JP2790684B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JP2790684B2 JP30550089A JP30550089A JP2790684B2 JP 2790684 B2 JP2790684 B2 JP 2790684B2 JP 30550089 A JP30550089 A JP 30550089A JP 30550089 A JP30550089 A JP 30550089A JP 2790684 B2 JP2790684 B2 JP 2790684B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、スイッチング電源装置に関し、特に、電流
をスイッチングする際に生じる高周波ノイズを減衰する
構造を有するスイッチング電源装置に関する。
[従来の技術] 従来、この種のスイッチング電源装置としては第10図
に示すものがある。これはフォワード方式のスイッチン
グ電源装置であり、例えば商用の交流電源2を入力端子
4,6間に供給すると、コモンモードチョークコイル8,10
と接地用コンデンサ12,14から成るラインフィルタ16で
コモンモードノイズを低減した後、整流・平滑回路18で
直流電流に変換し、更に、チョッパ回路20で直流電流を
断続して高周波トランス22の入力側巻線24に供給する。
そして高周波トランス22の出力側巻線26に誘起される
断続的エネルギーをフライホイールダイオード28,30を
介してチョークコイル32とコンデンサ34から成る平滑回
路36へ供給して平滑化することにより直流安定化出力を
出力端子38,40に出力する。尚、出力端子38,40とアース
端子間に接続されるコンデンサ42,44は接地用コンデン
サである。
このようなスイッチング電源装置は、チョッパ回路20
の断続周波数及び高周波トランス22の入出力巻数比を調
整することで任意の出力電圧を設定することができ、小
形、軽量、高効率を特徴としている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来のスイッチング電源装
置にあっては、高周波トランスの入力側巻線と出力側巻
線との間に線間容量C1が存在するため、チョッパ回路で
直流電流を断続する際に発生する高周波ノイズが、図中
の矢印Aで示すように、線間容量C1及びプリント基板の
筐体を通って入力側の接地用コンデンサから整流・平滑
回路及びチョッパ回路へ帰還したり、更に、出力側の接
地用コンデンサを通って出力端子の出力に高周波ノイズ
が重畳する。又、フライホイールダイオードと出力側の
チョークコイルの接続点に発生する高周波ノイズが、図
中の矢印Bで示すように、配線とプリント基板の筐体と
の間に存在する配線容量C2,C3を介して筐体を通り、出
力端子の出力に高周波ノイズが重畳するという問題があ
った。
本発明は、このような課題に鑑みて成されたものであ
り、高周波ノイズを大幅に減衰したスイッチング電源装
置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] まず、本発明は、チョッパ回路によって発生したパル
ス電流を高周波トランスの入力側巻線に供給し、該高周
波トランスの出力側巻線に誘起した起電力を平滑回路を
介して直流に変換するスイッチング電源装置において、
上記出力側巻線を、上記入力側巻線に対するそれぞれの
線間容量と誘起電圧との積が等しくなるように2分割す
ると共に、それぞれの出力側巻線と前記平滑回路とを接
続する配線パターンに起因する配線容量が各相ごとに等
しくなるように該配線パターンを形成する。
[作用] このような構造を有する本発明によれば、高周波トラ
ンスの出力側巻線を、入力側巻線に対するそれぞれの線
間容量と誘起電圧との積が等しくなるように2分割する
と共に、それぞれの出力側巻線と前記平滑回路とを接続
する配線パターンに起因する静電容量が各相ごとに等し
くなるように該配線パターンを形成するので、それぞれ
の出力側巻線に係る相間で雑音を相殺することとなり、
雑音成分の少ない出力を得ることができる。
[実施例] 第1図は本発明による一実施例の回路を示す。これは
フォワード方式のスイッチング電源装置であり、例えば
商用の交流電源2を入力端子4,6間に供給すると、コモ
ンモードチョークコイル8,10と接地用コンデンサ12,14
から成るラインフィルタ16でコモンモードノイズを低減
した後、整流・平滑回路18で直流電流に変換し、更に、
チョッパ回路20で直流電流を断続することによって生じ
るパルス電流を高周波トランス26の入力側巻線48に供給
する。
高周波トランス46は入力側巻線48に対向する一対の出
力側巻線50と52を備えており、出力側巻線50,52の一方
の出力接点50a,52a間にはフライホイールダイオード54
が接続され、他方の出力接点50b,52b間にはフライホイ
ールダイオード56が接続され、又、出力接点50a,52b間
にはダイオード58が接続している。
そして、出力側巻線50と52に誘起される断続的エネル
ギーをチョークコイル60及びコンデンサ62から成る平滑
回路64によって平滑化することにより直流安定化出力を
出力端子66,68に出力する。尚、出力端子66,68とアース
端子間に接続されるコンデンサ70,72は接地用コンデン
サである。
次に、第2図に示す一部回路の実装配線を第3図及び
第4図に基づいて説明する。まず、第4図に示すよう
に、プリント配線基板は、アースとなる金属製ベース74
の表面に絶縁層76が塗布され、更に、絶縁層76の表面に
各種の電子部品を接続するための配線パターンが形成さ
れる構造となっている。そして、第3図に示すように、
高周波トランス48の出力側巻線50,52からチョークコイ
ル60の各相のコイル60a,60bへ延びる配線パターンP1,P2
のアースに対するそれぞれの配線容量Cd,Ccが等しくな
るようにパターン設計され、更に、それぞれの出力側巻
線50,52からダイオード56,54へ延びる配線パターンP3,P
4のアースに対する夫々の配線容量Ce,Cfが等しくなるよ
うに配線パターンの面積を等しくしてある。
更に、高周波トランス46及びチョークコイル60の構造
を第5図及び第6図に基づいて説明する。尚、第7図は
高周波トランス46の等価回路、第8図はチョークコイル
60の等価回路である。
まず、高周波トランス46の構造を説明すると、中心線
Qを中心とする環状の溝部を有する上側鉄心80と下側鉄
心82のそれぞれの環状溝部側を一体に重ね合わせ、それ
らの環状溝部によって出来る隙間部分に巻線が設けられ
ている。入力側巻線48が中心線Qを中心とする鉄心部84
に捲装され( は紙面の裏から表へ、印は紙面の表から裏へ向って捲
装することを示す)、出力側巻線50と52は中心線Qを中
心とする鉄心部84に薄い環状の導体を装着することによ
って実現され、ぞれぞれの導体の形状及び入力側巻線48
に対する対向位置も均一となるように設計されている。
したがって、入力側巻線48と出力側巻線50,52は中心線
Qを中心として全周に渡って均一な構造となっているの
で、入力側巻線48と出力側巻線50との間の線間容量Ca
と、入力側巻線48と出力側巻線52との間の線間容量Cbが
等しくなっている。
次に、チョークコイル60の構造を説明すると、中心線
Qを中心とする環状の溝部を有する上側鉄心86と下側鉄
心88のそれぞれの環状溝部側を一体に重ね合わせ、それ
らの環状溝部によって出来る隙間部分にコイルが捲装さ
れている。第1の相に関するコイル60a(出力側巻線50
に関するコイル)と、第2の相に関するコイル60b(出
力側巻線52に関するコイル)は共に中心線Qを中心とす
る鉄心部90に薄い環状の導体を相互に対向するように装
着することで実現され、それぞれの導体の形状及び対向
位置も均一となるように設計されている。
次に、実施例の作動を説明すると、整流・平滑回路18
から出力される直流電流をチョッパ回路20で断続するこ
とによってパルス電流に変換して高周波トランス46の入
力側巻線48に供給し、電磁誘導作用によって巻数比に応
じた起電力が出力側巻線50,52に発生する。一方、入力
側巻線48の印加パルスが無くなった時には、逆起電力が
発生する。
ここで、入力側巻線48から出力側巻線50,52を見た場
合、電磁誘導に伴う出力側巻線50,52に誘起するそれぞ
れの電圧Va,Vbの位相が180゜反転し、しかも入力側巻線
48に対する出力側巻線50の巻数比と入力側巻線48に対す
る出力側巻線52の巻数比とが等しく且つ構造的に均一に
設計されることにより、入力側巻線48と出力側巻線50間
の線間容量Caと、入力側巻線48と出力側巻線52間の線間
容量Cbとが等しくなるので、それぞれの容量と誘起電圧
との積Ca×VaとCb×Vbが等しくなり、高周波ノイズが相
殺され、出力側巻線50,52の雑音成分による入力側巻線4
8への電界的な影響が大幅に減衰する。又、出力側巻線5
0及び52の出力端子とアース(プリント基板のベース)
との間の配線容量CeとCfとが等しくなるように配線パタ
ーンが設計され且つ、それぞれの巻数50,52に電圧変化
があっても電圧位相が180゜反転しているために相殺さ
れるので、アース(プリント基板のベース)への電界の
影響を大幅に減衰することができる。
又、ダイオード58の両端とアース(プリント基板のベ
ース)との間の配線容量CcとCdが等しくなるように配線
パターンが設計され、且つチョークコイル60が各相のコ
イル60a,60bに生じる電圧変化が180゜反転しているの
で、チョークコイル60の入力側ラインに平滑動作による
電圧変動が生じても相殺され、アースに対する変動を大
幅に減衰することができる。
このように、入力側巻線に対する一対の出力側巻線を
それぞれの線間容量と誘起電圧との積が等しくなるよう
な構造にした高周波トランスを使用し、更に、それぞれ
の出力側巻線の出力端子とチョークコイル及びダイオー
ドの間の配線パターンをアースに対する配線容量が各相
毎に等しくなるように形成したので、アースを介して他
の配線や素子に帰還される高周波ノイズを大幅に減衰す
ることができる。
次に第9図に基づいて第2の実施例を説明する。
この実施例は、第1図に示す第1実施例中の平滑回路
をチョークコイルを除いた平滑コンデンサ62で実現して
いる。そして、高周波トランス46の出力側巻線50,52に
誘起するそれぞれの誘起電圧Va,Vbと、入力側巻線46と
それぞれの出力側巻線50,52間の線間容量Ca,Cbとのそれ
ぞれの積が等しくなる(即ち、Ca×Va=Cb×Vb)ように
高周波トランス46が設計され、それぞれの出力側巻線5
0,52からダイオード56,54へ延びる配線のアースに対す
る配線容量Ce,Cfが等しくなるように配線パターンの形
状が設計されている。この結果、チョッパ回路20におい
て電流を断続する際に生じるスイッチング雑音は、出力
側巻線50に係る第1の相と、出力側巻線52に係る第2の
相とで相互に相殺され、雑音の少ない出力を出力端子6
6,68間に発生することができる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、高周波トランス
の出力側巻線を、入力側巻線に対するそれぞれの線間容
量と誘起電圧との積が等しくなるように2分割すると共
に、それぞれの出力側巻線と前記平滑回路とを接続する
配線パターンに起因する静電容量が各相毎に等しくなる
ように該配線パターンを形成するので、それぞれの出力
側巻線に係る相間で雑音を相殺することとなり、雑音成
分の少ない出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図; 第2図は実施例における高周波ノイズ低減に係る回路を
示す回路図; 第3図は第2図の回路に対応する実装配線図; 第4図は第3図の部分断面図; 第5図は高周波トランスの構造を示す縦断面図; 第6図はチョークコイルの構造を示す縦断面図; 第7図は第5図に対応する回路図; 第8図は第6図に対応する回路図; 第9図は他の実施例の回路図; 第10図は従来例を示す回路図である。 図中の符号: 2;入力電源 8,10;チョークコイル 18;整流・平滑回路 20;チョッパ回路 46;高周波トランス 48;入力側巻線 50,52;出力側巻線 54,56,58;ダイオード 60;チョークコイル 62;平滑用コンデンサ Ca,Cb;線間容量 Cc,Cd,Ce,Cf;配線容量 74;金属製ベース 76;絶縁層 78;配線パターン

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】チョッパ回路によって発生したパルス電流
    を高周波トランスの入力側巻線に供給し、該高周波トラ
    ンスの出力側巻線に誘起した起電力を平滑回路を介して
    直流に変換するスイッチング電源装置において、 前記出力側巻線を、前記入力側巻線に対するそれぞれの
    線間容量と誘起電圧との積が等しくなるように2分割す
    ると共に、それぞれの出力側巻線と前記平滑回路とを接
    続する配線パターンに起因する配線容量が各相ごとに等
    しくなるように該配線パターンを形成することを特徴と
    するスイッチング電源装置。
  2. 【請求項2】請求項(1)のスイッチング電源装置にお
    いて、前記平滑回路は前記それぞれの出力側巻線毎に相
    互に逆極性に接続する一対のコイルから成るチョークコ
    イルと、これら一対のコイルの出力を平滑化するコンデ
    ンサから成ることを特徴とするスイッチング装置。
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