JPH02132806A - 多線条平衡伝送路用コモンモードチョークコイル - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、多数の心線からなる平衡伝送路を伝導する
コモンモードノイズ電流を広帯域にわたクて阻止するチ
ョークコイルに関するものである。

（従来の技術〕 多対平衡ケーブルやフラットケーブルなど、多数の心線
を有する平衡伝送路の各心線を同方向に伝導するコモン
モードノイズ電流を阻止するために用いられるチョーク
コイルとしては、従来、第２０図〜第２２図に示す構成
のものが広く用いられている。すなわち、第２０図（ａ
）で、１は円形状のトロイダルコア、２はｎ木の心線か
らなる伝送線路であり、トロイダルコア１に同方向に捲
回されている。■，■，・・・＠および■′，■′・・
・■′は伝送線路２の各々の入力端子および出力端子で
ある。このようなチョークコイルのコモンモード雑音電
流に対する阻止性能は、トロイダルコイルのインダクタ
ンスしによって決まり、Ｌは前記伝送線路２のトロイダ
ルコア１への巻数Ｎの２乗に比例することから、一般に
はできるだけＮを大きくしたものが用いられる。

一方、第２０図（ｂ）は、トロイダルコア１に伝送線路
２を多回数捲回した場合の断面の概略であり、円形状の
コア内径断面部分を多数の巻線が密集して貫通するため
、巻線の入出力端子間および巻線相互間に浮遊容量が発
生する。

すなわち、第２１図は、第２０図のコモンモードチョー
クコイルの電気的等価回路であり、第２１図（ａ）のＣ
Ｉｌ　　＊　Ｃ２２’　＋・・・・・・Ｃ　ｎｎ　　は
それぞれ人出力端子■一■′間，■一■′間，・・・・
・・■一■′間の巻線浮遊容量、第２１図（ｂ）のＣ　
１２＋　Ｃ　Ｉ３＋・・・・・・Ｃｌｎはそれぞれ入力
端子■一■間，■一■間，・・・・・・■一■間の巻線
浮遊容量である。なお、これ以外にも入出力端子相互間
に同様の浮遊容量が存在することは明らかであるが省略
してある。

第２１図（ａ）で入力端子■．■，・・・・・・＠から
各線路を同相で伝導する高周波のコモンモードノイズ電
流Ｉｅが流入した場合、それぞれの人出力端子間に上記
巻線浮遊容量ＣＩＩ　　＋　Ｃ２２　　＋・・・・・・
ｃ　ｎｎ’があるため、コモンモードノイズ電流ＩＣの
高周波成分は、巻線コイル部分を通らずこれらの容量部
分を通過してしまう。したがって、第２０図のような構
造のコモンモードチョークコイルでは、インダクタンス
Ｌが大きくても高周波のコモンモードノイズ電流に対す
る阻止特性が低下する欠点がある。一方、第２１図（ｂ
）で任意の伝送線路、例えば人出力端子■−■′と■一
■′とをペア線として使用したときの往復の信号電流Ｉ
．（ノーマルモード電流）が第２１図（Ｃ）の波形Ａの
ようなパルスの場合、このペア線間には上記巻線浮遊容
量Ｃ１２が存在するため、第２１図（Ｃ）の波形Ｂのよ
うに波形がなまり、伝送路に接続された図示しない回路
が動作不能となるなどの可能性がある。すなわち、第２
０図（ａ）のような従来のコモンモードチョークコイル
は、高速度パルス伝送線路へ適用できない欠点がある。

次に、第２２図は多線条伝送線路へ使用されているコモ
ンモードチョークコイルの他の従来例であり、第２２図
（ａ）はフラットケーブルなどの平面状に配置された伝
送線路を平板状ループコア３で囲ったもの、第２２図（
ｂ）は多対平衡ケーブルなど円形断面を有する多線条伝
送線路を円筒状コア４で囲ったものである。このような
構造では、入出力端子間および各伝送線路間の浮遊容量
は第２０図に比べ極めて小さい。しかし、例えば第２２
図（ａ）では各伝送線路が平板状ルーブコア３を１回貫
通しているのみであり、等価巻数は１ターンであること
から各伝送線路のコモンモードノイズ電流■。に基づく
コア内磁束φ１，φ２．・・・・・・φ。の集積によっ
て生じるインダクタンスＬが低周波領域（低域）では小
さい。したがって、コモンモードノイズ電流ＩＣを阻止
するに必要な低域でのインダクタンスＬを得るためには
、コア断面積が大きいか伝送方向のコア長さ℃が大きい
ものが必要となるなどの欠点がある。第２２図（ｂ）の
構造についても第２２図（ａ）と同様である。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来の円形状のトロイダルコア１を用いた
従来の多線状チョークコイルでは、入出力端子間の巻線
浮遊容量により高周波領域におけるコモンモードノイズ
電流の阻止特性が低下するとともに、パルス伝送時には
巻線相互間浮遊容量によってパルス信号がなまり、高速
度パルス伝送が行えない欠点があった。また、多線条伝
送線路を従来の平板状ルーブコア３や円筒状コア４で囲
ったものでは、低域におけるコモンモードノイズ電流の
阻止特性が十分でなく、これを得るにはコア断面積が大
きいか、長さが長大なものが必要となるなどの欠点があ
った。

この発明の目的は、多対ケーブルやフラットケーブルな
ど多数の心線からなる平衡伝送路を伝導するコモンモー
ドノイズ電流の阻止特性が広帯域にわたってすぐれ、高
速度パルス伝送方式にも適用可能な多線条平衡伝送路用
コモンモードチョークコイルを提供することにある。

（課題を解決するための手段） この発明にかかわる多線条平衡伝送路用コモンモードチ
ョークコイルは、複数個の長辺磁路が平行に配置された
閉磁路コアの長辺磁路を多線条平衡伝送路の伝送方向に
対して垂直に設け、この閉磁路コアの複数個の長辺磁路
に、多線条平衡伝送路の各線路を伝送方向に対して順に
捲回方向を逆に、かつ同一長辺磁路には同回数だけ互い
に交叉させずに捲回したものである。

〔作用〕

この発明においては、コモンモードノイズ電流伝導時に
は各コイルの作る磁束が閉磁路コア内で加わり合うため
大きなインダクタンスとなりノイズの侵入を阻止し、信
号電流のときは各コイルの作る磁束が打ち消し合ってイ
ンダクタンスを小として信号の伝送を妨げないようにす
る。

（実施例〕 第１図はこの発明の一実施例の基本構成図であり、１１
は人力端子■．■，・・・・・・■側から出力端子■′
，■′，・・・・・・■′側への信号伝送方向面に対し
、長辺が垂直となるよう配置した長方形状の閉磁路コア
、１２−ｉおよび１２−ｉ’はｎ本の伝送線路２中の任
意のｉ番目を、所定の間隔を保って対向した閉磁路コア
１１の２つの長辺磁路にそれぞれＮ１回およびＮ２回だ
け捲回したコイルであり、コイル１２−ｉと１２−ｉ’
の巻方向は互いに逆方向になっている。１２−ｊ．１２
一ｊ′はｉ番目と異なる任意のｊ番目の伝送線路を２つ
のコア長辺磁路に１番目の伝送線路の場合と同一の巻き
方（巻数が各Ｎ１回およびＮ２回の逆巻き）をしたコイ
ルであり、両コイルは隣接する場合でも交叉しないよう
になっている。これらｉ番目およびｊ番目以外の図示し
ない伝送線路についても同様のコイル構成となっている
。

第２図は、第１図の構成によるこの発明の実施例の動作
原理を説明する図であり、第２図（ａ）はコモンモード
ノイズ電流Ｉ０，第２図（ｂ）は信号電流ｒｎ　（ノー
マルモード電流）の各場合に対し、コイル１２−ｉ．１
２−ｊ，１２−ｉ’１２−ｊ’により閉磁路コア１１内
に発生する磁束の方向を示している。

すなわち、第２図（ａ）でコモンモードノイズ電流■。

がコイル１２−ｉおよび１２−ｊを流れることによりて
、これらのコイルが捲回された長辺磁路内部に発生する
それぞれの磁束φＣｌ＋　φ。，と、コモンモードノイ
ズ電流工。がコイル１２一ｉ′および１２−ｊ’を流れ
ることによってこれらのコイルが捲回された長辺磁路内
部に発生するそれぞれの磁束φｃｌ　　＋　φｃＪ　　
はいずれも閉磁路コア１１内で同一方向となるため強め
合う。実際には図示しないこれら以外のコイルを流れる
コモンモードノイズ電流■。による磁束も加わるため、
チョークコイルばコモンモードノイズ電流Ｔｃに対して
大きなインダクタンスＬとして作用する。また、２つの
長辺磁路が間隔をおいて対向しているため、入出力端子
間の巻線浮遊容量が小さく、コモンモードノイズ電流Ｉ
０が高周波電流の場合にもインダクタンスＬが有効に作
用する。

一方、第２図（ｂ）でコイル１２−ｉ．１２一ｉ′を流
れるノーマルモード電流Ｉｎによるコア内磁束φ。．と
φ。１　とは、第２図（ａ）のコモンモードノイズ電流
Ｉｅによる磁束φ。１′．φｃ１と同一方向であるが、
コイル１２−ｊ．１２−ｊ′を流れるノーマルモード電
流Ｉ．によるそれぞれのコア内の磁束φｎＪとφ。」′
は第２図（ａ）のコモンモードノイズ電流■。による磁
束φｃＪ＋φ。ｊ′と反対方向になる。また、コイル１
２−ｉと１２−ｊは同一巻数（Ｎ＋　）、１２−ｉ’　
と１２−ｊ′も同一巻数（Ｎ２）であるため、第２図（
ｂ）でノーマルモード電流■。によるコア内の磁束φｎ
ｌとφ。ｊおよびφｎｌ′　とφ。」　とは大きさが等
しく方向反対となって打ち消し合うため、ノーマルモー
ド電流Ｉｎに対してはインダクタンスＬが発生せず損失
とならない。また、両コイルは隣接時にも交叉しないた
めコイル相互間の浮遊容量が小さく、ノーマルモード電
流Ｉｎがパルス電流の場合でも波形のなまりが生じない
。

次に、第３図は、第２図（ｂ）のｎ木の伝送線路中、ノ
ーマルモード電流Ｉｎが往路または復路を分流するよう
な伝送形態時のコア内発生磁束の状態を説明する図であ
る。第３図はこの代表例として往路が第ｉ番目と第ｊ番
目の伝送線路（各Ｉｎ／２ずつ分流）、復路が第ｋ番目
の伝送線路であるような場合であり、１２−ｋ．１２−
ｋ’は第ｋ番目の伝送線路を前記第ｉ番目または第ｊ番
目と同様２つの長辺磁路に互いに逆方向に捲回したコイ
ル（巻数それぞれＮ１およびＮ２）である。コイル１２
−ｉ．　　１２−ｊ，１２−ｋはいずれも巻数が等しい
（一Ｎ＋　）ことから、コイル１２−ｉと１２−ｊを流
れる各Ｉｎ／２による磁束であるφ。＋／２の和と、コ
イル１２−ｋを反対方向に流れるノーマルモード電流Ｉ
ｎによる磁束φｎｋとは大きさが等しく方向反対となっ
て同一磁路内で打ち消し合う。

同様に、コイル１２−ｉ’　と１２−ｊ’を流れるＩｎ
／２による磁束それぞれφｎ＋／２．φ。」／２の和と
、コイル１２−ｋ’を流れる工。による磁束φｎｋとは
大きさが等しく方向反対となって同一磁路内で打ち消し
合う。したがって、これらよりノーマルモード電流Ｉｎ
に対してインダクタンスＬが発生せず損失とならない。

しかもこれらの磁束の相殺作用は、それぞれ各コイルの
捲回された同一長辺磁路内で行われるため、往路または
復路を流れる信号電流Ｉｎ　（ノーマルモード電流）が
どのように分流してもそれらの往路および復路ごとの総
和が等しく、かつ同一磁路を捲回した各コイルの巻数が
等しければ同様の作用をなすことは明らかである。

第４図は、第１図の実施例の閉磁路コア１１と同一形状
のコアを２個つみ重ねるか、閉磁路コア１１を分割し２
つの長辺磁路部分をコイル１２−ｉ，１２−ｉ’および
１２−ｊ．１２−ｊ’でそれぞれ逆方向に共通巻したも
ので、１１ａおよび１１ｂは閉磁路コア１１と同一のコ
アかまたはそれを分割した閉磁路コアである。それぞれ
閉磁路コア１１ａ．１１ｂの実効透磁率μ１．μ２と巻
数Ｎ，，Ｎ２および磁路間隔を変えることにより、２つ
のチョークコイルの有する異なる雑音阻止特性を共通巻
きによって平滑化でき、広帯域化できる利点がある。

第５図は、第１図と同一形状の閉磁路コア１１ａ，１ｌ
ｂを２個信号伝送方向に並べ、中間磁路部分を共通巻き
としたもので、それぞれの伝送線路を各長辺磁路に対し
て順に逆方向となるよう捲回してある。

第６図は、第５図の実施例の動作原理を説明する図であ
り、閉磁路コア１１ａおよび１ｌｂの長辺磁路内に発生
する磁束が、第２図をもとにコモンモードノイズ電流１
ｅおよびノーマルモード電流■。に対し、それぞれ第６
図（ａ），（ｂ）中に記載したようになることは明らか
である。したがって、コモンモードノイズ電流Ｉ０に対
しては、第１図に比べインダクタンスＬを倍加できると
ともに、ノーマルモード電流Ｉｎに対しては各磁路内で
磁束が打ち消し合うため損失とならない。また、第４図
の場合と同様、２つの閉磁路コ７１１ａ，ｌｌｂの実効
透磁率μ１．μ２やコイルの巻数，磁路間隔などを変え
ることにより種々の雑音阻止特性をもたせることができ
、コモンモードノイズ電流ＩＣに対する広帯域化がはか
れる利点がある。

第７図は、第５図の実施例における２つの閉磁路コア１
１ａ．１１ｂを同一材料で形成し閉磁路コア１１Ａとし
たもので、その動作原理を第８図に示す。すなわち、第
８図（ａ）のコモンモードノイズ電流Ｔ０に対しては、
中央磁路部分に生じる磁束φｅｌ　　＋φ，７がそれぞ
れφｅｌ’ｌ　とφｃｌ’２のように両側磁路に分流し
、左右両側閉磁路で両側磁路の磁束φＣｌ＋　φｃＪお
よびφＣＩ’Ｚ　φ。，″と同一方向のため強め合って
大きなインダクタンスＬとして作用する。

また、ノーマルモード電流Ｉｒｌに対しては第８図（ｂ
）からそれぞれの磁路部分に発生する磁束が左右両側閉
磁路で反対方向となるため、打ち消し合ってインダクタ
ンスが生じない。これらの作用は、前記第６図（ｂ）の
場合と同じである。

第９図は、第７図の閉磁路コアＩＩＡを伝送方向面に垂
直に中央部分で直角（θ＝９０゜）に折り曲げて閉磁路
コア１１Ｂとした実施例である。

第１０図は、第９図の実施例における閉磁路コアＩＩＢ
を２個縦続接続し同一コアとして閉磁路コアＩＩＣを構
成した実施例である。

第１１図は、第１０図の実施例におけるコア角度θを小
さくした実施例の断面略図であり、いずれも伝送方向長
さβを短縮でき、かつコモンモードノイズ電流工。に対
するインダクタンスＬの増加により阻止特性を向上でき
る利点がある。

第１２図〜第１９図は、この発明の第１図の基本構成に
よるチョークコイルを実際の多線条平衡伝送路に適用し
た応用例である。

第１２図は閉磁路コア１１をＩｃチップ内に組込んだ応
用例であり、２１はハウジング、２２はｎ本の信号伝送
線路に対応した端子である。

第１３図はプリント板実装用などに用いられる多端子コ
ネクタへの応用例であり、２３はハウジング、２４はプ
リント板挿入時などの接続用Ｕ溝端子、２５はコネクタ
の外部接続端子である。

第１４図は閉磁路コア１１を薄形にしてプリント基板内
部に埋込んだ応用例であり、第１４図（ａ）は斜視図、
第１４図（ｂ）はコア部分の断面図を示す。同図で、２
６はプリント基板、２７は基板上側の接続端子、２８は
基板上側のパターン、２９は基板下側の接続端子、３ｏ
は基板下側のパターンである。このような構成とするこ
とによって、プリント基板２６の一方の側から他方の側
へ接続された伝送路を伝導するコモンモード雑音を基板
厚さ部分のみで抑制できる利点がある。

第１５図は、第１４図と同様薄形の閉磁路コア１１をフ
ラットケーブル伝送路の途中のケーブル被覆内に埋込ん
だ応用例であり、３１はケーブル被覆、３２はケーブル
心線である。このような構成によってコネクタを用いる
ことなく、フラットケーブルを伝導するコモンモード雑
音電流を阻止できる利点がある。

第１６図は、第１図の実施例におけるコモンモードチョ
ークコイルをＲＳ−２３２Ｃ，ＧＰ−ＩＢ．セントロニ
クス仕様ケーブルなど、多くの接続端子を有するインタ
フェースケーブル用コネクタに適用した応用例であり、
３３はハウジング、３４は接続端子、３５は多対ケーブ
ルである。

第１７図は、第１図の実施例におけるコモンモードチョ
ークコイルをモジュラプラグに用いた応用例、第１８図
はモジュラジャックに用いた応用例であり、第１９図は
この発明の第９図の実施例におけるＬ形の閉磁路コアＩ
ＩＢをモジュラジャックに用いた実ｊｌ例であり、これ
らの図で、３６はモジュラジプラグハウジング、３７は
モジュラジャックハウジング、３８はピンコンタクトで
ある。

これら、第１２図〜第１９図の各部品は、従来シールド
材料などを用い、これらをアースして雑音阻止をはかっ
たものが大半であるが、この発明によるコモンモードチ
ョークコイルを用いれば非アース状態でも容易に雑音阻
止が可能となる。

以上、各実施例からもわかるように、この発明によるコ
モンモードチョークコイルは多線条伝送線路を信号伝送
方向面に垂直に配置した長方形状の閉磁路コア１１の複
数個の長辺磁路に順に互いに反対方向に捲回し、各磁路
間に間隔を設けたことにより入出力端子間の巻線が交叉
せず、入出力端子間の巻線浮遊容量を減少できる。よっ
て、多数の伝送線路を伝導するコモンモード雑音電流の
阻止特性を広帯域化できる。

また、信号電流Ｉ。（ノーマルモード）に対しては多線
条伝送線路を互いに交叉することなく、同一コア磁路に
同回数だけ捲回したことによりコイル相互間の浮遊容量
が小さいことから、パルス伝送路に用いても波形のなま
りを除去できるため高速パルス伝送系への適用が可能で
ある。また、ノーマルモード電流Ｉ。による磁束を同一
磁路内で打ち消し合うようにしてあるため、巻線のアン
バランスなどにより発生する漏洩磁束に起因する損失を
なくすこ嘗とができる。

さらに、第１２図〜第１９図の応用例からも明らかなよ
うに、この発明によるコモンモードチョークコイルは、
線数の多い種々の多線条伝送路に容易に適用が可能であ
り、非アース状態においてもコモンモードノイズ電流の
阻止特性を広帯域化できる。

なお、上記第１２図〜第１９図では、この発明の基本構
成である第１図のコモンモードチョークコイルを用いた
各種の応用例を示したが、これらは第４図，第５図，第
７図．第９図，第１０図の各チョークコイルを用いても
同様の効果があることは明らかである。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明は、複数個の長辺磁路が平
行に配置された閉磁路コアの長辺磁路を伝送路の伝送方
向に対し垂直に設け、この閉磁路コアの複数個の長辺磁
路に、多線条平衡伝送路の各線路を伝送方向に対して順
に捲回方向を逆に、かつ同一長辺磁路には同回数だけ互
いに交叉させずに捲回したので、捲回数を多くしても入
出力端子間の巻線浮遊容量が増加せず、高周波のコモン
モードノイズ電流に対する阻止特性を広帯域化できる。

また、各伝送線路が交叉しないため、巻線相互間の浮遊
容量が小さく、ノーマルモードのパルス伝送信号を用い
ても波形なまりが生じず、高速度パルス伝送系へ適用で
きる。さらに、ノーマルモード電流に対して同一の長辺
磁路に同回数捲回しているため、同一磁路内で互いに反
対方向の磁束が生じて打ち消し合うことから、巻線のア
ンバランス時にも伝送損失が生じない等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のコモンモードチョークコイルの一実
施例の基本構成を示す図、第２図（ａ）．（ｂ）は、第
１図の実施例の動作原理説明図、第３図は伝送信号形態
が第２図とは異なる場合の第１図の実施例の動作原理図
、第４図，第５図は、第１図のコアを２個または２分割
して組み合せた実施例の構成を示す斜視図、第６図（ａ
）．（ｂ）は、第４図または第５図の動作原理説明図、
第７図は、第５図の閉磁路コアを１つの材料で形成した
実施例の斜視図、第８図（ａ）．（ｂ）は、第７図の実
施例の動作原理説明図、第９図は、第７図の実施例の閉
磁路コアをＬ字形に配置した実施例の斜視図、第１０図
は、第９図の実施例の閉磁路コアをさらに２個組合せ配
置した実施例の斜視図、第１１図は、第１０図の実施例
のＬ型の閉磁路コアの角度θを小さくして長さ方向を短
縮した実施例の構成を示す断面図、東１２図〜第１８図
はこの発明による第１図の実施例の閉磁路コアを実際の
平衡多線条伝送路に適用した実施例であり、第１２図は
ＩＣチップ内に組込んだ斜視図、第１３図はプリント基
板コネクタなど多端子コネクタ内に組込んだ斜視図、第
１４図（ａ）．（ｂ）はプリント基板内に組込んだ構成
を示す斜視図ならびに要部の断面図、第１５図（ａ），
（ｂ）はフラットケーブル被覆内に組込んだ構成を示す
斜視図ならびに要部の断面図、第１６図はコモンモード
チョークコイルをインタフェースケーブル用コネクタ内
に組込んだ構成を示す斜視図、第１７図はコモンモード
チョークコイルをモジュラプラグ内に組込んだ構成を示
す斜視図、第１８図はモジュラジャック内に組込んだ構
成を示す斜視図、第１９図は、第９図のコアをモジュラ
ジャック内に組込んだ構成を示す斜視図、第２０図（ａ
）．（ｂ）は従来の平衡多線条伝送線路のコモンモード
ノイズ電流を阻止する円形状のトロイダルコアを用いた
チョークコイルの構成を示す斜視図ならびに断面図、第
２１図（ａ）．（ｂ）．は、第２０図の電気的等価回路
図、第２１図（Ｃ）はパルス伝送信号の波形図、第２２
図（ａ）．（ｂ）は従来の平衡多線条伝送線路のコモン
モードノイズ電流を阻止する第２０図と異なる平板状ル
ーブコアおよび円筒状コアを用いた４Ｎ成を示す斜視図
である。 図中、２は伝送線路、１１．１１Ａ，１１Ｂ，ｔｔａ．
？１ｂは閉磁路コア、１２はコイルである。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 （ａ） （ｂ） 第 図 第 図 （ａ） （ｂ） 第 図 第 図 第 図 （ａ） （ｂ） 第 図 （ａ） 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 １”　ｕ′ ｉ　　．：．；　　　　ｉ　， 第 図 手 続 ネ甫 正 １ｔ聖 （自発） 平成 ２年 ｌ 月 日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　多線条平衡伝送路を伝導するコモンモードノイズ電流
   を抑制するチョークコイルにおいて、複数個の長辺磁路
   が平行に配置された閉磁路コアの長辺磁路を前記多線条
   平衡伝送路の伝送方向に対し垂直に設け、この閉磁路コ
   アの前記複数個の長辺磁路に、前記多線条平衡伝送路の
   各線路を伝送方向に対して順に捲回方向を逆に、かつ同
   一長辺磁路には同回数だけ互いに交叉させずに捲回した
   ことを特徴とする多線条平衡伝送路用コモンモードチョ
   ークコイル。