JP4034733B2 - フィードフォワード取り消しを備えた能動的emiフィルタ - Google Patents
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Description
1.NPN/PNPトランジスタによる、簡単な能動的EMIフィルタ回路。
2.NPN/PNPあるいはPNP/NPNトランジスタによる、簡単な能動的EMIフィルタ回路。
3.NMOS/PMOS MOSFETによる、簡単な能動的EMIフィルタ回路。
4.簡単な中点制御回路。
5.性能向上のための、簡単なバイアス構造。
6.電流ミラー回路とカスコード回路による、新規な電流ブースト法および周波数補償法。
7.N段の多極(multiple pole)の能動的EMIフィルタ。
2つのバイポーラトランジスタQ1とQ2及び共通モードのチョークコイルCTで実現される、フィードフォワード型の能動的EMIフィルタ回路が図2に示される。共通モードの変流器CTは、場合によって“チョークコイル”と呼ばれ、その用語は、受動的なフィルタ部品を意味するつもりでは無い。この部品の機能は、共通モード電流を検知して、トランジスタを駆動する信号を供給することである。この部品は、自然にフィルタ動作をすることは無い。また、直流バスの2つの区分に反対方向の2つの電流を備える、差分モードの雑音電流がある。2つの一次側の接続のせいで、差分モードの電流は、相殺される。
図6と図7において、基本的な機能は、NPN/PNPトランジスタを基にした既述の回路に表れるものと同一である。違う点は、あるトランジスタの組が利用できないために、NPNあるいはPNPのいずれかを実際に使用する点である。図6には、能動的EMIフィルタ回路に基づいたNPN/PNPトランジスタが示され(共通コレクタ増幅接続)、一方、図7は、PNP/PNPトランジスタを基にした方法(共通エミッタ増幅接続)である。NPN/PNPトランジスタ法のそれらと比較した時の欠点は、NPN/NPNあるいはPNP/PNP回路は常に、共通モードチョークコイルに2つの二次巻き線を必要とするが、単一の二次側T3と共に機能することができる、図2に示した相補的なトランジスタの組合わせに基づいた回路とは異なるという点である。
図3のバイポーラトランジスタは、適当なNチャネルMOSFETとPチャネルMOSFETに換えることができる。図16は、MOSFETを使った回路図を示している。ゲート閾値電圧の各々は、2次側巻き線が発生させた電流によって作られている。従って、もし回路が2次側巻き線が駆動するゲートによっているならば必要であろう最初のバイアスの点からは有利である。
中点制御(図13)は、典型的には、必要な電流がコンデンサCFILTからシステム接地電位ノードへ流れる時に、出力トランジスタのそれぞれ(図2のQ1とQ2)が十分な無歪限界(head room)電圧を持つために、能動的EMIフィルタにとって必要である。図14と図15は、中点制御のための簡単なディスクリートの回路である。図14において、Q3とQ4は、フィルタ出力の中点を制御するバイポーラトランジスタである。基本的な回路機能は、直列のインダクタと抵抗とが、2つのバイポーラトランジスタ(図14のQ3とQ4)により等価な能動回路によって実現されている図13のそれと、基本的に同じである。図14のQ1とQ2は、図3に示されるように、共通ベースの能動的EMIフィルタとして構成される。
バイアス電流が存在することによって、特に能動的EMIフィルタに関して、波形追跡能力の初期段階の回路応答が改善される。
電流ミラー回路は、能動的EMIフィルタの駆動電流を増やすのに使用することができる。図8は、B級増幅器の構成が示してある。
EMIフィルタは、N段に分割することはできない。この方法の長所は、雑音スペクトルの減衰の全体的な要求を、多数の増幅段に広げることができる点である。図17は、2段の能動的EMIフィルタの構成を示している。図17において、Q1とQ2は、大振幅の電流と比較的低周波成分とで主要部の打ち消しを行い、一方、Q3とQ4は、より高周波成分で、しかし比較的小振幅で雑音低減を実行する。無歪限界の要求も困難であるので、多くのレベルに、各増幅器に対するバス電圧を提供することができる。これは、例えば、ツェナーダイオードZD1とZD2及び抵抗RdropによってQ3とQ4へ与えられる、異なる電圧レベルによって示される。
T1,T2,T3,T4…巻き線
Q1,Q2、Q3,Q4,Q5,Q6…トランジスタ
ZD…ツェナーダイオード
C,CFILT…コンデンサ
R1,R2,Ro,Rdrop…抵抗
Claims (19)
- 交流ネットワークに結合される整流器を備えた回路内の、共通モード電流を減少させるための能動的EMIフィルタにおいて、
前記整流器は、直流電力を直流バスに供給し、
前記直流バスは負荷に交流電力を提供するインバータ段を与え、
前記負荷は、交流ネットワークの接地接続への接地復帰ラインを持ち、
前記能動的EMIフィルタは、
直流バスを横切って結合されるトランジスタスイッチング段と、
直流バス内を流れる共通モード電流を検出し、前記負荷および前記接地復帰ラインの少なくとも1つを流れる共通モード電流に比例する、直流バスに結合された電流センサと、
前記トランジスタスイッチング段と前記接地復帰ラインとを結合するコンデンサと
を備え、
前記電流センサは、直流バスのそれぞれの区間に結合される入力と、トランジスタスイッチング段を駆動する出力とを備え、
前記トランジスタスイッチング段は、電流センサの前記出力が駆動する2つのトランジスタを備え、
前記トランジスタの1つは、前記直流バス内の共通モード電流の方向に従い、前記電流センサ出力によってオンされ、
前記電流センサと前記スイッチング段とは、フィードフォワード方式で結合され、
前記スイッチング段は、前記直流バスを横切って、前記整流器と前記電流センサとの間で結合され、
前記コンデンサは、接地復帰ライン内の共通モード電流を実質的に打ち消すために、前記トランジスタスイッチング段から前記接地復帰ラインへ取り消し電流を提供し、
前記トランジスタスイッチング段と前記電流センサとは、ほぼ同一の振幅利得を持ち、
前記電流センサは、前記直流バスのそれぞれの区間と直列に接続する一次側を持つ変流器を備え、
前記トランジスタスイッチング段の前記2つのトランジスタは、各トランジスタの対応する主電極が共通接続部で互いに結合され、かつ各トランジスタの対応する他の主電極が前記変流器のそれぞれの2次側に結合され、また前記トランジスタの各々の制御電極は、前記直流バスのそれぞれの区間に結合されるように結合された2つの相補型トランジスタを備える
ことを特徴とする能動的フィルタ。 - 前記2つのトランジスタは、バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項1記載フィルタ。
- 前記2つのトランジスタは、MOSFETであることを特徴とする請求項1記載のフィルタ。
- 前記直流バスを横切って、前記トランジスタの共通接続部に結合される分圧器を、さらに備えることを特徴とする請求項1記載の能動的フィルタ。
- 前記変流器の2つの2次側は、前記変流器のそれぞれの1次側に導電的に結合されることを特徴とする請求項1記載の能動的フィルタ。
- それぞれのバイアス電流を前記2つのトランジスタのベースに与えるためのバイアス回路をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の能動的フィルタ。
- 前記バイアス回路は、電流ミラー回路を備えることを特徴とする請求項6記載の能動的フィルタ。
- さらに、2つのスイッチングトランジスタは、カスケード配列の2つのそれぞれの追加トランジスタに結合されることを特徴とする請求項1記載の能動的フィルタ。
- 電流が前記コンデンサを通り、前記トランジスタのそれぞれ一つを通って流れるときに、前記トランジスタの各々の主電極を横切る十分な電圧レベルを補償するために、前記スイッチングトランジスタ段に結合される能動的な無歪限界制御回路をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の能動的フィルタ。
- 前記トランジスタの前記共通接続部における電圧レベルを、前記直流バスの前記区間を横切る電圧の中点に制御するための回路をさらに備えることを特徴とする請求項9記載の能動的フィルタ。
- 交流ネットワークに結合される整流器を備えた回路内の、共通モード電流を減少させるための能動的EMIフィルタにおいて、
前記整流器は、直流電力を直流バスに供給し、
前記直流バスは負荷に交流電力を提供するインバータ段を与え、
前記負荷は、交流ネットワークの接地接続への接地復帰ラインを持ち、
前記能動的EMIフィルタは、
直流バスを横切って結合されるトランジスタスイッチング段と、
直流バス内を流れる共通モード電流を検出し、前記負荷および前記接地復帰ラインの少なくとも1つを流れる共通モード電流に比例する、直流バスに結合された電流センサと、
前記トランジスタスイッチング段と前記接地復帰ラインとを結合するコンデンサと
を備え、
前記電流センサは、直流バスのそれぞれの区間に結合される入力と、トランジスタスイッチング段を駆動する出力とを備え、
前記トランジスタスイッチング段は、電流センサの前記出力が駆動する2つのトランジスタを備え、
前記トランジスタの1つは、前記直流バス内の共通モード電流の方向に従い、前記電流センサ出力によってオンされ、
前記電流センサと前記スイッチング段とは、フィードフォワード方式で結合され、
前記スイッチング段は、前記直流バスを横切って、前記整流器と前記電流センサとの間で結合され、
前記コンデンサは、接地復帰ライン内の共通モード電流を実質的に打ち消すために、前記トランジスタスイッチング段から前記接地復帰ラインへ取り消し電流を提供し、
前記トランジスタスイッチング段と前記電流センサとは、ほぼ同一の振幅利得を持ち、
前記電流センサは、前記直流バスのそれぞれの区間と直列に接続する一次側を持つ変流器を備え、
前記トランジスタスイッチング段の前記2つのトランジスタは、前記2つのトランジスタを通る主電極パスが互いに直列であり、かつ前記変流器のそれぞれの2次側と直列であり、また各トランジスタの制御電極が前記変流器のそれぞれの2次側に結合されるように結合された同じ種類の2つのトランジスタを備える
ことを特徴とする能動的フィルタ。 - 2つのトランジスタは、NPNトランジスタを備えることを特徴とする請求項11記載の能動的フィルタ。
- 2つのトランジスタは、PNPトランジスタを備えることを特徴とする請求項11記載の能動的フィルタ。
- 2つのトランジスタは、共通エミッタ増幅器接続で配されることを特徴とする請求項11記載の能動的フィルタ。
- 2つのトランジスタは、共通コレクタ増幅器接続で配されることを特徴とする請求項11記載の能動的フィルタ。
- バイアス電流を各トランジスタの制御電極に提供するための電流ミラー回路をさらに備えることを特徴とする請求項11記載の能動的フィルタ。
- 前記能動的フィルタと直列に配される第2能動的フィルタをさらに備え、各能動的フィルタは、前記共通モード電流の別の周波数範囲をフィルタするように構成されることを特徴とする請求項11記載の能動的フィルタ。
- 交流ネットワークに結合される整流器を備えた回路内の、共通モード電流を減少させるための能動的EMIフィルタにおいて、
前記整流器は、直流電力を直流バスに供給し、
前記直流バスは負荷に交流電力を提供するインバータ段を与え、
前記負荷は、交流ネットワークの接地接続への接地復帰ラインを持ち、
前記能動的EMIフィルタは、
直流バスを横切って結合されるトランジスタスイッチング段と、
直流バス内を流れる共通モード電流を検出し、前記負荷および前記接地復帰ラインの少なくとも1つを流れる共通モード電流に比例する、直流バスに結合された電流センサと、
前記トランジスタスイッチング段と前記接地復帰ラインとを結合するコンデンサと
を備え、
前記電流センサは、直流バスのそれぞれの区間に結合される入力と、トランジスタスイッチング段を駆動する出力とを備え、
前記トランジスタスイッチング段は、電流センサの前記出力が駆動する2つのトランジスタを備え、
前記トランジスタの1つは、前記直流バス内の共通モード電流の方向に従い、前記電流センサ出力によってオンされ、
前記電流センサと前記スイッチング段とは、フィードフォワード方式で結合され、
前記スイッチング段は、前記直流バスを横切って、前記整流器と前記電流センサとの間で結合され、
前記コンデンサは、接地復帰ライン内の共通モード電流を実質的に打ち消すために、前記トランジスタスイッチング段から前記接地復帰ラインへ取り消し電流を提供し、
前記トランジスタスイッチング段と前記電流センサとは、ほぼ同一の振幅利得を持ち、
前記電流センサは、前記直流バスのそれぞれの区間と直列に接続する一次側を持つ変流器を備え、
前記トランジスタスイッチング段の前記2つのトランジスタは、各トランジスタの対応する主電極が共通の接続部において互いに結合され、かつ各トランジスタの対応する他の主電極が前記変流器のそれぞれ2次側に結合されるように結合された2つのトランジスタを備え、また、前記2つのトランジスタは、前記トランジスタのコレクタが互いに結合され、かつエミッタが前記変流器のそれぞれの2次側に結合され、かつ前記トランジスタのベースが前記直流バスのそれぞれの区間に結合され、それによって前記トランジスタが共通ベースの増幅器接続部において結合されるように結合されたバイポーラトランジスタを備える
ことを特徴とする能動的フィルタ。 - 交流ネットワークに結合される整流器を備えた回路内の、共通モード電流を減少させるための能動的EMIフィルタにおいて、
前記整流器は、直流電力を直流バスに供給し、
前記直流バスは負荷に交流電力を提供するインバータ段を与え、
前記負荷は、交流ネットワークの接地接続への接地復帰ラインを持ち、
前記能動的EMIフィルタは、
直流バスを横切って結合されるトランジスタスイッチング段と、
直流バス内を流れる共通モード電流を検出し、前記負荷からおよび前記接地復帰ラインの少なくとも1つを流れる共通モード電流に比例する、直流バスに結合された電流センサと、
前記トランジスタスイッチング段と前記接地復帰ラインとを結合するコンデンサと
を備え、
前記電流センサは、直流バスのそれぞれの区間に結合される入力と、トランジスタスイッチング段を駆動する出力とを備え、
前記トランジスタスイッチング段は、電流センサの前記出力が駆動する2つのトランジスタを備え、
前記トランジスタの1つは、前記直流バス内の共通モード電流の方向に従い、前記電流センサ出力によってオンされ、
前記電流センサと前記スイッチング段とは、フィードフォワード方式で結合され、
前記スイッチング段は、前記直流バスを横切って、前記整流器と前記電流センサとの間で結合され、
前記コンデンサは、接地復帰ライン内の共通モード電流を実質的に打ち消すために、前記トランジスタスイッチング段から前記接地復帰ラインへ取り消し電流を提供し、
前記トランジスタスイッチング段と前記電流センサとは、ほぼ同一の振幅利得を持ち、
前記電流センサは、前記直流バスのそれぞれの区間と直列に接続する一次側を持つ変流器を備え、
前記トランジスタスイッチング段の前記2つのトランジスタは、各トランジスタの対応する主電極が共通接続部において互いに結合され、各トランジスタの他の対応する主電極が前記変流器の各2次側に結合され、前記トランジスタの制御電極が前記直流バスのそれぞれの区間に結合されるように結合される2つのMOSFETを備える
ことを特徴とする能動的フィルタ。
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