JPH11341787A - 電源回路およびフィルタ装置 - Google Patents

電源回路およびフィルタ装置

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JPH11341787A
JPH11341787A JP14374998A JP14374998A JPH11341787A JP H11341787 A JPH11341787 A JP H11341787A JP 14374998 A JP14374998 A JP 14374998A JP 14374998 A JP14374998 A JP 14374998A JP H11341787 A JPH11341787 A JP H11341787A
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JP
Japan
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winding
input
power supply
reactor
circuit
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JP14374998A
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English (en)
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Tsutomu Imai
勉 今井
Atsushi Hara
原  敦
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高調波電流抑制、妨害波抑制を簡単な回路で
実現し、小型・軽量の電源回路およびフィルタ装置を提
供すること。 【解決手段】 リアクトル(7)の巻線を2分割(7
a,7b)して、一方の巻線(7a)を商用交流入力
(1)の一方のラインに挿入し他方の巻線(7b)を商
用交流入力(1)の他方のラインに挿入するようにし
た。この構成により、商用交流入力ラインのインピーダ
ンスバランスを確保して妨害波の発生、伝導を抑止する
ことを可能としている。その結果、従来、最前段に接続
されていたフィルタ回路が不要になり、小型・軽量化が
可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータ等の電子機器に使用される電源回路およびフィル
タ装置に係り、特に高調波電流抑制、妨害波抑制が可能
な、小型・軽量の電源回路およびフィルタ装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータを始めと
する電子機器の電源装置には、小型・軽量かつ電力変換
効率の良いスイッチング電源が数多く開発され使用され
ている。スイッチング電源のスイッチング方式としては
リンギングチョークコンバータ方式,フォワードコンバ
ータ方式,フライバック方式等が従来から知られている
が、これらのスイッチング電源はいずれも妨害波および
高調波電流を発生させ他の電子機器に影響を与えるた
め、妨害波や高調波電流の抑制対策が必要であった。
【0003】この事情を明らかにするために、ここで
は、フライバック方式のスイッチング電源を例にしてそ
の基本動作を説明する。図3はフライバック方式のスイ
ッチング電源回路の構成図である。同図において、16
a,16bは出力端子、17は直流電源、18は変圧
器、19はスイッチング素子(トランジスタ)、20は
ダイオード、21はコンデンサ、22は制御回路であ
る。本構成において、制御回路22からの駆動パルスが
スイッチング素子19に入力されると、該駆動パルスが
入力されている間はスイッチング素子19はオンとなり
直流電源17の電力を変圧器18の1次巻線に印加す
る。この時、変圧器18の2次巻線には図に示すドット
を正とした電圧が発生するが、ダイオード20が逆方向
であるため電流は流れない。しかし変圧器18の1次巻
線の電流は徐々に増加して変圧器18には磁気エネルギ
ーが蓄積されていく。
【0004】制御回路22からの駆動パルスが無くなり
スイッチング素子19がオフになると、変圧器18に蓄
積された磁気エネルギーにより1次巻線、2次巻線には
これまでと逆にドットを負とした電圧が発生する。する
と今度はダイオード20が順方向となるので電流が流
れ、コンデンサ21を充電するとともに出力端子16
a,16bに直流電圧を発生する。
【0005】次に制御回路22からの駆動パルスが入力
されてスイッチング素子19がオンとなった時は、ダイ
オード20は再び電流が流れなくなるがコンデンサ21
に充電されていた電荷が放電されるので出力端子16
a,16bには直流電圧が発生し続ける。以上の動作を
繰り返すことにより、出力端子16a,16bには安定
した直流電圧が得られる。
【0006】図2は従来技術を用いた電源回路の一例で
ある。スイッチング電源15は図3に示した如き構成を
有しており、高周波(通常30kHz〜1MHz)で電
圧、電流のオン、オフを繰り返すためスイッチング素子
19、ダイオード20等から伝導ノイズ、放射ノイズと
呼ばれる妨害波が発生する。この妨害波が他の無線通信
業務および電子、電気機器に障害を与えないよう、情報
処理装置等電波障害自主規制協議会(略称VCCI)の
運用規定で妨害波の限度値が定められている。この限度
値を守るため、従来は、図2に示すように、前記商用交
流入力1とスイッチング電源15の間に、Xコンデンサ
9,10、コモンモードチョークコイル11、Yコンデ
ンサ12a,12bで構成されるフィルタ回路8を挿入
していた。
【0007】また、スイッチング電源15に印加される
直流電圧17(図3参照)を得るための、整流ダイオー
ド13と平滑用コンデンサ14からなる回路はコンデン
サインプット整流回路として知られている。しかし、こ
の方式によると、商用交流入力1のピーク電圧付近だけ
を利用する方式のため断続的に電流が流れ商用交流入力
1の電圧、電流の波形に歪みが生じてしまう。この電流
の歪み成分は高調波電流と呼ばれ商用交流入力1に接続
される他の電子、電気機器に障害を与えるため、入力電
力75W以上を消費する装置は、資源エネルギー庁の家
電・汎用品高調波抑制対策ガイドラインの規制値に基づ
いて日本電子工業振興協会(略称電子協)が定めた自主
規制値に従って高調波電流を抑制しなければならない。
【0008】高調波電流抑制の方法としては、高調波抑
制リアクトルを挿入する方法,アクティブフィルタ回路
を使用する方法などが知られている。高調波抑制リアク
トルを挿入する方法は、図2に高調波抑制リアクトル7
として示すように部品増加が1点で済むことから小容量
電源に多く用いられているが、高調波抑制リアクトル7
を一方に挿入した場合、商用交流入力ラインの各相のイ
ンピーダンスが異なってしまうため、伝導ノイズや放射
ノイズが増加してしまう。そのため、従来は、図2に示
すように、商用交流入力1と高調波抑制リアクトル7の
間に、さらにXコンデンサ3,4、コモンモードチョー
クコイル5、Yコンデンサ6a,6bで構成されるフィ
ルタ回路2を追加して商用交流入力1に伝導するノイズ
を規制値以下に抑えるようにしていた。このように、商
用交流入力1に伝導するノイズを規制値以下に抑えるた
めに部品数を増加しなくてはならなかったため、小型化
・軽量化を要するパーソナルコンピュータなどの電源に
は適していなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、近
年、パーソナルコンピュータのみならず大多数の電気製
品の電源としてスイッチング電源が普及したのに伴い、
商用交流線に及ぼす妨害波、高調波電流の影響が大きく
なり、世界的に規制の動きが強まってきている。日本で
も情報処理装置等電波障害自主規制協議会(略称VCC
I)、日本電子工業振興協会(略称電子協)で自主規制
値を定めて妨害波、高調波電流の抑制に努めている。そ
の結果、図2を用いて説明したように、高調波電流抑
制、妨害波抑制のための回路の部品点数が増加し、大き
な実装体積を占有してしまうという問題点があった。本
発明の目的は、上記問題点を解消し、高調波電流抑制、
妨害波抑制を簡単な回路で実現し、小型・軽量の電源回
路およびフィルタ装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、リアクトル(7)の巻線を2分割(7
a,7b)して、一方の巻線(7a)を商用交流入力
(1)の一方のラインに挿入し他方の巻線(7b)を商
用交流入力(1)の他方のラインに挿入するようにした
ことを特徴としている。この構成により、商用交流入力
ラインのインピーダンスバランスを確保して妨害波の発
生、伝導を抑止することを可能としている(図1参
照)。その結果、従来図2に示したような、最前段に接
続されていたフィルタ回路(2)が不要になり、小型・
軽量化が可能になる。この構成は、電源回路の他にフィ
ルタ装置単体として用いてもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】(第一の実施例)図1は、本発明
の電源回路の第一の実施例を説明するための図である。
同図において、商用交流入力1をダイオード13で整
流、コンデンサ14で平滑して直流電力を得た後スイッ
チング電源15で電圧を変換して出力端子16a,16
bに負荷となる装置側が所望する安定した直流電圧を出
力することについては従来回路と同じであるため、説明
を省略する。
【0012】スイッチング電源15から発生する伝導ノ
イズ、放射ノイズと呼ばれる妨害波を阻止するため、図
2と同様に、Xコンデンサ9,10、コモンモードチョ
ークコイル11、Yコンデンサ12a,12bで構成さ
れるフィルタ回路8を挿入する。フィルタ回路8の入力
端25a,25bを直接、商用交流入力1に接続した場
合、フィルタ回路8の入力端25a,25bにおける伝
導ノイズは図4のように上記VCCIの規制値を満足し
ている。なお、図4において、実線(VCCI QUASI-PEAK
CLASS 1 および VCCI QUASI-PEAK CLASS 2)は、情報処
理装置等電波障害自主規制協議会(略称VCCI)の運
用規定で定められている妨害波の限度値である。
【0013】ところが、入力電力75W以上を消費する
装置は、さらに資源エネルギー庁の家電・汎用品高調波
抑制対策ガイドラインの規制値に基づいて日本電子工業
振興協会(略称電子協)が定めた自主規制値に従い高調
波電流を抑制しなければならない。高調波電流抑制対策
を実施しない場合、図7(a)に示すように自主規制値
をオーバするので、高調波リアクトル或いはアクティブ
フィルタ回路を用いて高調波電流を抑制する。高調波抑
制リアクトル7を用いると図7(b)のように容易に高
調波電流を抑制して限度値以下に抑えることができる。
なお、図7において、横軸は高調波,縦軸は電流測定値
であり、図中の曲線は限度値を示している。一方妨害波
は、高調波抑制リアクトル7を従来回路(図2の高周波
リアクトル7参照)のように片相だけに挿入すると両相
のインピーダンスが異なってしまうため、コモンモード
ノイズがノーマルモードノイズに変化してフィルタ回路
8の効力が損なわれる、インピーダンスの低いフレーム
グランド或いは筺体シールドにノイズが入り込む、等の
理由から端子26a,25bで観測した妨害波の値は図
5のように増加して規制値を超えてしまう。そのため、
従来は図2に示すようにさらにフィルタ回路2を挿入し
て伝導ノイズを規制値以下に抑制していた。
【0014】本発明では、高調波抑制リアクトル7の巻
線をインダクタンスがそれぞれL/2となるように2分
割し、商用交流入力1とフィルタ回路8の間の一方のラ
インに巻線7aを、他方のラインに巻線7bをそれぞれ
同極性になるように接続する。この時、高調波抑制リア
クトル7の合計インダクタンスはLとなる。高調波抑制
リアクトル7の巻線を2分割することにより商用交流入
力ラインに接続される回路は対称形となりインピーダン
スは両相とも同等となるため新たなノイズの発生を抑止
できるので図6のようにVCCIの規制値を満足するこ
とができる。一方、高調波抑制リアクトルは合計のイン
ダクタンスが同じであれば、その効果が変わらないこと
は図7(b)と図7(c)の測定データから明らかであ
る。前述の通り、高調波抑制リアクトル7の巻線を2分
割することにより、従来回路で必要であったフィルタ回
路2が不要となるので、構成部品点数が削減でき小型の
電源が実現できる。
【0015】なお、高調波抑制リアクトル7の巻線を2
分割しても高調波抑制リアクトルの体積は同じである。
また、L/2のインダクタンスを持つ高調波抑制リアク
トルを2個使用しても同様の効果を得ることができる。
さらに、上記第一の実施例の説明では、特徴ある構成を
有するフィルタ回路8を電源回路中に組み込んだ例を示
したが、フィルタ回路8の部分を単体で構成して市場に
流通させることも可能であることはいうまでもない。
【0016】(第二の実施例)本発明の第二の実施例
は、上述した第一の実施例で説明した電源回路をパーソ
ナルコンピュータの電源として適用したものである。図
8は、本実施例の構成例を示す図である。同図におい
て、23は上述した第一の実施例で説明した電源回路を
組み込んだ電源ユニット、24は電子機器(図はパーソ
ナルコンピュータの場合)である。本実施例では、電源
回路23をパーソナルコンピュータ等の電子機器に使用
した例であり、電源回路を低ノイズ化および小型・軽量
化できるため、電子機器の筺体24のメッキ等のシール
ドを簡易化でき、電子機器の小型化、軽量化が実現でき
る。なお、電源ユニット23は電子機器(パーソナルコ
ンピュータ等)本体に内蔵する形態でもよいし、着脱可
能な形態にしてもよい。
【0017】(第三の実施例)本発明の第三の実施例
は、上述した電源回路に用いたフィルタ回路の構成を単
体のフィルタ装置に適用したものである。図9は、本実
施例におけるフィルタ装置の構成図である。同図におい
て、7aおよび7bは巻線を2分割した高調波抑制リア
クトル、9および10はXコンデンサ、11はコモンモ
ードチョークコイル、12aおよび12bはYコンデン
サ、27は金属シールドケースである。
【0018】従来のフィルタ装置では、ノーマルモード
チョークコイルを具備する場合でも、そのインダクタン
スは最大数百μHにとどまっていた。本実施例は数十m
Hのインダクタンスを2分割して両相に同極となるよう
に接続することにより、高調波電流抑制、妨害波抑制の
両機能を持たせることが可能となる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、低コストで小型・軽量
の電源回路やフィルタ装置が可能になり、パーソナルコ
ンピュータ等の電子機器の小型化、軽量化が実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例を説明するための図であ
る。
【図2】従来の電源回路の一例を示す図である。
【図3】スイッチング電源の一例を示す図である。
【図4】伝導ノイズ測定データ例を示す図である(高周
波リアクトルを搭載しない場合)。
【図5】伝導ノイズ測定データ例を示す図である(高周
波リアクトルを片相のみに挿入した場合)。
【図6】伝導ノイズ測定データ例を示す図である(高周
波リアクトルを両相に挿入した場合)。
【図7】高調波電流測定データ例を示す図である。
【図8】本発明の第二の実施例を説明するための図であ
る。
【図9】本発明の第三の実施例のフィルタ装置を説明す
るための図である。
【符号の説明】
1:商用交流入力 2:フィルタ回路 3,4:Xコンデンサ 5:コモンモードチョークコイル 6a,6b:Yコンデンサ 7:高調波抑制リアクトル 7a:高調波抑制リアクトルの一方の巻線 7b:高調波抑制リアクトルの他方の巻線 8:フィルタ回路 9,10:Xコンデンサ 11:コモンモードチョークコイル 12a,12b:Yコンデンサ 13:整流ダイオード 14:平滑コンデンサ 15:スイッチング電源 16a,16b:出力端子 17:直流電源 18:変圧器 19:スイッチング素子 20:ダイオード 21:コンデンサ 22:制御回路 23:電源ユニット 24:電子機器(パーソナルコンピュータなど) 25a,25,26a:端子 27:金属シールドケース

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リアクトルと、コモンモードチョークコ
    イル,Xコンデンサ,およびYコンデンサで構成される
    フィルタ回路を備え、これらを経由して供給される商用
    交流入力を整流・平滑して直流電圧を得た後、スイッチ
    ング電源回路により出力端に所望の直流電力を得る電源
    回路において、 前記高調波電流抑制用リアクトルの巻線を複数個設けて
    交流入力の両相に均等に接続したことを特徴とする電源
    回路。
  2. 【請求項2】 コモンモードチョークコイル,Xコンデ
    ンサ,およびYコンデンサからなるフィルタ回路の前段
    にノーマルモードチョークコイルを具備したフィルタ装
    置において、前記ノーマルモードチョークコイルを複数
    個あるいは複数巻線設け、その合計のインダクタンスが
    高調波電流抑制に必要なインダクタンスになるようにし
    たことを特徴とするフィルタ装置。
JP14374998A 1998-05-26 1998-05-26 電源回路およびフィルタ装置 Pending JPH11341787A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017153181A (ja) * 2016-02-22 2017-08-31 ニチコン株式会社 電力系統に連系する電力供給装置
JP2017158229A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 ニチコン株式会社 電力系統に連系する電力供給装置
KR20190008385A (ko) 2016-06-02 2019-01-23 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 전력 변환 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017153181A (ja) * 2016-02-22 2017-08-31 ニチコン株式会社 電力系統に連系する電力供給装置
JP2017158229A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 ニチコン株式会社 電力系統に連系する電力供給装置
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