JP6489042B2 - Switching power supply device and noise filter - Google Patents
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Description
本発明は、スイッチング電源装置及びノイズフィルターに関し、特に、スイッチング動作時に発生するノイズを除去する技術に関する。 The present invention relates to a switching power supply device and a noise filter, and more particularly to a technique for removing noise generated during a switching operation.
プリンターや複合機等の電子機器（画像形成装置）では、交流電力を機器に必要な直流電力に変換するスイッチング電源が用いられている。スイッチング電源は小型・軽量であり変換効率も良いが、スイッチング動作時に高周波ノイズを発生する。高周波ノイズは伝導ノイズとなって、電源ラインを通って伝播し、そこに繋がる他の機器に流入して悪影響を及ぼすことがある。そのため、ノイズを除去するための対策が種々提案されている。例えば、電源ラインとＦＧ（フレームグランド）間にコンデンサーを配置し、電源ラインに含まれる伝導ノイズをＦＧへ流して除去することが公知の技術として知られている。 In electronic devices (image forming apparatuses) such as printers and multifunction devices, a switching power source that converts AC power into DC power required for the device is used. Switching power supplies are small and light and have good conversion efficiency, but generate high-frequency noise during switching operations. The high-frequency noise becomes conduction noise, propagates through the power line, and may flow into other devices connected to the power line to adversely affect it. For this reason, various measures for removing noise have been proposed. For example, it is known as a well-known technique to dispose a capacitor between a power supply line and FG (frame ground) and to remove conduction noise contained in the power supply line through the FG.
ところが、ＦＧへ流れ込んだ、ノイズを含んだ高周波電流が電源コード内のアース線をアンテナにして放出され、輻射ノイズとなって、自らや他の機器に悪影響を及ぼすことがある。また、コンデンサーの容量を大きくすると、電源ラインに含まれる伝導ノイズを大きく減少させることができるが、ＦＧへ流れ込む高周波電流については増加するため、かえって輻射ノイズは大きくなる。 However, the high-frequency current containing noise that has flowed into the FG is emitted using the ground wire in the power cord as an antenna and becomes radiation noise, which may adversely affect itself or other devices. In addition, when the capacitance of the capacitor is increased, the conduction noise included in the power supply line can be greatly reduced. However, since the high-frequency current flowing into the FG is increased, the radiation noise is increased.
このような問題を解決するものとして、ディスクリート化されたフェライトビーズをコンデンサーのリード線に取り付けることによって、電源ラインとＦＧ間にインピーダンスを持たせ、そのインピーダンス特性によって高周波電流を減衰させるという技術がある（例えば、下記の特許文献１，２を参照）。 As a solution to such a problem, there is a technique in which a discrete ferrite bead is attached to a lead wire of a capacitor so that an impedance is provided between the power supply line and the FG and a high frequency current is attenuated by the impedance characteristic. (See, for example, Patent Documents 1 and 2 below).
ところが、リード線にフェライトビーズが取り付けられたコンデンサーをプリント基板に実装した場合や、交流ラインからFGライン間にディスクリートでフェライトビーズとコンデンサーを直列に設けてしまうと、フェライトビーズの大きさ分、スペースが占有されてしまうため、プリント基板を大きくしなければならない。 However, when a capacitor with a ferrite bead attached to a lead wire is mounted on a printed circuit board, or when a ferrite bead and a capacitor are placed in series between the AC line and the FG line, the space is increased by the size of the ferrite bead. The printed circuit board must be enlarged.
さらに、フェライトビーズのコンデンサーのリード線への取り付け作業は手間であるために生産性が低下する。また、フェライトビーズは割れやすく、輸送の際に頑丈な梱包が必要になったり、フェライトビーズを接着剤で固定するなど、余計な手間がかかり、やはり生産性を低下させるという問題もある。 Furthermore, since the work of attaching the ferrite beads to the lead wires of the capacitor is laborious, productivity is reduced. In addition, ferrite beads are easy to break, and there is a problem that it takes extra effort such as requiring a strong packing during transportation or fixing the ferrite beads with an adhesive, which also reduces productivity.
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、スイッチング電源装置によるスイッチング動作時に、高周波ノイズ及び輻射ノイズの両方の低減が可能であり、しかも、省スペース化及び生産性向上を可能にすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can reduce both high-frequency noise and radiation noise at the time of switching operation by a switching power supply device, and can also save space and improve productivity. For the purpose.
本発明の一局面に係るスイッチング電源装置は、電子機器の動作機構に供給する直流電力を交流電力から変換して生成するスイッチング電源装置であって、高周波ノイズを減衰させるノイズフィルターとしてのコンデンサーが、電源ラインとグランドとの間に接続され、前記コンデンサーのリード線に、強磁性粉体を混入した塗料が塗布されており、前記リード線に塗布される前記塗料の長さが、前記高周波ノイズについて求める減衰率に応じた長さとされているものである。 A switching power supply according to one aspect of the present invention is a switching power supply that generates direct current power supplied to an operation mechanism of an electronic device by converting from alternating current power, and a capacitor as a noise filter that attenuates high frequency noise includes: Connected between the power line and the ground, the lead wire of the capacitor is coated with a coating containing ferromagnetic powder, and the length of the coating applied to the lead wire is about the high frequency noise. The length is determined according to the desired attenuation rate .
また、本発明の一局面に係るノイズフィルターは、スイッチング電源装置に備えられ、高周波ノイズを減衰させるためのコンデンサーであるノイズフィルターであって、前記スイッチング電源装置の電源ラインとグランドとの間に接続され、前記コンデンサーのリード線に、強磁性粉体を混入した塗料が塗布されており、前記リード線に塗布される前記塗料の長さが、前記高周波ノイズについて求める減衰率に応じた長さとされているものである。 A noise filter according to an aspect of the present invention is a noise filter that is provided in a switching power supply device and is a capacitor for attenuating high-frequency noise, and is connected between a power supply line of the switching power supply device and a ground. The lead wire of the capacitor is coated with a paint mixed with ferromagnetic powder, and the length of the paint applied to the lead wire is set to a length corresponding to the attenuation factor required for the high-frequency noise. It is what.
本発明によれば、コンデンサーのリード線に、強磁性粉体を混入した塗料が塗布されているので、リード線にインピーダンスを持たせ、リード線が持つインダクタンス成分を増加させることができる。そのため、当該コンデンサー容量を増加させて、当該コンデンサーを流れる高周波電流を大きくしても、このときに発生する高周波ノイズを減衰させることができ、これにより、輻射ノイズについても低減させることができる。 According to the present invention, since the paint mixed with the ferromagnetic powder is applied to the lead wire of the capacitor, it is possible to give the lead wire an impedance and increase the inductance component of the lead wire. Therefore, even if the capacitor capacity is increased and the high-frequency current flowing through the capacitor is increased, the high-frequency noise generated at this time can be attenuated, and the radiation noise can also be reduced.
さらに、省スペース化を図ることができ、フェライトビーズが取り付けられたコンデンサーを実装する場合にみられた基板の大型化の問題を抑制することができる。また、従来のような、取り付け作業が不要であり、輸送も楽になり、生産性の向上を図ることができる。 Furthermore, space saving can be achieved, and the problem of the increase in the size of the substrate seen when mounting a capacitor to which a ferrite bead is attached can be suppressed. Further, the conventional mounting work is unnecessary, transportation becomes easy, and productivity can be improved.
以下、本発明の一実施形態に係るノイズフィルター及びスイッチング電源装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源装置の回路構成の一例を示した回路図である。スイッチング電源装置１は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機などの画像形成装置に使用される。 Hereinafter, a noise filter and a switching power supply according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of the switching power supply device according to the first embodiment of the present invention. The switching power supply device 1 is used in an image forming apparatus such as a multifunction machine having a plurality of functions such as a copy function, a printer function, a scanner function, and a facsimile function.
スイッチング電源装置１は、交流電源２０に接続される入力端子２ａ，２ｂと、コイル３と、本発明の一実施形態に係るノイズフィルターとして使用されるコンデンサー４ａ，４ｂと、全波整流を行うダイオードブリッジ５と、制御回路６と、スイッチング素子であるＭＯＳ−ＦＥＴ７と、１次巻線８ａ及び２次巻線８ｂを備えたトランス８と、整流回路としてのダイオード９と、平滑回路としてのコンデンサー１０と、安定化した直流電圧を負荷に供給する出力端子１１ａ，１１ｂとを備える。 The switching power supply device 1 includes input terminals 2a and 2b connected to an AC power supply 20, a coil 3, capacitors 4a and 4b used as noise filters according to an embodiment of the present invention, and a diode that performs full-wave rectification. A bridge 5, a control circuit 6, a MOS-FET 7 as a switching element, a transformer 8 including a primary winding 8a and a secondary winding 8b, a diode 9 as a rectifier circuit, and a capacitor 10 as a smoothing circuit And output terminals 11a and 11b for supplying a stabilized DC voltage to the load.
入力端子２ａ，２ｂは、コイル３が挿入された電源ライン１２ａ，１２ｂを介して、ダイオードブリッジ５の交流入力端子５ａ，５ｃにそれぞれ接続され、これら交流入力端子５ａ，５ｃ間には、２つのコンデンサー４ａ，４ｂが直列に接続され、コンデンサー４ａとコンデンサー４ｂとの接続点１３は、ＦＧ（フレームグランド）２１となっている複合機の筐体に接続されている。 The input terminals 2a and 2b are respectively connected to the AC input terminals 5a and 5c of the diode bridge 5 through the power supply lines 12a and 12b in which the coil 3 is inserted, and two terminals are connected between the AC input terminals 5a and 5c. Capacitors 4 a and 4 b are connected in series, and a connection point 13 between the capacitors 4 a and 4 b is connected to a housing of the multi-function machine that is an FG (frame ground) 21.
ダイオードブリッジ５の直流出力端子５ｂ、５ｄ間には、トランス８の１次巻線８ａとＭＯＳ−ＦＥＴ７とが直列に接続されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ７は、制御回路６から出力されるゲート信号に基づいて、スイッチング動作を行う。トランス８の２次巻線８ｂには、ダイオード９を介して、コンデンサー１０が接続され、出力端子１１ａ，１１ｂから複合機を構成する各構成要素に電力が供給される。 Between the DC output terminals 5b and 5d of the diode bridge 5, the primary winding 8a of the transformer 8 and the MOS-FET 7 are connected in series. The MOS-FET 7 performs a switching operation based on the gate signal output from the control circuit 6. A capacitor 10 is connected to the secondary winding 8b of the transformer 8 via a diode 9, and power is supplied from the output terminals 11a and 11b to each component constituting the multifunction machine.
図２は、コンデンサー４ａ，４ｂの一例を模式的に示した正面図である。コンデンサー４ａ，４ｂはリード形であり、２本のリード線４１，４２を有している。リード線４１，４２には、強磁性粉体を混入した塗料Ｐ１が塗布されている。リード線４１，４２の先端部には塗料Ｐ１は塗布されておらず、図中Ｌ１は塗料Ｐ１の長さを示している。なお、強磁性粉体としては、例えばフェライト鉄粉が望ましい。 FIG. 2 is a front view schematically showing an example of the capacitors 4a and 4b. The capacitors 4a and 4b are lead type and have two lead wires 41 and. The lead wires 41 and 42 are coated with a paint P1 mixed with ferromagnetic powder. The coating P1 is not applied to the leading ends of the lead wires 41 and 42, and L1 in the figure indicates the length of the coating P1. For example, ferrite iron powder is desirable as the ferromagnetic powder.
上記実施形態によれば、コンデンサー４ａ，４ｂのリード線４１，４２に、強磁性粉体を混入した塗料Ｐ１が塗布されているので、リード線４１，４２にインピーダンスを持たせ、リード線４１，４２が持つインダクタンス成分を増加させることができる。そのため、コンデンサー４ａ，４ｂでバイパスした高周波ノイズを減衰させ、コンデンサー４ａ，４ｂを流れる高周波電流を減衰させることができる。従って、ＦＧ２１に流れ込むノイズを減衰させることができるので、輻射ノイズを低減させることができる。 According to the above embodiment, since the paint P1 mixed with the ferromagnetic powder is applied to the lead wires 41 and 42 of the capacitors 4a and 4b, the lead wires 41 and 42 are given impedance so that the lead wires 41 and 42 The inductance component of 42 can be increased. Therefore, the high frequency noise bypassed by the capacitors 4a and 4b can be attenuated, and the high frequency current flowing through the capacitors 4a and 4b can be attenuated. Therefore, noise that flows into the FG 21 can be attenuated, so that radiation noise can be reduced.
従来のように、ディスクリート化されたフェライトビーズをコンデンサーのリード線に取り付けることによって電源ラインとＦＧ間にインピーダンスを持たせ、そのインピーダンス特性によって高周波電流を減衰させる場合には、フェライトビーズをコンデンサーのリード線に取り付ける作業が必要であるが、上記実施形態によれば、このような取り付け作業が不要であり、フェライトビーズの保護も不要なので、コンデンサー４ａ，４ｂの輸送も楽であり、生産性の向上を図ることができる。また、フェライトビーズの大きさ分、スペースが占有されるといったこともないので、プリント基板を大きくしなければならないという事態も生じない。このため、省スペース化を図ることができ、コンデンサー４ａ，４ｂを実装する基板の大型化を抑制することができる。 When a discrete ferrite bead is attached to the capacitor lead wire to provide impedance between the power supply line and the FG as in the past, and the high frequency current is attenuated by the impedance characteristic, the ferrite bead is used as the capacitor lead. Installation work on the wire is necessary, but according to the above embodiment, such installation work is unnecessary, and protection of the ferrite beads is unnecessary, so that the capacitors 4a and 4b can be easily transported and productivity is improved. Can be achieved. Further, since the space is not occupied by the size of the ferrite beads, the situation that the printed circuit board must be enlarged does not occur. For this reason, space saving can be achieved and the enlargement of the substrate on which the capacitors 4a and 4b are mounted can be suppressed.
ところが、リード線にフェライトビーズが取り付けられたコンデンサーをプリント基板に実装した場合や、交流ラインからＦＧライン間にディスクリートでフェライトビーズとコンデンサーを直列に設けてしまうと、フェライトビーズの大きさ分、スペースが占有されてしまうため、プリント基板を大きくしなければならない 。 However, if a capacitor with a ferrite bead attached to the lead wire is mounted on a printed circuit board, or if a ferrite bead and a capacitor are provided in series between the AC line and the FG line, the space will be reduced by the size of the ferrite bead. Will be occupied, so the printed circuit board must be enlarged.
また、リード線４１，４２の先端部（プリント基板への挿入及び半田付けに必要となる領域）に、塗料Ｐ１は塗布されておらず、先端部は太くならないので、コンデンサー４ａ，４ｂをプリント基板へ実装するためのスルーホールの径を大きくする必要はない。 Further, since the paint P1 is not applied to the tip portions of the lead wires 41 and 42 (regions necessary for insertion into the printed board and soldering) and the tip portions do not become thick, the capacitors 4a and 4b are connected to the printed board. There is no need to increase the diameter of the through hole for mounting.
図３は、コンデンサー４ａ，４ｂの他の一例を模式的に示した正面図である。リード線４１，４２に塗布される、図３（Ａ）に示した塗料Ｐ２の長さＬ２、図３（Ｂ）に示した塗料Ｐ３の長さＬ３、そして図２に示した塗料Ｐ１の長さＬ１はそれぞれ異なっており、長さＬ１〜Ｌ３については、高周波ノイズの減衰率に応じて決定すれば良い。すなわち、リード線４１，４２に塗布される塗料の長さが、高周波ノイズについて求める減衰率に応じた長さとすればよい。 FIG. 3 is a front view schematically showing another example of the capacitors 4a and 4b. The length L2 of the paint P2 shown in FIG. 3 (A), the length L3 of the paint P3 shown in FIG. 3 (B), and the length of the paint P1 shown in FIG. 2 are applied to the lead wires 41 and 42. The lengths L1 are different from each other, and the lengths L1 to L3 may be determined according to the attenuation rate of the high frequency noise. That is, the length of the paint applied to the lead wires 41 and 42 may be set to a length corresponding to the attenuation rate required for high frequency noise.
例えば、高周波ノイズの減衰率を高くする必要がある場合には、図２に示したように、塗料Ｐ１の長さＬ１を長くし、高周波ノイズの減衰率をあまり高くする必要がない場合には、図３（Ａ）に示したように、塗料Ｐ２の長さＬ２を短くする。また、基板の実装面に実装された後のコンデンサー４ａ，４ｂの高さに制限がない場合には、図３（Ｂ）に示したように、塗料Ｐ３の長さＬ３を、塗料Ｐ１の長さＬ１よりも短くしつつ、コンデンサー４ａ，４ｂの本体部に繋がるリード線４１，４２の根元部分に、塗料Ｐ３が塗布されていない部分を設けるようにしてもよい。 For example, when it is necessary to increase the attenuation rate of the high-frequency noise, as shown in FIG. 2, when the length L1 of the paint P1 is increased and it is not necessary to increase the attenuation rate of the high-frequency noise too much. As shown in FIG. 3A, the length L2 of the paint P2 is shortened. Further, when the height of the capacitors 4a and 4b after being mounted on the mounting surface of the board is not limited, as shown in FIG. 3B, the length L3 of the paint P3 is set to the length of the paint P1. You may make it provide the part to which the coating material P3 is not apply | coated to the root part of the lead wires 41 and 42 connected to the main-body part of the capacitors 4a and 4b, making it shorter than length L1.
本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。また、上記実施形態では、複合機を用いて説明しているが、これは一例に過ぎず、他の電子機器、例えば、コピー機能、ファクシミリ機能、プリンター等の他の画像形成装置でもよい。 The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications can be made. Further, in the above-described embodiment, the description has been given using the multifunction peripheral. However, this is merely an example, and other electronic apparatuses such as a copy function, a facsimile function, and a printer may be used.
また、上記実施形態では、図１乃至図３を用いて上記実施形態により示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。 Moreover, in the said embodiment, the structure and process which were shown by the said embodiment using FIG. 1 thru | or FIG. 3 are only one Embodiment of this invention, and are not the meaning which limits this invention to the said structure and process.
１ 画像形成装置
４ａ，４ｂ コンデンサー
１２ａ，１２ｂ 電源ライン
２１ フレームグランド
４１，４２ リード線
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 塗料
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 長さ
1 Image forming apparatus 4a, 4b Capacitors 12a, 12b Power line 21 Frame grounds 41, 42 Lead wires P1, P2, P3 Paint L1, L2, L3 Length
Claims (4)
高周波ノイズを減衰させるノイズフィルターとしてのコンデンサーが、電源ラインとグランドとの間に接続され、
前記コンデンサーのリード線に、強磁性粉体を混入した塗料が塗布されており、
前記リード線に塗布される前記塗料の長さが、前記高周波ノイズについて求める減衰率に応じた長さとされているスイッチング電源装置。 A switching power supply device that generates direct current power supplied to an operation mechanism of an electronic device by converting the alternating current power from the alternating current power,
A capacitor as a noise filter that attenuates high-frequency noise is connected between the power supply line and ground,
The capacitor lead wire is coated with a paint mixed with ferromagnetic powder ,
The switching power supply apparatus in which the length of the coating material applied to the lead wire is set to a length corresponding to an attenuation factor required for the high-frequency noise .
前記スイッチング電源装置の電源ラインとグランドとの間に接続され、
前記コンデンサーのリード線に、強磁性粉体を混入した塗料が塗布されており、
前記リード線に塗布される前記塗料の長さが、前記高周波ノイズについて求める減衰率に応じた長さとされているノイズフィルター。 A noise filter that is provided in a switching power supply and is a capacitor for attenuating high-frequency noise,
Connected between the power line of the switching power supply and the ground;
The capacitor lead wire is coated with a paint mixed with ferromagnetic powder ,
A noise filter in which a length of the coating applied to the lead wire is set to a length corresponding to an attenuation rate required for the high frequency noise .
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