JP2606771B2 - 電源用平滑装置 - Google Patents
電源用平滑装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/16—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture specially for use as rectifiers or detectors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高度な電子装置に利用さ
れる低雑音電源用平滑装置に関する。
れる低雑音電源用平滑装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電解コンデンサを使用する直流電
源平滑装置は、電子機器の高度化に伴い特に低雑音化が
要求されている。又高周波を断続して整流するスイッチ
ング電源装置は、小型で安価なため広く事務用、家庭用
の電子機器に使用されている。しかし、これに用いられ
る電解コンデンサは電極の配置及びその接続方法につい
て格別の配慮をされておらず、電解コンデンサ内部電極
から発生する磁束による不要複写は防止されていない。
源平滑装置は、電子機器の高度化に伴い特に低雑音化が
要求されている。又高周波を断続して整流するスイッチ
ング電源装置は、小型で安価なため広く事務用、家庭用
の電子機器に使用されている。しかし、これに用いられ
る電解コンデンサは電極の配置及びその接続方法につい
て格別の配慮をされておらず、電解コンデンサ内部電極
から発生する磁束による不要複写は防止されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記のような電解コン
デンサを用いた従来の電源平滑装置における最大の問題
点は、残留するリップル・ノイズと電源より外部に放射
する不要輻射（Ｅ．Ｍ．Ｉ．）で、大きな公害問題に発
展しつつある。これらの機器では、コンデンサ業界、電
源業界の努力にも拘わらず直流出力電圧の０．２％つま
り１００ｍＶ〜４００ｍＶ程度のリップル・ノイズを発
生し、未だに不要輻射の問題は解決してはいない。
デンサを用いた従来の電源平滑装置における最大の問題
点は、残留するリップル・ノイズと電源より外部に放射
する不要輻射（Ｅ．Ｍ．Ｉ．）で、大きな公害問題に発
展しつつある。これらの機器では、コンデンサ業界、電
源業界の努力にも拘わらず直流出力電圧の０．２％つま
り１００ｍＶ〜４００ｍＶ程度のリップル・ノイズを発
生し、未だに不要輻射の問題は解決してはいない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決するためになされたもので、交流電源出力を
整流する整流器と、この整流器出力を平滑する偶数個の
電解コンデンサとを具備し、かつ、前記電解コンデンサ
は対向する１対の酸化膜を有する電極箔を内部に電解液
を含むセパレータを介して捲回してなる無極性構造で、
前記電極箔のそれぞれの電極は外部より認知し得る表示
手段を持ち、同一構造、容量の前記電解コンデンサの少
くとも１組は、それぞれの内部電極より発生する磁束が
互に打消すような関係に並列又は直列接続して電源用平
滑装置を構成するものである。また、セパレータの重量
に対して０．５乃至７重量％のグラファイト微粒子の如
き導電性微粒子が分散結着されている電解コンデンサを
平滑回路に用いる。
課題を解決するためになされたもので、交流電源出力を
整流する整流器と、この整流器出力を平滑する偶数個の
電解コンデンサとを具備し、かつ、前記電解コンデンサ
は対向する１対の酸化膜を有する電極箔を内部に電解液
を含むセパレータを介して捲回してなる無極性構造で、
前記電極箔のそれぞれの電極は外部より認知し得る表示
手段を持ち、同一構造、容量の前記電解コンデンサの少
くとも１組は、それぞれの内部電極より発生する磁束が
互に打消すような関係に並列又は直列接続して電源用平
滑装置を構成するものである。また、セパレータの重量
に対して０．５乃至７重量％のグラファイト微粒子の如
き導電性微粒子が分散結着されている電解コンデンサを
平滑回路に用いる。
【０００５】
【作用】以下図面を参照しつつ本発明の構成と作用を説
明する。図８は、従来の１００Ｖ，２２００μＦの電解
コンデンサ１個のインピーダンス及びＥ．Ｓ．Ｒ．（等
価直列抵抗）特性と、本発明の１００Ｖ，２０００μＦ
の電解コンデサ２個１組で内部電極より発生する磁束が
互に打消すように並列接続された同様特性の比較曲線図
である。従来のすべての電解コンデンサは電極箔を捲回
することによって作成されているので、内部インダクタ
ンスを生じ、実線で示すようにインピーダンス（１１）
とＥ．Ｓ．Ｒ．（１２）曲線のように５０ＫＨｚを共振
点としてそれ以上の周波数ではその値は上昇する。整流
器出力は、スイッチング電源の場合には１００ＫＨｚよ
り数１０ＭＨｚに及ぶ多数の高調波パルスが含まれる
が、すべて共振点より高く、リップル・ノイズを抑圧す
る効果は殆んどない。
明する。図８は、従来の１００Ｖ，２２００μＦの電解
コンデンサ１個のインピーダンス及びＥ．Ｓ．Ｒ．（等
価直列抵抗）特性と、本発明の１００Ｖ，２０００μＦ
の電解コンデサ２個１組で内部電極より発生する磁束が
互に打消すように並列接続された同様特性の比較曲線図
である。従来のすべての電解コンデンサは電極箔を捲回
することによって作成されているので、内部インダクタ
ンスを生じ、実線で示すようにインピーダンス（１１）
とＥ．Ｓ．Ｒ．（１２）曲線のように５０ＫＨｚを共振
点としてそれ以上の周波数ではその値は上昇する。整流
器出力は、スイッチング電源の場合には１００ＫＨｚよ
り数１０ＭＨｚに及ぶ多数の高調波パルスが含まれる
が、すべて共振点より高く、リップル・ノイズを抑圧す
る効果は殆んどない。
【０００６】しかるに本発明による磁束が打ち消された
並列接続の電解コンデンサ２個の総合特性は、鎖線で示
すように共振点は全く消滅して、インピーダンス（１
３）及びＥ．Ｓ．Ｒ（１４）曲線のように周波数の上昇
に伴ってインピーダンスは急激に下降して両特性共理想
的な曲線となるため整流器出力に含まれる多数の高周波
パルスによるノイズ成分に対して極めて有効に作用し
て、ノイズは殆んど完全に消滅させることができる。そ
して内部磁束打消し接続を示す回路図は図７に示すよう
にコンデンサＣ21は容量ＣN21 とＥ．Ｓ．Ｒ．値
ＲS21 、インダクタンスＬ21を持ち、コンデンサＣ22は
容量ＣN22 とＥ．Ｓ．Ｒ．値ＲS22 、インダクタンスＬ
22を持ち、それぞれのコンデンサーから発生する磁束ｍ
1 、ｍ2 は矢印のように互に逆方向になるように並列接
続され、実質的インダクタンスＬ21、Ｌ22は等価的に完
全に消滅されたことになるので、整流器出力Ｃ23に含ま
れるノイズ成分はコンデンサＣ21、Ｃ22に完全吸収消滅
する。
並列接続の電解コンデンサ２個の総合特性は、鎖線で示
すように共振点は全く消滅して、インピーダンス（１
３）及びＥ．Ｓ．Ｒ（１４）曲線のように周波数の上昇
に伴ってインピーダンスは急激に下降して両特性共理想
的な曲線となるため整流器出力に含まれる多数の高周波
パルスによるノイズ成分に対して極めて有効に作用し
て、ノイズは殆んど完全に消滅させることができる。そ
して内部磁束打消し接続を示す回路図は図７に示すよう
にコンデンサＣ21は容量ＣN21 とＥ．Ｓ．Ｒ．値
ＲS21 、インダクタンスＬ21を持ち、コンデンサＣ22は
容量ＣN22 とＥ．Ｓ．Ｒ．値ＲS22 、インダクタンスＬ
22を持ち、それぞれのコンデンサーから発生する磁束ｍ
1 、ｍ2 は矢印のように互に逆方向になるように並列接
続され、実質的インダクタンスＬ21、Ｌ22は等価的に完
全に消滅されたことになるので、整流器出力Ｃ23に含ま
れるノイズ成分はコンデンサＣ21、Ｃ22に完全吸収消滅
する。
【０００７】表１は従来及び本発明による１００ＫＨｚ
スイッチング電源の電源用平滑装置の全負荷時における
リップル・ノイズの比較表で、本発明の並列接続では、
あらかじめ４重量％の導電性微粒子例えばグラファイト
微粒子を分散結着したセパレータを使用した無極性電解
コンデンサ（ジェルマックス社商品名「ＢＬＡＣＫＧａ
ｔｅ」）が使用された。従来品の有極性電解コンデンサ
は一方向性なので逆方向にするとコンデンサは導電体と
なるため、激しい正負の電圧が発生する整流器出力によ
り発熱する。しかし、本発明の無極性電解コンデンサは
殆んどリアクタンス分であるため、発熱することはなく
従来品と比較してリップル・ノイズの値は著しく低下
し、高級電源整流装置と同レベルに達するのですべての
低雑音機器の電源への使用が可能となる。更に効率も大
幅に向上し、コンデンサに対して整流器より発する高調
波成分はすべて吸収される結果、外部への輻射エネルギ
ーも大幅に減少し、事実上全く影響がなくなるのも特筆
する点である。又本発明によらず、同一の無極性電解コ
ンデンサを単独に従来のように何らの考慮もなしに、並
列接続したときは、リップルノイズは大きく上昇し、又
輻射ノイズも若干増加する。従って内部電極より発生す
る磁束が互いに打消すような関係で接続する本発明は卓
越した作用を示すことが判る。
スイッチング電源の電源用平滑装置の全負荷時における
リップル・ノイズの比較表で、本発明の並列接続では、
あらかじめ４重量％の導電性微粒子例えばグラファイト
微粒子を分散結着したセパレータを使用した無極性電解
コンデンサ（ジェルマックス社商品名「ＢＬＡＣＫＧａ
ｔｅ」）が使用された。従来品の有極性電解コンデンサ
は一方向性なので逆方向にするとコンデンサは導電体と
なるため、激しい正負の電圧が発生する整流器出力によ
り発熱する。しかし、本発明の無極性電解コンデンサは
殆んどリアクタンス分であるため、発熱することはなく
従来品と比較してリップル・ノイズの値は著しく低下
し、高級電源整流装置と同レベルに達するのですべての
低雑音機器の電源への使用が可能となる。更に効率も大
幅に向上し、コンデンサに対して整流器より発する高調
波成分はすべて吸収される結果、外部への輻射エネルギ
ーも大幅に減少し、事実上全く影響がなくなるのも特筆
する点である。又本発明によらず、同一の無極性電解コ
ンデンサを単独に従来のように何らの考慮もなしに、並
列接続したときは、リップルノイズは大きく上昇し、又
輻射ノイズも若干増加する。従って内部電極より発生す
る磁束が互いに打消すような関係で接続する本発明は卓
越した作用を示すことが判る。
【０００８】
【表１】
【０００９】
【実施例】本発明の実施例を図面によって説明すれば、
図１に示すようなコンデンサにおいて、１対のアルミ箔
よりなる電極箔３１−１、３１−２とその電極箔相互間
に天然繊維を主成分とする例えばマニラ紙等よりなるイ
オン透過性のセパレータ３２−１、３２−２よりなり、
これには駆動用電解液となるほう酸アンモン等の溶液が
含浸されいる。なお前記の電極箔の双方の表面には酸化
膜（図示せず）が設けられていて、電極箔を内部に電解
液を含むセパレータ３２−１、３２−２を介して捲回し
て無極性電解コンデンサを構成している。それぞれの電
極箔にはリード端子３３−１、３３−２が溶接等により
取付けられ、通常それぞれの電極を表示するため、一方
は長く、他は短い外部リード線が接続される。
図１に示すようなコンデンサにおいて、１対のアルミ箔
よりなる電極箔３１−１、３１−２とその電極箔相互間
に天然繊維を主成分とする例えばマニラ紙等よりなるイ
オン透過性のセパレータ３２−１、３２−２よりなり、
これには駆動用電解液となるほう酸アンモン等の溶液が
含浸されいる。なお前記の電極箔の双方の表面には酸化
膜（図示せず）が設けられていて、電極箔を内部に電解
液を含むセパレータ３２−１、３２−２を介して捲回し
て無極性電解コンデンサを構成している。それぞれの電
極箔にはリード端子３３−１、３３−２が溶接等により
取付けられ、通常それぞれの電極を表示するため、一方
は長く、他は短い外部リード線が接続される。
【００１０】図２は、図１の実施例のＡ−Ａ′線で截断
して示す断面図で、１対のアルミ箔よりなる電極箔３１
−１、３１−２と、その双方の表面に設けた酸化膜４
１、４２と、前記電極箔相互間に設けたイオン透過性の
セパレータ３２−１、３２−２よりなり、このセパレー
タには駆動用電解液が含まれる。円筒状に捲回完成され
た電解コンデンサは図３に示す如く円筒容器５１に密封
されて、封止部５２よりリード線５３−１、５３−２が
外部に導出される。リード線は長さに応じ図示のように
ｌ、ｓと表示できる。電極箔は同一寸法で無極性である
ため常に一定方向に捲回して製造し，上側の箔にはリー
ド線ｌ、下側の箔にリード線ｓを接続すれば正しい箔の
関係を認知できる。その結果２個の電解コンデンサのｌ
とｓを結線して並列接続すれば内部電極より発生する磁
束を互に打消すような関係にすることができる。
して示す断面図で、１対のアルミ箔よりなる電極箔３１
−１、３１−２と、その双方の表面に設けた酸化膜４
１、４２と、前記電極箔相互間に設けたイオン透過性の
セパレータ３２−１、３２−２よりなり、このセパレー
タには駆動用電解液が含まれる。円筒状に捲回完成され
た電解コンデンサは図３に示す如く円筒容器５１に密封
されて、封止部５２よりリード線５３−１、５３−２が
外部に導出される。リード線は長さに応じ図示のように
ｌ、ｓと表示できる。電極箔は同一寸法で無極性である
ため常に一定方向に捲回して製造し，上側の箔にはリー
ド線ｌ、下側の箔にリード線ｓを接続すれば正しい箔の
関係を認知できる。その結果２個の電解コンデンサのｌ
とｓを結線して並列接続すれば内部電極より発生する磁
束を互に打消すような関係にすることができる。
【００１１】図４、図５及び図６はそれぞれ本発明の実
施例に係る電源用平滑装置回路である。図４はスイッチ
ング電源装置に適するもので、信号源６１の入力を変成
器６２を介して整流器６３ー１に加え、整流器出力を並
列接続した１対の無極性電解コンデンサで、平滑して端
子６６、６７に直流出力を生ぜしめる。この際本発明に
あっては図３により説明したリード線ｌ，ｓを図示のよ
うに回路に接続すればコンデンサの電気的特性は図８の
曲線１３、１４に示すような理想曲線となるので表１の
如くリップル・ノイズは消滅させることができる。
施例に係る電源用平滑装置回路である。図４はスイッチ
ング電源装置に適するもので、信号源６１の入力を変成
器６２を介して整流器６３ー１に加え、整流器出力を並
列接続した１対の無極性電解コンデンサで、平滑して端
子６６、６７に直流出力を生ぜしめる。この際本発明に
あっては図３により説明したリード線ｌ，ｓを図示のよ
うに回路に接続すればコンデンサの電気的特性は図８の
曲線１３、１４に示すような理想曲線となるので表１の
如くリップル・ノイズは消滅させることができる。
【００１２】図５は±２電源方式の電源用平滑装置に本
発明を適用した実施例で、図４と類似しているが、変成
器６２の２次側に中性点６８を設けることにより、±２
電源出力が発生する。この平滑装置はオーディオ、ＯＡ
機器の回路に広く利用できる。リード線の接続を図示の
如くすれば、内部電極より発生する磁束は打消される。
図６の回路は倍電圧整流回路に本発明を適用した実施例
で、変成器６２の２次側は倍電圧整流器６３−２と直列
接続された、無極性コンデンサ６４−３、６４−４の接
続点に接続され出力側には入力信号に対してほぼ２倍の
直流整流出力が端子７１、７２間に得られる。コンデン
サ６４−３、６４−４は磁束で打消すように直列接続さ
れる。
発明を適用した実施例で、図４と類似しているが、変成
器６２の２次側に中性点６８を設けることにより、±２
電源出力が発生する。この平滑装置はオーディオ、ＯＡ
機器の回路に広く利用できる。リード線の接続を図示の
如くすれば、内部電極より発生する磁束は打消される。
図６の回路は倍電圧整流回路に本発明を適用した実施例
で、変成器６２の２次側は倍電圧整流器６３−２と直列
接続された、無極性コンデンサ６４−３、６４−４の接
続点に接続され出力側には入力信号に対してほぼ２倍の
直流整流出力が端子７１、７２間に得られる。コンデン
サ６４−３、６４−４は磁束で打消すように直列接続さ
れる。
【００１３】
【発明の効果】本発明に係る電源用平滑装置は従来かっ
てない程低雑音の直流電源が得られ、電源を通過する信
号に対して動作周波数限界のない理想的な濾波作用を持
っているのでオーディオ、ビデオ、ＯＡ機器、医用電子
装置及び工作機械制御機器等すべての電子機器の低雑音
化を達成することができるので、従来より一段と高性能
化ができる。又前記したように、従来不可能であったス
イッチング電源の完全ノイズレス化や、広帯域増幅でＳ
／Ｎ比の確保が困難だった高品位テレビジョンシステム
に最適な電源を提供出来る利益がある。
てない程低雑音の直流電源が得られ、電源を通過する信
号に対して動作周波数限界のない理想的な濾波作用を持
っているのでオーディオ、ビデオ、ＯＡ機器、医用電子
装置及び工作機械制御機器等すべての電子機器の低雑音
化を達成することができるので、従来より一段と高性能
化ができる。又前記したように、従来不可能であったス
イッチング電源の完全ノイズレス化や、広帯域増幅でＳ
／Ｎ比の確保が困難だった高品位テレビジョンシステム
に最適な電源を提供出来る利益がある。
【図１】本発明で用いられる無極性電解コンデンサーの
素子の構成を示す一部展開の斜視図
素子の構成を示す一部展開の斜視図
【図２】図１のＡＡ線断面図
【図３】本発明で用いられる無極性電解コンデンサーの
素子の斜視図
素子の斜視図
【図４】本発明を用いた電源平滑装置の一例の回路図
【図５】本発明を用いた電源平滑装置の他の一例の回路
図
図
【図６】本発明で用いた倍電圧整流電源平滑装置の回路
図
図
【図７】本発明における磁束打ち消し回路図
【図８】本発明と比較例のインピーダンス及びＥ．Ｓ．
Ｒ．の特性図
Ｒ．の特性図
３１ー１ 電極箔 ３１ー２ 電極箔 ３２ー１ セパレータ ３２ー２ セパレータ ３３ー１ リード端子 ３３ー２ リード端子 ５１ 円筒容器 ５２ 封止部 ５３ー１ リード線 ５３ー２ リード線 ６１ 信号源 ６２ 変成器 ６３ー１ 整流器 ６３ー２ 倍電圧整流器 ６４ー１ 無極性コンデンサ ６４ー２ 無極性コンデンサ ６４ー３ 無極性コンデンサ ６４ー４ 無極性コンデンサ ６６ 整流電圧端子 ６７ 整流電圧端子 ６８ 変成器二次側中性点 ６９ 整流電圧端子 ７０ 整流電圧端子 ７１ 倍電圧整流電圧端子 ７２ 倍電圧整流電圧端子
Claims (2)
- 【請求項１】 交流電源出力を整流する整流器と、この
整流器出力を平滑する偶数個の電解コンデンサとを具備
し、前記電解コンデンサは対向する１対の酸化膜を有す
る電極箔を内部に電解液を含むセパレータを介して捲回
してなる無極性構造で、前記電極箔のそれぞれの電極は
外部より認知し得る表示手段を持ち、同一構造、容量を
有する前記電解コンデンサの少くとも１組はそれぞれの
内部電極より発生する磁束が互に打消すような関係で並
列又は直列接続されることを特徴とする電源用平滑装
置。 - 【請求項２】 電極箔セパレータにセパレータの重量に
対して０．５乃至７重量％の導電性微粒子が分散結着さ
れている無極性コンデンサを具備することを特徴とする
請求項１記載の電源用平滑装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4020629A JP2606771B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 電源用平滑装置 |
| US07/999,115 US5379181A (en) | 1992-01-10 | 1992-12-31 | Smoothing device for a power supply |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4020629A JP2606771B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 電源用平滑装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05252742A JPH05252742A (ja) | 1993-09-28 |
| JP2606771B2 true JP2606771B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=12032532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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