JP3087434B2 - スイッチング電源 - Google Patents
スイッチング電源Info
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- JP3087434B2 JP3087434B2 JP04099345A JP9934592A JP3087434B2 JP 3087434 B2 JP3087434 B2 JP 3087434B2 JP 04099345 A JP04099345 A JP 04099345A JP 9934592 A JP9934592 A JP 9934592A JP 3087434 B2 JP3087434 B2 JP 3087434B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源に関す
るものであり、詳しくは、スイッチングノイズの軽減に
関するものである。
るものであり、詳しくは、スイッチングノイズの軽減に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】スイッチング電源は、１次側（入力側）
の直流入力電圧を高周波でスイッチングして交流に変換
した後トランスを介して２次側（出力側）に伝達し、整
流平滑するように構成されたものである。このようなス
イッチング電源は、電源入力と電源出力が直流的に絶縁
されるとともに電源全体を小型にできることから、各種
の電子機器の電源として広く用いられている。
の直流入力電圧を高周波でスイッチングして交流に変換
した後トランスを介して２次側（出力側）に伝達し、整
流平滑するように構成されたものである。このようなス
イッチング電源は、電源入力と電源出力が直流的に絶縁
されるとともに電源全体を小型にできることから、各種
の電子機器の電源として広く用いられている。
【０００３】ところで、このように構成されるスイッチ
ング電源では、トランスの小型化に伴ってトランスの１
次側と２次側の巻線間の浮遊容量が増大し、スイッチン
グ周波数が高周波化することで１次側の巻線に与えられ
る電圧が２次側のグラウンド電位に与える影響が大きく
なる。その結果、１次側と２次側のグラウンド間にスイ
ッチ素子１を駆動するスイッチング信号の静電結合に伴
う電位波形がスイッチングノイズとして現れる。
ング電源では、トランスの小型化に伴ってトランスの１
次側と２次側の巻線間の浮遊容量が増大し、スイッチン
グ周波数が高周波化することで１次側の巻線に与えられ
る電圧が２次側のグラウンド電位に与える影響が大きく
なる。その結果、１次側と２次側のグラウンド間にスイ
ッチ素子１を駆動するスイッチング信号の静電結合に伴
う電位波形がスイッチングノイズとして現れる。
【０００４】このスイッチングノイズは、このようなス
イッチング電源を測定器の電源として用いた場合に測定
信号の入力端子と測定器のケース間に端子間雑音電圧と
して現れる。この端子間雑音電圧は、測定器の入力雑音
になるとともに入力端子に接続される測定対象装置にと
っては外部雑音信号になり好ましくない。そこで、この
ような端子間雑音電圧を軽減するために、従来から各種
の対策が講じられている。
イッチング電源を測定器の電源として用いた場合に測定
信号の入力端子と測定器のケース間に端子間雑音電圧と
して現れる。この端子間雑音電圧は、測定器の入力雑音
になるとともに入力端子に接続される測定対象装置にと
っては外部雑音信号になり好ましくない。そこで、この
ような端子間雑音電圧を軽減するために、従来から各種
の対策が講じられている。
【０００５】図４は従来のこのような電源を測定器に用
いた場合の要部の一例を示す回路図である。図におい
て、１はスイッチ素子であり、トランス２の１次巻線３
と直列に接続されている。これらスイッチ素子１とトラ
ンス２の１次巻線３との直列回路には直流入力電圧が加
えられるが図示しない。４はトランス２のコアである。
５，６はトランス２の１次巻線３と２次巻線７の間に２
重に設けられた静電シールドである。一方の静電シール
ド５は１次側のグラウンドに接続され、他方の静電シー
ルド６は２次側のグラウンドに接続されている。２次巻
線７の両端Ａ，Ｃにはダイオード８，９とコイル１０と
コンデンサ１１よりなる整流平滑回路が接続されてい
て、２次巻線７の中点Ｂは静電シールド６とともに２次
側のグラウンドに接続されている。１２は測定器のケー
ス、１３，１４は測定器の入力端子である。
いた場合の要部の一例を示す回路図である。図におい
て、１はスイッチ素子であり、トランス２の１次巻線３
と直列に接続されている。これらスイッチ素子１とトラ
ンス２の１次巻線３との直列回路には直流入力電圧が加
えられるが図示しない。４はトランス２のコアである。
５，６はトランス２の１次巻線３と２次巻線７の間に２
重に設けられた静電シールドである。一方の静電シール
ド５は１次側のグラウンドに接続され、他方の静電シー
ルド６は２次側のグラウンドに接続されている。２次巻
線７の両端Ａ，Ｃにはダイオード８，９とコイル１０と
コンデンサ１１よりなる整流平滑回路が接続されてい
て、２次巻線７の中点Ｂは静電シールド６とともに２次
側のグラウンドに接続されている。１２は測定器のケー
ス、１３，１４は測定器の入力端子である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように静
電シールド５，６を設けてそれぞれのグラウンドに接続
する構成は一般商用電源用のトランスにおける浮遊容量
の影響の軽減には効果的であるが、スイッチング周波数
が商用周波数の数千倍になるようなスイッチング電源の
場合には浮遊容量による静電結合の影響は非常に大きい
ことから十分なシールド効果は得られない。
電シールド５，６を設けてそれぞれのグラウンドに接続
する構成は一般商用電源用のトランスにおける浮遊容量
の影響の軽減には効果的であるが、スイッチング周波数
が商用周波数の数千倍になるようなスイッチング電源の
場合には浮遊容量による静電結合の影響は非常に大きい
ことから十分なシールド効果は得られない。
【０００７】そこでさらに、２次側のグラウンドと１次
側のグラウンドとの間にコンデンサ１５を接続したり、
入力端子１３，１４にコモンモードチョーク１６を接続
することが行われているが、いずれも十分なスイッチン
グノイズ軽減効果は得られない。さらにコンデンサ１５
を接続した場合には交流的な絶縁がなされないことにな
り、また、コモンモードチョーク１６を接続した場合に
は測定器の性能低下を招くという問題も出てくる。
側のグラウンドとの間にコンデンサ１５を接続したり、
入力端子１３，１４にコモンモードチョーク１６を接続
することが行われているが、いずれも十分なスイッチン
グノイズ軽減効果は得られない。さらにコンデンサ１５
を接続した場合には交流的な絶縁がなされないことにな
り、また、コモンモードチョーク１６を接続した場合に
は測定器の性能低下を招くという問題も出てくる。
【０００８】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり、その目的は、トランスの１次側と２次側の巻線
間の浮遊容量に起因するスイッチングノイズを軽減でき
るスイッチング電源を実現することにある。
であり、その目的は、トランスの１次側と２次側の巻線
間の浮遊容量に起因するスイッチングノイズを軽減でき
るスイッチング電源を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題点を解決するために、トランスの１次巻線と２次巻線
間に静電シールドを設けたスイッチング電源において、
前記静電シールドにスイッチングノイズを打ち消すため
の電界を発生させる電位を２次側から与える手段を設け
たことを特徴とする。
題点を解決するために、トランスの１次巻線と２次巻線
間に静電シールドを設けたスイッチング電源において、
前記静電シールドにスイッチングノイズを打ち消すため
の電界を発生させる電位を２次側から与える手段を設け
たことを特徴とする。
【００１０】
【作用】トランスの１次巻線と２次巻線間の浮遊容量に
より静電結合されるスイッチング信号成分は、静電シー
ルドに与えられる電位により発生する電界によって打ち
消される。これにより、２次側に出力されるスイッチン
グノイズは軽減される。
より静電結合されるスイッチング信号成分は、静電シー
ルドに与えられる電位により発生する電界によって打ち
消される。これにより、２次側に出力されるスイッチン
グノイズは軽減される。
【００１１】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の一実施例の回路図であり、図４と共
通する部分には同一符号を付けている。図１が図４と異
なる点は、トランス２の２次巻線７の両端Ａ，Ｃ間に抵
抗Ｒ1とＲ2の直列回路よりなる分圧回路が接続され、そ
の分圧点が静電シールド６に接続されていることであ
る。
る。図１は本発明の一実施例の回路図であり、図４と共
通する部分には同一符号を付けている。図１が図４と異
なる点は、トランス２の２次巻線７の両端Ａ，Ｃ間に抵
抗Ｒ1とＲ2の直列回路よりなる分圧回路が接続され、そ
の分圧点が静電シールド６に接続されていることであ
る。
【００１２】この分圧回路により、静電シールド６に、
トランス２の１次巻線３と２次巻線７間の浮遊容量によ
り静電結合されるスイッチング信号成分を打ち消すため
の電界を発生させる電位が与えられ、２次側に出力され
るスイッチングノイズは軽減される。図２は図１の各部
の波形図である。図２において、（ａ）はスイッチ素子
１とトランス２の１次巻線３の接続点における１次側の
入力波形であって、スイッチ素子１のオン／オフに応じ
て１次側のグラウンドと入力直流電圧との間を変化す
る。（ｂ）はトランス２の２次巻線３の一端Ａと中点Ｂ
間の出力波形、（ｃ）はトランス２の２次巻線３の中点
Ｂと他端Ｃ間の出力波形であり、入力波形と相似の波形
が対称に現れる。（ｄ）は分圧回路の分圧点の分圧出力
波形である。この分圧出力波形の大きさおよび極性は抵
抗Ｒ1とＲ2の比によって決まり、入力波形に比例したも
のになる。この分圧出力は静電シールド６に与えられ
る。従って、静電シールド６と２次巻線３の中点Ｂ間に
は分圧出力と同じ時間変化を伴う電界が発生することに
なる。
トランス２の１次巻線３と２次巻線７間の浮遊容量によ
り静電結合されるスイッチング信号成分を打ち消すため
の電界を発生させる電位が与えられ、２次側に出力され
るスイッチングノイズは軽減される。図２は図１の各部
の波形図である。図２において、（ａ）はスイッチ素子
１とトランス２の１次巻線３の接続点における１次側の
入力波形であって、スイッチ素子１のオン／オフに応じ
て１次側のグラウンドと入力直流電圧との間を変化す
る。（ｂ）はトランス２の２次巻線３の一端Ａと中点Ｂ
間の出力波形、（ｃ）はトランス２の２次巻線３の中点
Ｂと他端Ｃ間の出力波形であり、入力波形と相似の波形
が対称に現れる。（ｄ）は分圧回路の分圧点の分圧出力
波形である。この分圧出力波形の大きさおよび極性は抵
抗Ｒ1とＲ2の比によって決まり、入力波形に比例したも
のになる。この分圧出力は静電シールド６に与えられ
る。従って、静電シールド６と２次巻線３の中点Ｂ間に
は分圧出力と同じ時間変化を伴う電界が発生することに
なる。
【００１３】すなわち、図１のトランス２では、静電シ
ールド５，６を設けているにもかかわらず１次巻線３と
２次巻線７間の浮遊容量に代表されるようにいたる部分
で静電結合が発生している。ここで問題になるのは、浮
遊容量の存在そのものではなく、巻線各部の電位が入力
波形の変化に応じて変化することによって２次側のグラ
ウンド電位を決定する２次巻線７の中点Ｂにスイッチン
グノイズを発生させることである。
ールド５，６を設けているにもかかわらず１次巻線３と
２次巻線７間の浮遊容量に代表されるようにいたる部分
で静電結合が発生している。ここで問題になるのは、浮
遊容量の存在そのものではなく、巻線各部の電位が入力
波形の変化に応じて変化することによって２次側のグラ
ウンド電位を決定する２次巻線７の中点Ｂにスイッチン
グノイズを発生させることである。
【００１４】そこで、本発明はトランス２の各部におけ
る電界の時間変化が入力波形や出力波形と相似であるこ
とに注目し、それを用いて逆相の電界を発生させるよう
にしている。図１の実施例では、２次側のグラウンド電
位を決定する２次巻線７の中点Ｂの電界の変化を相殺す
る電界を静電シールド６と２次巻線３の中点Ｂ間に与
え、２次巻線３の中点Ｂの合成電界が時間変化にかかわ
らず一定になるようにしている。
る電界の時間変化が入力波形や出力波形と相似であるこ
とに注目し、それを用いて逆相の電界を発生させるよう
にしている。図１の実施例では、２次側のグラウンド電
位を決定する２次巻線７の中点Ｂの電界の変化を相殺す
る電界を静電シールド６と２次巻線３の中点Ｂ間に与
え、２次巻線３の中点Ｂの合成電界が時間変化にかかわ
らず一定になるようにしている。
【００１５】実際にはトランス２の各部の電界分布がど
のようになっているかを計算することは困難であること
から、１次側と２次側の電圧を観測しながらスイッチン
グノイズが最小になる分圧比を決定すればよい。具体的
な測定器に適用した実験によれば、３０ｄＢ以上のスイ
ッチングノイズの軽減効果が確認できた。図３は本発明
の他の実施例を示す回路図であり、図１と共通する部分
には同一符号を付けている。図３の実施例では、２次側
に２次巻線７の他に補助巻線１7を設け、この補助巻線
１７の両端間に抵抗Ｒ1とＲ2の直列回路よりなる分圧回
路を接続してその分圧点を静電シールド６に接続してい
る。この場合も１次側と２次側の電圧を観測しながらス
イッチングノイズが最小になる分圧比を決定すればよ
く、具体的な測定器に適用した実験によれば、３０ｄＢ
以上のスイッチングノイズの軽減効果が確認できた。
のようになっているかを計算することは困難であること
から、１次側と２次側の電圧を観測しながらスイッチン
グノイズが最小になる分圧比を決定すればよい。具体的
な測定器に適用した実験によれば、３０ｄＢ以上のスイ
ッチングノイズの軽減効果が確認できた。図３は本発明
の他の実施例を示す回路図であり、図１と共通する部分
には同一符号を付けている。図３の実施例では、２次側
に２次巻線７の他に補助巻線１7を設け、この補助巻線
１７の両端間に抵抗Ｒ1とＲ2の直列回路よりなる分圧回
路を接続してその分圧点を静電シールド６に接続してい
る。この場合も１次側と２次側の電圧を観測しながらス
イッチングノイズが最小になる分圧比を決定すればよ
く、具体的な測定器に適用した実験によれば、３０ｄＢ
以上のスイッチングノイズの軽減効果が確認できた。
【００１６】なお、図３の構成によれば、図１の構成に
比べて外来ノイズに対する耐性を高めることもできる。
すなわち、図１の回路構成では、２次巻線７に接続され
た分圧回路から静電シールド６に逆相の電界を発生させ
る電位を与えているので、例えば図４のような測定器に
適用した場合に入力端子１３，１４から外来ノイズが混
入すると静電シールド６の外来ノイズに対するシールド
効果が低下し、トランス２を通って測定器の内部回路に
流れ込む外来ノイズ成分が大きくなる。ところが、図３
の回路構成では、２次巻線７から独立した補助巻線１７
を用いて静電シールド６に逆相の電界を発生させる電位
を与えているので、例えば図４のような測定器に適用し
た場合に入力端子１３，１４から外来ノイズが混入する
と静電シールド６は外来ノイズに対してもシールド効果
を発揮することになり、トランス２を通って測定器の内
部回路に流れ込む外来ノイズ成分は十分小さくなる。
比べて外来ノイズに対する耐性を高めることもできる。
すなわち、図１の回路構成では、２次巻線７に接続され
た分圧回路から静電シールド６に逆相の電界を発生させ
る電位を与えているので、例えば図４のような測定器に
適用した場合に入力端子１３，１４から外来ノイズが混
入すると静電シールド６の外来ノイズに対するシールド
効果が低下し、トランス２を通って測定器の内部回路に
流れ込む外来ノイズ成分が大きくなる。ところが、図３
の回路構成では、２次巻線７から独立した補助巻線１７
を用いて静電シールド６に逆相の電界を発生させる電位
を与えているので、例えば図４のような測定器に適用し
た場合に入力端子１３，１４から外来ノイズが混入する
と静電シールド６は外来ノイズに対してもシールド効果
を発揮することになり、トランス２を通って測定器の内
部回路に流れ込む外来ノイズ成分は十分小さくなる。
【００１７】また、分圧回路は固定抵抗に限るものでは
なく、可変抵抗であってもよい。可変抵抗にすることに
より調整が容易になり、経時変化によるスイッチングノ
イズの増加にも簡単に対処できる。また、上記各実施例
では２重静電シールドの２次側に逆相電界を発生させる
電位を加えて内部に発生する電界を相殺しているが、１
次側の静電シールドに逆相電界を発生させるようにして
もよく、これら２重静電シールドの他に独立した電界制
御シールドを設けて逆相電界を発生させるようにしても
よい。これにより、各シールドの機能を有効に発揮させ
ることができ、外来ノイズの耐性向上にも有効である。
なく、可変抵抗であってもよい。可変抵抗にすることに
より調整が容易になり、経時変化によるスイッチングノ
イズの増加にも簡単に対処できる。また、上記各実施例
では２重静電シールドの２次側に逆相電界を発生させる
電位を加えて内部に発生する電界を相殺しているが、１
次側の静電シールドに逆相電界を発生させるようにして
もよく、これら２重静電シールドの他に独立した電界制
御シールドを設けて逆相電界を発生させるようにしても
よい。これにより、各シールドの機能を有効に発揮させ
ることができ、外来ノイズの耐性向上にも有効である。
【００１８】また、相殺用の電界発生手段は抵抗分圧回
路のような受動回路に限るものではなく、能動部品を用
いた能動回路であってもよい。能動回路を用いることに
よってさらに細かい制御が可能になる。
路のような受動回路に限るものではなく、能動部品を用
いた能動回路であってもよい。能動回路を用いることに
よってさらに細かい制御が可能になる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トランスの１次側と２次側の巻線間の浮遊容量に起因す
るスイッチングノイズを軽減できるスイッチング電源が
実現でき、高感度が要求される各種の装置の電源として
好適である。
トランスの１次側と２次側の巻線間の浮遊容量に起因す
るスイッチングノイズを軽減できるスイッチング電源が
実現でき、高感度が要求される各種の装置の電源として
好適である。
【図１】本発明の一実施例の回路図である。
【図２】図１の各部の波形図である。
【図３】本発明の他の実施例の回路図である。
【図４】従来のスイッチング電源を測定器に用いた場合
の要部の一例を示す回路図である。
の要部の一例を示す回路図である。
１ スイッチ素子 ２ トランス ３ １次巻線 ４ コア ５，６ 静電シールド ７ ２次巻線 ８，９ ダイオード １０ コイル １１ コンデンサ １２ 測定器ケース １７ 補助巻線 Ｒ1，Ｒ2 抵抗（分圧回路）
Claims (1)
- 【請求項１】トランスの１次巻線と２次巻線間に静電シ
ールドを設けたスイッチング電源において、 前記静電シールドにスイッチングノイズを打ち消すため
の電界を発生させる電位を２次側から与える手段を設け
たことを特徴とするスイッチング電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04099345A JP3087434B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | スイッチング電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04099345A JP3087434B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | スイッチング電源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05300741A JPH05300741A (ja) | 1993-11-12 |
| JP3087434B2 true JP3087434B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=14245028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04099345A Expired - Fee Related JP3087434B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | スイッチング電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3087434B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7199569B1 (en) | 2005-09-30 | 2007-04-03 | Tdk Corporation | Switching power supply unit |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101012041B1 (ko) * | 2008-08-26 | 2011-02-07 | 김욱동 | 단상 입력 - 3상 출력 정전 차폐 트랜스 |
| JP2016208560A (ja) * | 2015-04-15 | 2016-12-08 | 田淵電機株式会社 | 絶縁トランス、絶縁型スイッチング電源及びパワーコンディショナ |
-
1992
- 1992-04-20 JP JP04099345A patent/JP3087434B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7199569B1 (en) | 2005-09-30 | 2007-04-03 | Tdk Corporation | Switching power supply unit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05300741A (ja) | 1993-11-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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