路と前記第２回路とは前記対象線路によって互いに接続されており、
前記スイッチング回路によってスイッチングされる電流の値をｉ［Ａ］とし、前記スイッチング回路のスイッチングに由来するノイズの波長をλ［ｍｍ］とするとき、前記対象線路は、前記スイッチング回路からの距離５ｉ／π［ｍｍ］により定まる第１領域と、前記第１領域の外側に位置し前記スイッチング回路からの距離λ／２π［ｍｍ］により定まる第２領域の双方を通っており、
前記ノイズ抑制体は、前記第２領域内のみにおいて前記対象線路に取り付けられており、
前記ノイズ抑制体は、５００ＭＨｚから３ＧＨｚまでの複素透磁率の虚数成分μ”が５以上３０以下である
スイッチング電源装置を提供する。

また、本発明は、第２のスイッチング電源装置として、第１のスイッチング電源装置であって、
前記ノイズ抑制部材は、磁性粉末がバインダ内に分散された構造を有している
スイッチング電源装置を提供する。

また、本発明は、第３のスイッチング電源装置として、第１又は第２のスイッチング電源装置であって、
前記ノイズ抑制部材の厚みｔは、２０μｍ以上である
スイッチング電源装置を提供する。

また、本発明は、第４のスイッチング電源装置として、第１から第３までのスイッチング電源装置のうちのいずれか一つであって、
前記ノイズ抑制部材の厚みｔは、１００００μｍ以下である
スイッチング電源装置を提供する。

また、本発明は、第５のスイッチング電源装置として、第４のスイッチング電源装置であって、
前記ノイズ抑制部材の厚みｔは、１０００μｍ以下である
スイッチング電源装置を提供する。

また、本発明は、第６のスイッチング電源装置として、第１から第５までのスイッチング電源装置のうちのいずれか一つであって、
前記ノイズ抑制部材は、複合磁性シートである
スイッチング電源装置を提供する。

また、本発明は、第７のスイッチング電源装置として、第１から第６までのスイッチング電源装置のうちのいずれか一つであって、
前記対象線路は信号線であり、
前記ノイズ抑制部材は、前記対象線路の導線から０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下の距離だけ離れて配置されている
スイッチング電源装置を提供する。

また、本発明は、第８のスイッチング電源装置として、第７のスイッチング電源装置であって、
前記ノイズ抑制部材は、前記対象線路の前記導線から０．１５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の距離だけ離れて配置されている
スイッチング電源装置を提供する。

また、本発明は、第９のスイッチング電源装置として、第１から第８までのスイッチング電源装置のうちのいずれか一つであって、
前記対象線路は信号線であり、
前記ノイズ抑制部材の複素誘電率の実数成分ε’が１０００以下であり、且つ前記複素誘電率の前記実数成分ε’に対する虚数成分ε”の比ε”／ε’が０．５以下である
スイッチング電源装置を提供する。

また、本発明は、第１０のスイッチング電源装置として、第９のスイッチング電源装置であって、
前記ノイズ抑制部材の前記複素誘電率の前記実数成分ε’が３００以下であり、且つ前記複素誘電率の前記実数成分ε’に対する前記虚数成分ε”の比ε”／ε’が０．１以下である
スイッチング電源装置を提供する。

また、本発明は、第１１のスイッチング電源装置として、第１から第１０までのスイッチング電源装置のうちのいずれか一つであって、
前記対象線路の延びる方向において、前記ノイズ抑制部材の長さは２０ｍｍ以上である
スイッチング電源装置を提供する。

さらに、本発明は、第１２のスイッチング電源装置として、内部回路群と、スイッチング回路と、対象線路と、ノイズ抑制体とを備えるスイッチング電源装置であって、
前記内部回路群は、整流回路を含み、
前記整流回路は、交流電源に接続されており、
前記スイッチング回路は、前記整流回路に接続されており、
前記内部回路群に含まれる回路のうちの一つを第１回路とするとき、前記対象線路は前記第１回路を第２回路に接続しており、
前記第２回路は、前記スイッチング電源装置に接続される外部回路であるか又は前記内部回路群に含まれる回路のうちの別の一つであり、
前記スイッチング回路によってスイッチングされる電流の値をｉ［Ａ］とし、前記スイッチング回路のスイッチングに由来するノイズの波長をλ［ｍｍ］とするとき、前記対象線路は、前記スイッチング回路からの距離５ｉ／π［ｍｍ］により定まる第１領域と、前記第１領域の外側に位置し前記スイッチング回路からの距離λ／２π［ｍｍ］により定まる第２領域の双方を通っており、
前記ノイズ抑制体は、前記第２領域内のみにおいて前記対象線路に取り付けられており、
前記ノイズ抑制体は、５００ＭＨｚから３ＧＨｚまでの複素透磁率の虚数成分μ”が５以上３０以下である
スイッチング電源装置を提供する。

本発明のスイッチング電源装置において、対象線路はノイズ源であるスイッチング回路に最も近い第１領域を通過している。これにより、装置の小型化を実現することができる。また、本発明のスイッチング電源装置において、ノイズ抑制体は、第１領域の外側にある第２領域内のみにおいて対象線路に取り付けられている。換言すると、ノイズ抑制体は、磁気飽和を起こす可能性のある領域への配置を避けつつ、電磁誘導に由来するノイズを十分に抑制又は低減することができる領域のみに配置されている。これにより、本発明のスイッチング電源装置は、小型化を実現するとともに、電磁誘導に由来するノイズを十分に抑制又は低減することができる。

本発明の一実施の形態によるスイッチング電源装置を示すブロック図である。 図１のスイッチング電源装置の一部をモデル化した部分ブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１の装置に含まれる対象線路とノイズ抑制体との組み合わせ例を示す断面模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１の装置に含まれる対称線路とノイズ抑制体との別の取り付け例を示す断面模式図である。 図１のスイッチング電源装置に含まれるノイズ抑制体の構造を示す断面模式図である。 図１のスイッチング電源装置に含まれるノイズ抑制体の複素透磁率と周波数との関係を示すグラフである。実数成分μ’を破線で示し、虚数成分μ”を実線で示している。

図１を参照すると、本発明の第１の実施の形態によるスイッチング電源装置１０は、内部回路群を構成する複数の内部回路を備えている。詳しくは、スイッチング電源装置１０は、整流回路１０２、インバータ主回路１０４、直流電源１０６、制御回路１０８、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２及びゲートドライバ１１４を備えている。制御回路１０８は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成するＰＷＭ回路１１０を有している。また、インバータ主回路１０４は、複数のスイッチング素子（図示せず）を含むスイッチング回路１１６を有している。スイッチング回路１１６に含まれるスイッチング素子は、特に限定されないが、ＳｉＣやＧａＮからなるパワートランジスタ（高速スイッチング素子）であってよい。

図１に示されるように、スイッチング電源装置１０は、また、内部回路間を接続する線路及び内部回路と外部回路との間を接続する線路を備えている。詳しくは、スイッチング電源装置１０は、外部回路である交流電源１２と負荷１４との間に接続されている。より詳しくは、整流回路１０２は交流電源１２に接続されるとともに、インバータ主回路１０４に接続されている。インバータ主回路１０４は、負荷１４に接続されている。直流電源１０６は、制御回路１０８とＤＣ−ＤＣコンバータ１１２とに接続されている。制御回路１０８は、インバータ主回路１０４とゲートドライバ１１４とに接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２は、ゲートドライバ１１４に接続されている。ゲートドライバ１１４は、インバータ主回路１０４に接続されている。

図１に示されるように、スイッチング電源装置１０は、さらに、線路のうちの少なくとも一つに取り付けられたノイズ抑制体２０を備えている。本実施の形態において、ノイズ抑制体２０は、制御回路１０８とインバータ主回路１０４とを接続する線路にのみ取り付けられている。但し、本発明は、これに限られない。ノイズ抑制体２０は、電磁誘導に由来するノイズを放射する可能性のあるあらゆる線路に取り付けられてよい。

図１から理解されるように、スイッチング電源装置１０は、交流電源１２からの入力電力を所定周波数の出力電力に変換して負荷１４に供給する。詳しくは、整流回路１０２は、交流電源１２からの交流を整流し、インバータ主回路１０４へ直流を供給する。直流電源１０６は、制御回路１０８とＤＣ−ＤＣコンバータ１１２の夫々に直流電力を供給する。制御回路１０８は、インバータ主回路１０４からの検出信号に基づいてＰＷＭ回路１１０を制御する。ＰＷＭ回路１１０は、所定周期のパルス信号をパルス幅変調したＰＷＭ信号を生成し、ゲートドライバ１１４へ出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２は、直流電源１０６の出力電圧をゲートドライバ１１４に適した電圧に変換して供給する。ゲートドライバ１１４は、ＰＷＭ回路１１０から出力されるＰＷＭ信号に応じてゲート駆動信号を生成し、インバータ主回路１０４へ出力する。インバータ主回路１０４は、ゲートドライバ１１４からのゲート駆動信号に応じてスイッチング素子（図示せず）を動作させ、整流回路１０２からの直流を交流に変換して負荷１４へ供給する。

インバータ主回路１０４のスイッチング回路１１６は、所定周波数でスイッチング動作を行う。このスイッチング動作に伴い、スイッチング回路１１６は、所定周波数の高調波に由来するノイズを発生する。このノイズは、スイッチング回路１１６の周囲に誘導磁界を発生させ、スイッチング回路１１６の近くに配置された線路（対象線路）にノイズを発生させる。その結果、線路はアンテナとして作用し、ノイズを電波として放射する。このように、スイッチング回路１１６は、その周囲に配置された線路にノイズを発生させるノイズ源となり得る。線路に電磁誘導に由来するノイズを発生させないように、線路をスイッチング回路１１６から遠ざけることも考えられる。しかし、この方法はスイッチング電源装置１０を大型化させる。そこで、本実施の形態では、線路をノイズ源から遠ざけて配置することを行なわず、スイッチング電源装置１０を小型化しつつノイズを抑制する。詳しくは、スイッチング回路１１６の近くを通過する線路にノイズ抑制体２０を取り付けて、電磁誘導に由来するノイズを抑制する。

本実施の形態において、ノイズ抑制体２０は、前述のようにインバータ主回路１０４と制御回路１０８とを接続する線路に取り付けられている。但し、本発明はこれに限られない。ノイズ抑制体２０は、特定の回路間を接続する線路ではなく、ノイズ源の近くを通過する線路に取り付けられる。ここで、図１は、実際の線路の配置を表していない。実際のスイッチング電源装置１０においては、どの線路がスイッチング回路１１６の近くを通過するかはその設計に依存する。したがって、どの線路もスイッチング回路１１６の近くを通過する可能性がある。それゆえ、ノイズ抑制体２０は、図１に示される線路のうちのどの線路にも取り付けられる可能性がある。そこで、以下ではスイッチング電源装置１０の一部をモデル化した部分モデルについて説明する。

図２を参照すると、スイッチング電源装置１０の部分モデルは、ノイズ源２２と、線路（対象線路）２４と、第１回路２６と、第２回路２８と、ノイズ抑制体２０とを備えている。本実施の形態において、ノイズ源２２は、図１のスイッチング回路１１６である。但し、本発明は、これに限られない。ＰＷＭ回路１１０やＤＣ−ＤＣコンバータ１１２もノイズ源２２となる可能性がある。

図２に示されるように、線路２４は、第１回路２６と第２回路２８とを互いに接続し、ノイズ源２２の近くを通過している。線路２４は、信号線又は電源線である。線路２４は、例えば、回路基板パターン、ケーブル、又はハーネス等である。また、線路２４は、複数のケーブル又はハーネスと回路基板パターン（中継基板）等との組み合わせであってもよい。第１回路２６及び第２回路２８の夫々は、図１のスイッチング電源装置１０に含まれる回路のうち、スイッチング回路１１６以外のいずれかの回路に対応する。本実施の形態において、第１回路２６は制御回路１０８であり、第２回路２８はインバータ主回路１０４の内部回路（図示せず）である。但し、本発明は、上述したように、これに限られない。また、第１回路２６と第２回路２８とは、互いに独立した基板に形成された回路であってもよいし、同一基板上に形成された回路であってもよい。

図２に示されるように、本実施の形態において、ノイズ源２２の周りには、ノイズ源２２からの距離に基づいて第１領域２２０及び第２領域２２２が規定されている。ノイズ源２２が発生する誘導磁界Ｈ［Ａ／ｍ］は、ノイズ源２２からの距離ａ［ｍ］に反比例するので、第１領域２２０及び第２領域２２２は、ノイズ源２２が発生する誘導磁界Ｈの強度に依存しているともいえる。第１領域２２０は、ノイズ源２２に隣接している。したがって、第１領域２２０内では、ノイズ源２２の動作によって比較的強い誘導磁界が発生する。第２領域２２２は、第１領域２２０の外側に位置し、第１領域２２０に隣接している。第２領域２２２は、第１領域２２０よりもノイズ源２２から離れている。したがって、第２領域２２２内では、ノイズ源２２の動作によって比較的弱い誘導磁界が発生する。

図２に示されるように、線路２４は、第１領域２２０を通過している。したがって、線路２４は比較的強い誘導磁界の影響を受け、線路２４には電磁誘導に由来するノイズが発生する。ノイズ抑制体２０は、磁気飽和を生じるような強い誘導磁界を避けるため、第１領域２２０には設けられていない。その一方で、線路２４に発生するノイズ及び線路２４から放射されるノイズを十分に抑制又は低減するため、ノイズ抑制体２０は、第２領域２２２内において線路２４に取り付けられている。以下、ノイズ抑制体２０に言及しつつ、第１領域２２０及び第２領域２２２について説明する。

ノイズ抑制体２０は、後述するように磁性粉末２０２をバインダ２０４中に分散させた複合構造を有している（図５参照）。このような複合構造を持つノイズ抑制体２０は、概ね１００［Ａ／ｍ］の外部磁界によって磁気飽和する。ノイズ抑制体２０が磁気飽和すると、ノイズを十分に抑制又は低減することができない。換言すると、ノイズ抑制体２０がノイズ源２２に近すぎるとノイズを十分に抑制又は低減することができない。そこで、本実施の形態では、ノイズ抑制体２０が磁気飽和を引き起こすと想定される領域を第１領域２２０として規定する。詳しくは、ノイズ源２２からの距離がａ［ｍ］の地点における誘導磁界Ｈ［Ａ／ｍ］は、ノイズ源２２に流れる電流をｉ［Ａ］としたとき、Ｈ＝ｉ／２πａ［Ａ／ｍ］で表される。これより、外部磁界Ｈが１００［Ａ／ｍ］となるのは、ノイズ源２２からの距離ａがａ＝ｉ／２００π［ｍ］＝５ｉ／π［ｍｍ］の位置である。そこで、本実施の形態では、ノイズ源２２を中心とする半径ｄ１＝５ｉ／π［ｍｍ］の領域を第１領域２２０と規定する。ノイズ抑制体２０は、この第１領域２２０の外側に配置される。

一方、ノイズ抑制体２０がノイズ源２２から遠過ぎてもノイズを十分に抑制又は低減することができない。そこで、本実施の形態において、十分なノイズ抑制効果が期待される領域を第２領域２２２として規定する。詳しくは、ノイズ源２２に流れる電流をｉ［Ａ］とし、その動作に由来するノイズの波長をλ［ｍｍ］としたとき、ノイズ源２２を中心とする半径ｄ２＝λ／２π［ｍｍ］の領域内であって、第１領域２２０の外側の領域を第２領域２２２と規定する。ノイズ抑制体２０は、この第２領域２２２に配置される。

以上のように、本実施の形態において、第１領域２２０は、ノイズ源２２に流れる電流をｉ［Ａ］としたとき、ノイズ源２２からの距離５ｉ／π［ｍｍ］により定まる領域である。また、第２領域２２２は、ノイズ源２２に流れる電流をｉ［Ａ］とし、その動作に由来するノイズの波長をλ［ｍｍ］としたとき、ノイズ源２２からの距離λ／２π［ｍｍ］により定まる領域である。本実施の形態において、ノイズ源２２はインバータ主回路１０４のスイッチング回路１１６であり、ノイズ源２２に流れる電流ｉは、スイッチング回路１１６のスイッチング素子（図示せず）に流れる電流（ドレイン電流）である。換言すると、電流ｉは、スイッチング素子によってスイッチングされる電流である。また、ノイズ源２２から放射されるノイズの周波数が５００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの場合、ノイズの波長λは、６００ｍｍ〜１００ｍｍである。

ノイズ抑制体２０は、線路２４の少なくとも一部を覆うように設けられる。詳しくは、ノイズ抑制体２０は、線路２４の延びる方向（長さ方向）及び周方向の夫々において、線路２４の少なくとも一部を覆うように設けられる。線路２４の延びる方向において、ノイズ抑制体２０の長さは２０ｍｍ以上あればよい。また、線路２４の周方向において、ノイズ抑制体２０は、線路２４の概ね半分以上を覆っていればよい。

図３（ａ）〜（ｄ）に示されるように、線路２４がフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）２４０の場合、ノイズ抑制体２０は、ＦＦＣ２４０の一方の主面又は両方の主面に設けることができる。但し、ノイズ抑制体２０は、ＦＦＣ２４０の全周を囲うように設けられてもよい。なお、ＦＦＣ２４０の構成は、特に限定されない。例えば、図３（ａ）及び図３（ｃ）に示されるように、ＦＦＣ２４０は、一本の信号線２４２の両側に二本のグランド線２４４を平行に配置し、その周囲を絶縁被膜２４６で覆ったものでもよい。また、図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示されるように、一本の信号線２４２と一本のグランド線２４４とを平行に配置し、その周囲を絶縁被膜２４６で覆ったものでもよい。あるいは、夫々が被膜で覆われた複数の導線を平行に配置して一体化したものでもよい。

図４（ａ）示されるように、線路２４が複数のケーブル３４０を含むハーネス３４の場合、ノイズ抑制体２０は、周方向において、ハーネス３４の全体を覆うように設けることができる。また、図４（ｂ）に示されるように、ノイズ抑制体２０は、ハーネス３４を構成する各ケーブル３４０の全周を囲うように設けることができる。さらに、図３（ｃ）に示されるように、ノイズ抑制体２０は、周方向において、ハーネス３４の一部を覆うように設けることができる。ケーブル３４０の構成は、特に限定されないが、図４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、一本の信号線３４２と一本のグランド線３４４とを平行に配置し、その周囲を絶縁被膜３４６で覆ったものであってよい。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、線路２４の全周を囲うように設けられたノイズ抑制体２０は、閉磁路を形成するので、電磁誘導に由来するノイズの発生を効果的に抑制することができる。その一方で、ノイズ抑制体２０は、図４（ｃ）に示されるように閉磁路を形成していないとき（開磁路）でも、高い電磁ノイズ抑制効果を発揮する。これは、ノイズ抑制体２０が、以下に説明する複合構造を有しているからである。

図５に示されるように、ノイズ抑制体２０は、磁性粉末２０２がバインダ２０４内に分散され且つバインダ２０４により結合された構造（複合構造）を有している。磁性粉末２０２として、球状又は扁平状の磁性粉末を用いることができる。ノイズ抑制体２０に、反磁界による複素透磁率の低下が極めて少ないという特徴を持たせるには、扁平状の磁性粉末を用いることが好ましい。しかしながら、より高い周波数において高い複素透磁率を得る目的で、若しくは低い誘電率を得る目的で球状の磁性粉末を用いてもよい。いずれにしても、ノイズ抑制の対象となる電磁ノイズの周波数等に応じて磁性粉末２０２を選択することができる。

図６に示されるように、本実施の形態のノイズ抑制体２０において、その複素透磁率の虚数成分μ”は、ＵＨＦから３ＧＨｚの帯域においても高い。具体的には、所望のノイズ抑制効果を得るため、ノイズ抑制体２０は、５００ＭＨｚから３ＧＨｚまでの複素透磁率の虚数成分μ”が５以上３０以下である。また、線路２４が信号線の場合は、伝搬する信号の劣化（信号レベルの低下、信号波形の鈍り）を抑えるため、ノイズ抑制体２０の複素誘電率の実数成分ε’は１０００以下であり、且つ複素誘電率の実数成分ε’に対する虚数成分ε”の比ε”／ε’は０．５以下であることが望ましい。また、ノイズ抑制体２０の複素誘電率の実数成分ε’は３００以下であり、且つ複素誘電率の実数成分ε’に対する虚数成分ε”の比ε”／ε’は０．１以下であることがより好ましい。

ノイズ抑制体２０の形態は特に限定されないが、リング状の成形体や柔軟性のあるシート状であってよい。シート状のノイズ抑制体２０は、ノイズ抑制シート（ＮＳＳ：Noise Suppression sheet）と呼ばれることがある。ノイズ抑制体２０がシート状であれば、線路２４の様々な形状及び引き回し状態に容易に対応することができる。例えば、ノイズ抑制体２０を線路２４に貼り付けたり、巻き付けたりすることができる。そのため、シート状のノイズ抑制体２０は、既存の装置に敷設することが容易である。ノイズ抑制体２０の厚みｔは、２０μｍ以上あればよい。ノイズ抑制体２０に柔軟性を持たせるため、厚みｔは、１００００μｍ以下が望ましく、１０００μｍ以下であることがより望ましい。また、ノイズ抑制効果を考慮すると、ノイズ抑制体２０の厚みｔは、１００μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。また、ノイズ抑制体２０がリング状であれば、線路２４の端部付近にのみノイズ抑制体２０を敷設する場合に、手軽に敷設することができる。

ノイズ抑制体２０は、ノイズ抑制効果を高めるため、線路２４の導線の近くに配置されなければならない。その一方で、線路２４が信号線の場合、ノイズ抑制体２０が線路２４の導線に近すぎると導線を伝搬する信号を劣化させる。そこで、本実施の形態において、ノイズ抑制体２０は、線路２４の導線から０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下の距離だけ離れて配置される。より好ましくは、ノイズ抑制体２０は、線路２４の導線から０．１５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の距離だけ離れて配置される。このようなノイズ抑制体２０の配置は、ノイズ抑制体２０を線路２４に貼り付ける際に、所定の厚みを持つ両面テープを用いたり、接着剤を所定の厚さに塗布したりすることによって、容易に実現することができる。また、線路２４の被膜の厚みが適切ならば、ノイズ抑制体２０を直接巻き付けるようにしてもよい。

シート状のノイズ抑制体２０は、例えば、磁性粉末２０２をバインダ２０４（図５参照）に分散させた塗液を作製し、プラスチックシート等の基材（図示せず）の表面上に離型層（図示せず）を介して成膜し、熱間形成することで得ることができる。

バインダ２０４の材料としては、特に限定されないが、ゴム、エラストマー、樹脂などの高分子バインダが好ましく、熱可塑性樹脂がより好ましい。特に、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂）、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）、ニトリルゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリルゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体、シリコーンゴム、ポリウレタンが好ましい。また、磁性粉末２０２の材料として、特に限定されないが、軟磁性材料から構成される軟磁性粉末が好ましい。このような軟磁性材料から構成される軟磁性粉末としては、特に限定されないが、例えば、磁性ステンレス（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｓｉ系合金）、センダスト（登録商標）等のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）、ケイ素銅（Ｆｅ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金）、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ（−Ｃｕ−Ｎｂ）系合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金、Ｍｏ−Ｎｉ−Ｆｅやアモルファス合金等が挙げられる。このような軟磁性粉末は１種単独でも、または複数種組み合わせて用いても良い。

磁性粉末２０２は、上述した軟磁性材料を粉砕、延伸、引裂加工、またはアトマイズ造粒等を行うことにより粗大な粉末を作製し、これをボールミル、アトライタ、ピンミルなどのメディア攪拌型粉砕機により微粉砕し、または、扁平状に加工し、その後焼鈍処理して得ることができる。得られた磁性粉末２０２をバインダ２０４中に分散させて塗液を作製し、その塗液をドクターブレード法で基材上に形成された離型層の上に成膜したうえで熱間成形を行う。こうして、シート状のノイズ抑制体２０である複合磁性シートが得られる。

本実施の形態において、ノイズ抑制体２０は、ノイズ源２２からの電磁誘導により線路２４に引き起こされるノイズを抑制又は低減し、さらに、線路２４から周辺の回路や機器へ放射される放射ノイズを抑制又は低減する。これにより、ノイズ源２２となる回路の近く（第１領域２２０）を通過するように線路２４を配置することが可能となり、スイッチング電源装置１０の小型化を実現できる。また、線路２４の配置（配線）の自由度も向上する。しかも、ノイズ抑制体２０は、線路２４の長さ方向及び周方向の夫々に関し、一部に設けられればよいので、小型で取り扱いが容易でありかつ低コストである。

以上、本発明について実施の形態を掲げて説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の変形・変更が可能である。たとえば、上記実施の形態において、ノイズ抑制体２０は、第２領域２２２内の一か所に設けられているが、第１領域２２０を挟むように第２領域２２２内の二か所に設けられてよい。

また、上記実施の形態では、インバータ主回路１０４のスイッチング回路１１６がノイズ源２２である場合について説明したが、インバータ主回路１０４のスイッチング回路１１６以外の回路がノイズ源２２となる場合にも、本発明は適用可能である。その場合も、ノイズ抑制体２０は、ノイズ源２２からの距離に基づいて定まる第１領域２２０及び第２領域２２２を通過する線路２４に対して、第２領域２２２内のみにおいて取り付けられる。

１０ スイッチング電源装置
１０２ 整流回路
１０４ インバータ主回路（スイッチング回路）
１０６ 直流電源
１０８ 制御回路
１１０ ＰＷＭ回路
１１２ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１１４ ゲートドライバ
１１６ スイッチング回路
１２ 交流電源
１４ 負荷
２０ ノイズ抑制体
２２ ノイズ源
２４ 線路（対象線路）
２６ 第１回路
２８ 第２回路
２０２ 磁性粉末
２０４ バインダ
２２０ 第１領域
２２２ 第２領域
２４０ フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）
２４２ 信号線
２４４ グランド線
２４６ 絶縁被膜
３４ ハーネス
３４０ ケーブル
３４２ 信号線
３４４ グランド線
３４６ 絶縁被膜

図４（ａ）示されるように、線路２４が複数のケーブル３４０を含むハーネス３４の場合、ノイズ抑制体２０は、周方向において、ハーネス３４の全体を覆うように設けることができる。また、図４（ｂ）に示されるように、ノイズ抑制体２０は、ハーネス３４を構成する各ケーブル３４０の全周を囲うように設けることができる。さらに、図４（ｃ）に示されるように、ノイズ抑制体２０は、周方向において、ハーネス３４の一部を覆うように設けることができる。ケーブル３４０の構成は、特に限定されないが、図４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、一本の信号線３４２と一本のグランド線３４４とを平行に配置し、その周囲を絶縁被膜３４６で覆ったものであってよい。

Claims (12)

1. 整流回路と、スイッチング回路と、第１回路と、第２回路と、対象線路と、ノイズ抑制体とを備えるスイッチング電源装置であって、
   前記整流回路は、交流電源に接続されており、
   前記スイッチング回路は、前記整流回路に接続されており、
   前記第１回路と前記第２回路とは前記対象線路によって互いに接続されており、
   前記スイッチング回路によってスイッチングされる電流の値をｉ［Ａ］とし、前記スイッチング回路のスイッチングに由来するノイズの波長をλ［ｍｍ］とするとき、前記対象線路は、前記スイッチング回路からの距離５ｉ／π［ｍｍ］により定まる第１領域と、前記第１領域の外側に位置し前記スイッチング回路からの距離λ／２π［ｍｍ］により定まる第２領域の双方を通っており、
   前記ノイズ抑制体は、前記第２領域内のみにおいて前記対象線路に取り付けられており、
   前記ノイズ抑制体は、５００ＭＨｚから３ＧＨｚまでの複素透磁率の虚数成分μ”が５以上３０以下である
   スイッチング電源装置。
2. 請求項１に記載のスイッチング電源装置であって、
   前記ノイズ抑制部材は、磁性粉末がバインダ内に分散された構造を有している
   スイッチング電源装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のスイッチング電源装置であって、
   前記ノイズ抑制部材の厚みｔは、２０μｍ以上である
   スイッチング電源装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載のスイッチング電源装置であって、
   前記ノイズ抑制部材の厚みｔは、１００００μｍ以下である
   スイッチング電源装置。
5. 請求項４に記載のスイッチング電源装置であって、
   前記ノイズ抑制部材の厚みｔは、１０００μｍ以下である
   スイッチング電源装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一つに記載のスイッチング電源装置であって、
   前記ノイズ抑制部材は、複合磁性シートである
   スイッチング電源装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一つに記載のスイッチング電源装置であって、
   前記対象線路は信号線であり、
   前記ノイズ抑制部材は、前記対象線路の導線から０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下の距離だけ離れて配置されている
   スイッチング電源装置。
8. 請求項７に記載のスイッチング電源装置であって、
   前記ノイズ抑制部材は、前記対象線路の前記導線から０．１５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の距離だけ離れて配置されている
   スイッチング電源装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか一つに記載のスイッチング電源装置であって、
   前記対象線路は信号線であり、
   前記ノイズ抑制部材の複素誘電率の実数成分ε’が１０００以下であり、且つ前記複素誘電率の前記実数成分ε’に対する虚数成分ε”の比ε”／ε’が０．５以下である
   スイッチング電源装置。
10. 請求項９に記載のスイッチング電源装置であって、
    前記ノイズ抑制部材の前記複素誘電率の前記実数成分ε’が３００以下であり、且つ前記複素誘電率の前記実数成分ε’に対する前記虚数成分ε”の比ε”／ε’が０．１以下である
    スイッチング電源装置。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか一つに記載のスイッチング電源装置であって、
    前記対象線路の延びる方向において、前記ノイズ抑制部材の長さは２０ｍｍ以上である
    スイッチング電源装置。
12. 内部回路群と、スイッチング回路と、対象線路と、ノイズ抑制体とを備えるスイッチング電源装置であって、
    前記内部回路群は、整流回路を含み、
    前記整流回路は、交流電源に接続されており、
    前記スイッチング回路は、前記整流回路に接続されており、
    前記内部回路群に含まれる回路のうちの一つを第１回路とするとき、前記対象線路は前記第１回路を第２回路に接続しており、
    前記第２回路は、前記スイッチング電源装置に接続される外部回路であるか又は前記内部回路群に含まれる回路のうちの別の一つであり、
    前記スイッチング回路によってスイッチングされる電流の値をｉ［Ａ］とし、前記スイッチング回路のスイッチングに由来するノイズの波長をλ［ｍｍ］とするとき、前記対象線路は、前記スイッチング回路からの距離５ｉ／π［ｍｍ］により定まる第１領域と、前記第１領域の外側に位置し前記スイッチング回路からの距離λ／２π［ｍｍ］により定まる第２領域の双方を通っており、
    前記ノイズ抑制体は、前記第２領域内のみにおいて前記対象線路に取り付けられており、
    前記ノイズ抑制体は、５００ＭＨｚから３ＧＨｚまでの複素透磁率の虚数成分μ”が５以上３０以下である
    スイッチング電源装置。

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