JPH01160357A - ラインフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、コモンモードノイズおよびノーマルモードノ
イズを低減するべくスイッチング電源に接続されるライ
ンフィルタに関する。

（従来の技術） 一般に電子機器の電源装置としてスイッチング電源を用
いると伝導ノイズが発生するが、このノイズは機器の誤
動作の原因になる。

伝導ノイズには電源ラインとグランドとの間に流れるコ
モンモードノイズと、電源ライン間に流れるノーマルモ
ードノイズとがあるが、一般に電源装置の入力側にライ
ンフィルタを介挿し、そのレベルを低減させる手法が採
られている。

このラインフィルタとしては、リング状のコアに２組の
巻線を施したバルンコイル（平衡不平衡変成器）を縦続
接続し、各コイルの負荷側の電源ライン間にコンデンサ
を介挿しく以下これをＸコンデンサと称す）、さらに各
コイルの負荷側の電源ラインとグランドとの間にコンデ
ンサを介挿しく以下これをＹコンデンサと称す）たもの
が知られている。

第３図はこの種のラインフィルタを用いた電源回路の構
成を示す図である。

同図において１．１′は入力端子、２．２′は出力端子
、Ｇはグランド端子、ＲｅＣｔは交流を直流に整流する
ダイオードブリッジ、ＣＦは整流された出力電圧を平滑
化するコンデンサである。

またＴは１次側および２次側コイルからなるトランス、
Ｑはスイッチング用のトランジスタ、ＤはトランスＴの
２次側コイルの誘起電圧を整流するダイオード、Ｃｏは
この整流された出力電圧を平滑化するコンデンサである
。

Ｌｌ　、Ｌ２はバルンコイル、ＣＸ　ｌ　、ＣＸ　２は
電源ライン間に接続されたＸコンデンサ、ＣＶ１Ｃ１２
は電源ラインとグランドとの間に接続されたＹコンデン
サである。

この回路では２次側コイルの出力端子３．３′から直流
出力を取り出して負荷に供給する。なお出力端子３′は
一般に電子回路の動作を安定にするため接地される。

ところで図中ＣｃはトランスＴの１次側コイル〜２次側
コイル間に生じる分布容量であり、トランジスタＱのス
イッチングによって発生するコモンモードノイズを２次
側へ流すように作用する。

図中ではコモンモードノイズの電流経路を矢印で示して
いる。

前述したように伝導ノイズはコモンモード成分とノーマ
ルモード成分とに分けられるが、第３図に示した回路で
は、それぞれ第４図および第５図に示した等価回路の作
用によって各ノイズ成分を減衰させている。

第４図は第３図の回路のコモンモードノイズに対する等
価回路を示した図である。

同図において、Ｅｃはコモンモードノイズの発生源、Ｒ
ＮはＡＣ電源ラインの等価インピーダンスを表わす疑似
電源回路網（以下ＬＩＳＮと称す）のインピーダンス（
一般にＲＮ＝５０Ω）を示し、その他の記号は第３図と
共通している。

例えば分布容量Ｃｃを経由して流れ出したコモンモード
ノイズの大部分はＹコンデンサＣＶ２によりｉｃ２とし
て回収される。そして漏れた分の大部分はＹコンデンサ
ＣＶ＋によりｉｃｌとして゛回収され、最終的に残った
分がｉＲＮとして外部へ流れ出ず。

ここで低次高調波のノイズ成分を低減するにはＹコンデ
ンサＣＶ２の容量を大きくする必要があるが、Ｙコンデ
ンサはグランドに接続されるので、漏洩電流に対し安全
規格上の制約を受ける。

したがってＹコンデンサＣＶ２の容量を大きくする代わ
りにバルンコイルＬ２のインダクタンスを大きくする必
要があるが、バルンコイルは寄生素子であるため分布容
量が大きく、高域周波数のノイズはバルンコイルＬ２を
通り抜けてしまう。

この場合、分布容量の小さい（インダクタンスも小さい
）バルンコイルＬ１をバルンコイルＬ２の入力側に接続
すれば、高域周波数のコモンモードノイズを抑制するこ
とができる。

なお本発明者は、前記回路においてり、＜Ｌ２およびＣ
Ｖ＋＜ＣＶ２としてコモンモード成分を効果的に低減す
る手法を先に開発している（特開昭６１−１５７１１１
号公報、米国特許第４６６７１７３号明細書等）。

一方、第５図は第３図の回路のノーマルモードノイズに
対する等価回路を示す図である。

同図において工はノーマルモードノイズの発生源である
スイッチング電流を示し、その波形の一例を右側に示し
ている。ＣＦは平滑用コンデンサであり、スイッチング
電流Ｉの供給源となる。ＥＳＲはコンデンサＣＦの寄生
素子である等個直列抵抗を示す。

一般に電流ＩによってコンデンサＣＦに生ずる電圧より
もＥＳＨに生ずる電圧の方が圧倒的に大きいが、この電
圧がノーマルモードノイズになる。

図中Ｌｅｔ　１、Ｌｅ　２は、それぞれバルンコイルＬ
ｌ　、Ｌ２の漏れインダクタンスであり、ノーマルモー
ドノイズに対して障害となるようなインピ−ダンスを呈
する。ここでＲＮはＬＩＳＮの等価インピーダンスであ
る。

そしてＥＳＲに生じたノイズ電流はラインフィルタから
電源に向かって逆流するノーマルモードノイズｉＮとな
り、大部分はＸコンデンサＣｘ　＋によりｉＣＸｌとし
て回収されるが、一部はバルンコイルＬ１を通り抜けて
しまう、この成分はＡＣ電源ラインから逆流してＬＩＳ
Ｎに入り、ノイズとして観測される。

（発明が解決しようとする問題点） ところで前述した従来のラインフィルタでは、各バルン
の負荷側にＸコンデンサＣｘ　＋　、Ｃｘ　２を介挿し
ている。

したがってコンデンサＣｘ　２は平滑用のコンデンサＣ
Ｆ　　（数１００μＦ）に対して並列に接続されること
になるが、コンデンサＣｘ２は０，１〜０．５μ程度で
あり、コンデンサＣＦの容量と比較すると無視できる程
小さい。

このときスイッチングの基本波から低次高調波ノイズに
対しては、コンデンサＣｘ２のインピーダンスが、 １１／（Ｊ）ＣＸ　２　　ｌ　＞＞　　　　　　＋　　
　ω、ｃｒとなり、ノーマルモードノイズの低減には有
効に働かないという問題があった。

本発明はこのような事情に対処して成されたもので、特
にＸコンデンサを２個用いたラインフィルタのノーマル
モードノイズに対する減衰効果を向上させることを目的
としている。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明のラインフィルタはこの目的を実現するべく、入
力側の電源ライン間に介挿された第１のバルンコイルと
、負荷側の電源ライン間に介挿された第２のバルンコイ
ルと、第１のバルンコイルの負荷側の電源ラインとグラ
ンドとの間に介挿された第１のＹコンデンサと、第２の
バルンコイルの負荷側の電源ラインとグランドとの間に
介挿された第２のＹコンデンサと、第１のバルンコイル
の入力側の電源ライン間に介挿された第１のＸコンデン
サと、第２のバルンコイルの入力側の電源ライン間に介
挿された第２のＸコンデンサとから構成されている。

（作　用） 従来のラインフィルタでは第１および第２のバルンコイ
ルの負荷側にそれぞれＸコンデンサが介挿されていた。

これに対し本発明では第１および第２のバルンコイルの
入力側にそれぞれＸコンデンサが介挿されているので、
第１のバルンコイルを通り抜けたノーマルモードノイズ
の大部分が入力側のＸコンデンサの方に流れ、他の部位
に拡散しなくなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の一実施例回路の構成を示す図である。

同図においてＬｌは入力側の電源ラインに介挿されたバ
ルンコイル、Ｌ２は負荷側の電源ライン間に介挿された
バルンコイル、ＣＸｏはバルンコイルＬ１の入力側の電
源ライン間に接続されたＸコンデンサ、ＣＸ１はバルン
コイルＬ２の入力側の電源ライン間に接続されたＸコン
デンサである。

またＣＶ＋はバルンコイルＬ１の負荷側の電源ラインと
グランドとの間に接続されたＹコンデンサ、Ｃｙ２はバ
ルンコイルＬ２の負荷側の電源ラインとグランドとの間
に接続されたＹコンデンサ、１．１′は電源ラインが接
続される入力側端子、２．２′は負荷が接続される出力
側端子、ＧはＡＣ電源の接地側に接続されたグランド端
子である。

そして本実施例回路ではバルンコイルＬ２のインダクタ
ンスがバルンコイルＬ１のインダクタンスよりも大きく
されている。

まなＹコンデンサＣＹ２の静電容量がＹコンデンサＣＶ
＋の静電容量よりも大きくされている。

第２図は第１図の回路のノーマルモードノイズに対する
等価回路を示す図である。

同図においてｌはノーマルモードノイズの発生源である
スイッチング電流を示している０図中、ＣＦは平滑用コ
ンデンサであり、スイッチング電流Ｉの供給源となる。

またＥＳＲはコンデンサＣＦの寄生素子である等個直列
抵抗、ＣＸｏは電源ライン１．１′間に接続されたＸコ
ンデンサである。

Ｌｅｄ、Ｌｅ２はそれぞれバルンコイルＬ１、Ｌ２の漏
れインダクタンスであり、ノーマルモードノイズに対し
て障害となるようインピーダンスを呈する。ＲＮはＬＩ
ＳＨの等価インピーダンスである。

従来例で述べたように通常はＣＦ　＞＞ＣＸ　２であり
、対象としている周波数では１／ωＣＸ２＞ＥＳＲであ
るなめ、バルンコイルＬ２の負荷側の電源ライン間に介
挿されるＸコンデンサ（ＣＸ　２　）はノーマルモード
ノイズの低減には効果が薄かった。

本実施例ではこの事情を考慮して、バルンコイルＬ１の
入力側の電源ライン１．１′間にＸコンデンサＣＸａを
設けている。

すなわちインピーダンスが１／ωＣＸＯ＜ＲＮとなるよ
うにＸコンデンサＣＸｏの静電容量を設定すれば、Ｌｅ
ｌを通り抜けたノーマルモードノイズの電流ＩＬｅｌの
大部分がＸコンデンサＣＸ。

の方に流れ、ＬＩＳＨのインピーダンスＲＮには余り流
れなくなる。

例えばＬＩＳＮのインピーダンスＲＮが５０Ωである場
合、ＸコンデンサＣＸｏに並列に入るＬＩＳＮのインピ
ーダンスは１００Ωである。

この場合にはＸコンデンサＣＸｏのインピーダンス１／
ωＣＸｏが２　ＲＮに対してほぼ同等かそれ以下になる
ようにすれば、ノーマルモードノイズを大幅に低減する
ことができる。

たとえばスイッチング周波数＝１００）ｔＺの場合、１
／（Ａ）ＣＸ　ａ　＝　１００Ωとするには、ｃｘ　（
１＝　０．０１６μＦとすればよい、実際にはＣＸｏと
して０．１μＦ程度のコンデンサを用いるので、１／ω
ＣＸ　Ｏ＜２ＲＬとなり、ＸコンデンサＣＸｏの効果は
相当大きいことが分かる。

なお本実施例回路ではコモンモードノイズに対してバル
ンコイルＬ２の負荷側に２個のコンデンサからなるＹコ
ンデンサＣＶ２が設けられているが、このコンデンサは
電源ライン間に２個直列に接続されていると見なすこと
ができるので、Ｃ■２の１／２の容量をもつＸコンデン
サが従来のＸコンデンサＣＸ２の位置に設けられている
のと等価である。

したがって高域周波数のノーマルモードノイズに対して
はこのＹコンデンサもＸコンデンサとして働き、その結
果としてノーマルモードノイズを効果的に低減すること
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、Ｘコンデンサを２
個用いたラインフィルタのノーマルモードノイズに対す
る減衰効果を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す回路図、第２図
は同実施例回路のノーマルモードノイズに対する等価回
路を示す図、第３図は従来のラインフィルタを用いた電
源回路の構成の一例を示す図、第４図は同回路のコモン
モードノイズに対する等価回路を示す図、第５図は同回
路のノーマルモードノイズに対する等価回路を示す図で
ある。 Ｌ　、　、　Ｌ　２　＋＋＋バルンコイル、ＣＸｏ、Ｃ
Ｘ１・”Ｘコンデンサ、ｃｙ　ｔ　、ｃｙ　２・・・Ｙ
コンデンサ。 出願人　　　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　須　山　佐　− 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力側の電源ライン間に介挿された第１のバルン
   コイルと、負荷側の電源ライン間に介挿された第２のバ
   ルンコイルと、第１のバルンコイルの負荷側の電源ライ
   ンとグランドとの間に介挿された第１のＹコンデンサと
   、第２のバルンコイルの負荷側の電源ラインとグランド
   との間に介挿された第２のＹコンデンサと、第１のバル
   ンコイルの入力側の電源ライン間に介挿された第１のＸ
   コンデンサと、第２のバルンコイルの入力側の電源ライ
   ン間に介挿された第２のＸコンデンサとからなることを
   特徴とするラインフィルタ。
2. （２）第２のバルンコイルのインダクタンスが、第１の
   バルンコイルのインダクタンスよりも大きくされている
   特許請求の範囲第１項記載のラインフィルタ。
3. （３）第２のＹコンデンサの容量が、第１のＹコンデン
   サの容量よりも大きくされている特許請求の範囲第１項
   記載のラインフィルタ。