JP3515482B2 - モータ駆動応用装置中でｅｍｉエミッションを低減する方法 - Google Patents

モータ駆動応用装置中でｅｍｉエミッションを低減する方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータ駆動応用装
置（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）中で伝導および放射
（ｒａｄｉａｔｅｄ）電磁障害（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇ
ｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ：ＥＭＩ）を
低減することに関する。より詳細には、モータ駆動回路
のグランドライン（ｇｒｏｕｎｄ ｌｉｎｅｓ）にイン
ダクタを挿入することによって、またグランドループ面
積が減少するようにプリント回路基板上に部品を配列す
ることによって、伝導および放射ＥＭＩを低減すること
に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばモータ駆動回路から電力供給線に
注入可能な高周波電力の量は、法律で制限されている。
周知のモータ駆動回路２を図１のブロック図に示す。モ
ータ駆動回路２は、電気モータ４を駆動し、整流器部６
およびインバータ部８を含む。コンデンサ１０が、整流
器６とインバータ８との結線間に接続されている。一般
に、インバータ８はヒートシンク１２を必要とする。
【０００３】モータ駆動回路２０を示す図２のブロック
図に示されるように、出力エネルギーを低減するように
ＥＭＩ低減用部品が付け加えられる。コモンモードフィ
ルタ２２は主電力電流を流すので、大電流を流す必要が
ある。その結果、フィルタ２２は大きなサイズでなけれ
ばならないので、高価になる。このフィルタ２２の機能
は、システムに入るコモンモード電流およびディファレ
ンシャルモードの電流を低減することである。さらに、
整流器６の両端間にフィルタコンデンサ２４、２６、２
７を付け加える。グランドライン２８にはフィルタを使
用しない。
【０００４】例えば、放射ＥＭＩはヒートシンクとフィ
ルタコンデンサの間のグランド接続で発生する。フィル
タコンデンサと電力スイッチを分離して配置する一般的
なレイアウトでは、グランドトレース（ｇｒｏｕｎｄ
ｔｒａｃｅｓ）のループが長いために大きなエミッショ
ン（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）が生じる。
【０００５】
【発明の概要】本発明は、モータ駆動応用装置中での伝
導および放射ＥＭＩを低減する。伝導ＥＭＩは、モータ
駆動回路のグランドラインにインダクタを挿入すること
によって低減する。コモンモード電流は２本の電源リー
ド線を通ってモータ駆動回路に入り、グランドリード線
を通ってシステムから出て行く。グランド電流は、一般
に、周波数が非常に高いが、実効値（ｒｍｓ）アンペア
数が非常に小さい。その結果、グランドラインに誘導体
（小電流、非常に大きなＬ）を挿入すると、ＥＭＩを低
減するのに有利である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】有利なことに、本発明の
方法によって、モータ駆動回路の整流器の両端間のフィ
ルタコンデンサは、場合によっては、必要性が小さくな
りまたは不要になる。さらに、本発明の方法により、コ
モンモードチョークは、場合によっては最小になり、ま
たは不要になる。
【０００７】放射ＥＭＩのエミッションは、グランドト
レースをパワートレース（ｐｏｗｅｒ ｔｒａｃｅｓ）
でサンドイッチ状にはさみ、可能な最短の引き回しでヒ
ートシンクに接続することで低減する。これによって、
グランドループ面積が減少し、その結果、エミッション
が低減する。
【０００８】本発明の他の特徴および利点は、添付の図
面を参照する下記の本発明に関する説明から明らかにな
るであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】図３に、本発明によるＥＭＩの低
減を含むモータ駆動回路３０のブロック図を示す。回路
３０のグランドライン３４にＥＭＩフィルタ３２を挿入
する。その結果、フィルタコンデンサ３６は、フィルタ
コンデンサ２４と同じ容量のままであるか、またはより
大きな容量にする必要があるかもしれないが、フィルタ
コンデンサ３８はなくすことができ、および／または、
図２に示される従来技術回路２０のコンデンサ２６、２
７に比べて容量を小さくすることができる。ディファレ
ンシャルモードインダクタ３７はディファレンシャルモ
ード雑音を制限するために挿入される。このディファレ
ンシャルモードインダクタは、サイズを小さくすること
ができるので、低価格である。さらに、本発明によるＥ
ＭＩの低減で、コモンモードチョーク２２は最小にな
り、または不要になる。
【００１０】コモンモードフィルタ２２が不要になるこ
とで、コモンモードコンデンサが必要でない場合には、
２個のコンデンサ２４（図２を参照のこと）をコンデン
サ３６に統合することができる。これによって、より安
価でよりかさばらない解決が得られる。さらに、コンデ
ンサ３６に要求される耐電圧は、コンデンサ２６および
３８に比べて低いので、コンデンサ３６は安価である。
【００１１】本発明の他の実施形態によれば、図４のモ
ータ駆動回路４０に示されるように、モータ駆動回路か
らモータに行くグランドラインに、第２のインダクタを
付け加えてもよい。その結果、図示されるように、グラ
ンドライン４６にインダクタ４２と４４を挿入すること
で、このループを流れる高周波電流が減少し、図２およ
び図３の回路２０および３０で必要とされるフィルタ部
品のサイズが小さくなり価格が安くなる。
【００１２】本発明により、プリント回路基板上のグラ
ンドループ面積を狭くすることで、放射ＥＭＩの低減が
達成される。それぞれ図２と図３に示されるように、コ
ンデンサ２６、２７および３８をヒートシンクグランド
からアースに接続することで、放射ＥＭＩが発生するよ
うになる。電力デバイスはヒートシンクに容量的に結合
されている。容量結合で生じた電流は、コンデンサに流
れ、ヒートシンク接続に返ってくる。
【００１３】図５に、従来技術の回路を示す。従来技術
の回路では、延長されたループに沿って電流が流れて大
きなエミッションを引き起す。図５は、プリント回路基
板５０を模式的に示す。ヒートシンク（図示せず）に取
り付けられた基板５１は、電力スイッチ５２などの様々
なデバイスチップを搭載する。電力スイッチは、電力ス
イッチの下に配置されたヒートシンクに容量的に結合さ
れている。ＰＣＢ５０上の電流トレース（ｃｕｒｒｅｎ
ｔ ｔｒａｃｅｓ）は、領域５３、５４および５６で表
されている。電流は、入力からパワートレース５３およ
び５４に沿ってコンデンサ５８に流れる。ループは、ね
じ５９などのヒートシンクグランディング取付け部品を
経てトレース５６に沿って続いている。トレース５６
は、コンデンサ５８とヒートシンク１２の間のヒートシ
ンクグランド電流を表す。トレースで囲まれた領域が広
がっていることは、放射ＥＭＩが増加することにつなが
っている。
【００１４】本発明によれば、パワートレースでグラン
ドトレースを挟み、その挟まれたトレースを可能な最短
経路でヒートシンクに接続することで、放射ＥＭＩを低
減する。ねじ、ワイヤボンディング、クリップ、圧力接
触、またはその他のＰＣＢへの取付け手段を使用して、
様々な知られている方法で、グランド接続を達成するこ
とができる。さらに、コンデンサをヒートシンクに近づ
けるように、デバイスをレイアウトすることができる。
本発明による好ましいレイアウトを図６に示す。
【００１５】図６に、プリント回路基板６０を模式的に
示す。ヒートシンク（図示せず）に取り付けられた基板
６１は、様々なデバイスチップ６２を搭載する。電流ト
レース６３、６４および６６は対応する方向の矢印で示
す。コンデンサ６８とヒートシンクグランド接続６９の
間のグランドトレース６６は、パワートレース６３と６
４の間にサンドイッチ状に挟まれている。グランドトレ
ースは両方のパワートレースに２０％以上オーバラップ
するのが好ましい。オーバラップの割合が大きければ大
きいほど、放射ＥＭＩはそれだけより低減することにな
る。
【００１６】さらに、コンデンサ６８を基板６１に近づ
けて配置することで、可能な最短経路を使用してグラン
ドトレースをヒートシンクに接続する。結果として、グ
ランドループ面積は、放射ＥＭＩとともに小さくなる。
【００１７】本発明をその特定の実施形態に関して説明
したが、当業者にとっては、他の多くの変形形態および
修正形態、および他の使用が明らかになるであろう。し
たがって、本発明は、本明細書の具体的な開示で限定さ
れることなく、添付の特許請求の範囲だけで限定される
ことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるモータ駆動回路を示すブロック
図である。
【図２】従来技術によるＥＭＩの低減を有する図１のモ
ータ駆動回路を示すブロック図である。
【図３】本発明によるＥＭＩの低減を有するモータ駆動
回路を示すブロック図である。
【図４】本発明の代替実施形態によるＥＭＩの低減を有
するモータ駆動回路を示すブロック図である。
【図５】従来技術によるプリント回路基板レイアウトを
示す模式的なブロック図である。
【図６】本発明によるプリント回路基板レイアウトを示
す模式的なブロック図である。
【符号の説明】
４ 電気モータ ６ 整流器 ８ インバータ １０ コンデンサ １２ ヒートシンク ２２ コモンモードフィルタ ２４ フィルタコンデンサ ２６ フィルタコンデンサ ２７ フィルタコンデンサ ２８ グランドライン ３０ モータ駆動回路 ３２ ＥＭＩフィルタ ３４ グランドライン ３６ フィルタコンデンサ ３７ ディファレンシャルモードインダクタ ３８ フィルタコンデンサ ４０ モータ駆動回路 ４２ インダクタ ４４ インダクタ ４６ グランドライン ５０ プリント回路基板 ５１ 基板 ５２ 電力スイッチ ５３ 電流トレース ５４ 電流トレース ５６ 電流トレース ５８ コンデンサ ５９ ねじ ６０ プリント回路基板 ６１ 基板 ６３ 電流トレース ６４ 電流トレース ６６ 電流トレース ６８ コンデンサ ６９ ヒートシンクグランドライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルトランド ヴェイセ アメリカ合衆国 90048 カリフォルニ ア州 ウエスト ハリウッド ノース クロフト アヴェニュ 520 ナンバー 104 (56)参考文献 特開 平11−4596（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−14259（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−169526（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−20346（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 5/00 - 5/26 H02P 7/00 - 7/34 H02M 1/14 H02M 7/48

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一対の電源リード線、整流器、およびモ
    ータとモータ駆動装置グランドとに接続されたインバー
    タを有するモータ駆動回路と、 前記モータ駆動回路に接続されたヒートシンクであっ
    て、コモンモード電流が、前記電源リード線を通って前
    記モータ駆動回路に入り、前記モータ駆動回路を出て前
    記モータ駆動装置グランドに至るヒートシンクと、 アースグランドとヒートシンクグランドの間に直列に接
    続されたインダクタとを含むことを特徴とする低減され
    たＥＭＩを有する回路。
  2. 【請求項２】 モータグランド、および前記ヒートシン
    クと前記モータグランドの間に直列に接続された他のイ
    ンダクタをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載
    の回路。
  3. 【請求項３】 前記モータ駆動回路が配置されるプリン
    ト回路基板、および前記プリント回路基板上でパワート
    レースがオーバラップするモータ駆動グランドラインを
    さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記モータ駆動グランドラインの少なく
    とも２０％と前記パワートレースがオーバラップするこ
    とを特徴とする請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記電源リード線の対の１つに直列に接
    続されたディファレンシャルモードインダクタをさらに
    含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 一対の電源リード線、インバータおよび
    モータ駆動装置クランドを有するモータ駆動回路と、 前記モータ駆動回路が配置されたプリント回路基板であ
    って、２つのパワートレースと前記２つのパワートレー
    スの間に配置された１つのグランドトレースとを含むプ
    リント回路基板とを具え、 前記グランドトレースは、少なくとも前記２つのパワー
    トレースの各々の部分にオーバーラップしており、前記
    ２つのパワートレースおよび前記グランドトレースは、
    実質的に隣接しており、前記２つのパワートレースの１
    つと前記グランドトレースとの間に第１のコンデンサが
    接続され、前記２つのパワートレースの他の１つと前記
    グランドトレースとの間に第２のコンデンサが接続さ
    れ、前記各トレースと前記２つのコンデンサは前記イン
    バータに隣接して配置されていることを特徴とする低減
    されたＥＭＩを有する回路。
  7. 【請求項７】 前記グランドトレースは、前記少なくと
    も２つのパワートレースの各々の領域の少なくとも２０
    ％とオーバーラップすることを特徴とする請求項６に記
    載の回路。
  8. 【請求項８】 前記グランドトレースは、ヒートシンク
    に接続可能であることを特徴とする請求項６に記載の回
    路。
  9. 【請求項９】 前記インバータは、基板に配置されてお
    り、前記基板は前記ヒートシンクと熱接触していること
    を特徴とする請求項８に記載の回路。
  10. 【請求項１０】 前記ヒートシンクはグランドに接続さ
    れていることを特徴とする請求項８に記載の回路。
  11. 【請求項１１】 さらに、整流回路と、前記整流回路を
    通して直列に接続された１組のコンデンサとを含み、前
    記１組のコンデンサは前記ヒートシンクとアースグラン
    ドに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の
    回路。
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