JPS62131757A - Filter circuit - Google Patents

Filter circuit

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JPS62131757A
JPS62131757A JP26878985A JP26878985A JPS62131757A JP S62131757 A JPS62131757 A JP S62131757A JP 26878985 A JP26878985 A JP 26878985A JP 26878985 A JP26878985 A JP 26878985A JP S62131757 A JPS62131757 A JP S62131757A
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JP
Japan
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voltage
impedance element
inductance
impedance
filter circuit
Prior art date
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Application number
JP26878985A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsugio Ogawa
小川 次夫
Osamu Shimoe
治 下江
Masahiro Mita
正裕 三田
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To alleviate a noise voltage over a wide frequency band by generating a voltage generated at an impedance equivalent to an internal impedance of a smoothing condenser at an impedance element provided separately by a transforming action to cancel a noise voltage. CONSTITUTION:A voltage V4 is generated at an impedance element 4 by an AC voltage V11, and a voltage V10 is generated at a smoothing condenser 10. The voltage V4 makes an impedance element 5 generate a voltage V5 by transforming action of magnetic coupling of inductances 6, 7. Accordingly, the voltage for cancelling the voltage V10 by the voltage V5 is presented as a voltage V22. When the voltages V10, V5 are equal, the voltage V22 becomes zero. That is, AC ripple component output by a circuit 3 becomes zero, and only a DC voltage is output.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スイッチング電源等に使用されるフイルター
回路において、リップル電圧及び雑音端子電圧等に現わ
れるノーマルモードノイズの除去に関するものであり、
少ない部品点数で効果の大きいフィルター回路を提供す
るものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to the removal of normal mode noise appearing in ripple voltage, noise terminal voltage, etc. in a filter circuit used in a switching power supply, etc.
This provides a highly effective filter circuit with a small number of parts.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のフィルター回路では、コンデンサとインダクタン
スを接続したLCフィルターが一般的に用いられている
。しかし、スイッチング電源の発振周波数の基本波成分
を除去するためには大きなコンデンサやインダクタンス
を必要とし、形状も大きくなりコストが高くなる欠点が
あった。また、LCフィカレターを複数個直列接続する
場合でも、部品点数の増加や、コスト高となる欠点があ
る。
In conventional filter circuits, an LC filter in which a capacitor and an inductance are connected is generally used. However, in order to remove the fundamental wave component of the oscillation frequency of the switching power supply, large capacitors and inductances are required, which results in a large size and high cost. Furthermore, even when a plurality of LC fiducials are connected in series, there are drawbacks such as an increase in the number of parts and an increase in cost.

また共振現象を利用したフィルター回路では、フィルタ
ー効果が共振周波数のみに限られ、広い帯域での除去が
できない。また、共振周波数の調整が難かしいといった
欠点を有している。
In addition, in a filter circuit that utilizes a resonance phenomenon, the filter effect is limited to only the resonance frequency, and it is not possible to eliminate noise in a wide band. Further, it has the disadvantage that it is difficult to adjust the resonance frequency.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明では、上記欠点をなくすべく、比較的低い周波数
帯域におけるリップル電圧、雑音端子電圧を広周波数帯
域にわたり軽減し、しかも小形、低コストに実現するこ
とを目的とする。
In order to eliminate the above-mentioned drawbacks, the present invention aims to reduce the ripple voltage and noise terminal voltage in a relatively low frequency band over a wide frequency band, and to achieve a small size and low cost.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、従来除去しきれなかったコンデンサの内部イ
ンピーダンスによるリップル電圧、及びノーマルモード
ノイズ電圧(以下ノイズ電圧と称す)は、平滑コンデン
サの内部インピーダンスによって発生する電圧であるこ
とに着目し、その電圧と等しい電圧が発生する様に、平
滑コンデンサの内部インピーダンスと等価なインピーダ
ンスを接続し、そのインピーダンスに発生した電圧を、
トランス作用によって他に設けたインピーダンス素子に
発生させ、その結果、平滑コンデンサに生じたノイズ電
圧を打ち消すことを特徴とするフィルター回路である。
The present invention focuses on the fact that the ripple voltage and normal mode noise voltage (hereinafter referred to as noise voltage) due to the internal impedance of the capacitor, which could not be eliminated in the past, are voltages generated by the internal impedance of the smoothing capacitor, and Connect an impedance equivalent to the internal impedance of the smoothing capacitor so that a voltage equal to is generated, and the voltage generated at that impedance is
This filter circuit is characterized in that the noise voltage generated in another impedance element is generated by a transformer action, and as a result, the noise voltage generated in the smoothing capacitor is canceled out.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例に従って説明する。第1図に、本
発明の第1の実施例を示す。第1図はスイッチング電源
の入力平滑回路に本発明を適用した一例である。
Hereinafter, the present invention will be explained according to examples. FIG. 1 shows a first embodiment of the invention. FIG. 1 is an example in which the present invention is applied to an input smoothing circuit of a switching power supply.

第1図の動作について以下、簡単に説明する。The operation shown in FIG. 1 will be briefly explained below.

■の交流入力電源は整流ダイオード2により整流され、
本発明の回路3によって交流分が除去され直流電圧とな
ってトランス13及びトランジスタ14に印加される。
■The AC input power is rectified by rectifier diode 2,
The circuit 3 of the present invention removes the alternating current component, converts it into a direct current voltage, and applies it to the transformer 13 and transistor 14.

トランジスタ14はベースに印加される矩形波信号電圧
によってスイッチング動作をし、トランス13の1次巻
線に矩形波電圧を印加する。それによってトランス13
の2次巻線に誘起した電圧を整流平滑回路15によって
整流平滑し、直流出力電圧v0を得るものである。
The transistor 14 performs a switching operation in response to a rectangular wave signal voltage applied to its base, and applies a rectangular wave voltage to the primary winding of the transformer 13. Thereby trance 13
The voltage induced in the secondary winding is rectified and smoothed by a rectifying and smoothing circuit 15 to obtain a DC output voltage v0.

本実施例では、トランス13に印加される電圧が整流ダ
イオード2から出力される電圧の交流成分よって変化し
、直流出力電圧V0にその交流成分が出力されるのを軽
減する。また、本実施例ではトランジスタ14のスイッ
チング動作によって発生するノーマルモードノイズが、
ダイオード2を通じて交流入力電源1に伝達するのを本
発明の回路3によって防止する。
In this embodiment, the voltage applied to the transformer 13 changes depending on the alternating current component of the voltage output from the rectifier diode 2, and the output of the alternating current component to the direct current output voltage V0 is reduced. Furthermore, in this embodiment, the normal mode noise generated by the switching operation of the transistor 14 is
The transmission through the diode 2 to the AC input power source 1 is prevented by the circuit 3 of the invention.

次にその動作について第2図を用いて詳細に説明する。Next, the operation will be explained in detail using FIG. 2.

第2図は本発明の回路3を等価的に示したものであり、
記号は第1図と共通である。図中の矢印は電圧の瞬時値
を意味し、矢印の方向を電圧の極性とする。また図中に
示すインダクタンスの黒丸は発生する電圧の極性を意味
する。また−瓜にコンデンサ10は等価容量・12と直
列に接続される等個直列インピーダンス11とで表わさ
れる。
FIG. 2 shows an equivalent circuit 3 of the present invention,
The symbols are the same as in Figure 1. The arrow in the figure means the instantaneous value of the voltage, and the direction of the arrow is the polarity of the voltage. Furthermore, the black circle of inductance shown in the figure means the polarity of the generated voltage. Furthermore, the capacitor 10 is represented by an equivalent capacitance 12 and an equal series impedance 11 connected in series.

第2図において、交流電圧V11が印加されると第1の
インピーダンス素子4に電圧v4が発生し第3のインピ
ーダンス素子10には■1゜が発生しVll−Va +
V1o  +++++++++++ (1)として表わ
される。また電圧■4は第1のインダクタンス6と第2
のインダクタンス7の磁気的な結合によるトランス作用
によって、第2のインピーダンス素子5にはV、なる電
圧が発生する。従って電圧VI6を電圧■、で打ち消し
た電圧がv2□として現われ vtt−vl。−■5 ・・・・・・・・・・・・(2
)として表わされる。従って■1゜とV5が等しい場合
:v2.は相殺されて零となる。即ち、3の回路より出
力される交流リップル成分は零となり直流電圧のみ出力
される。その条件は、出力インピーダンスが充分に高い
と考えた場合、第3のインピーダンス素子10と第1の
インピーダンス素子4とを等価的に等しくし、第1のイ
ンダクタンス6と第2のインダクタンス7の巻数を同一
とすることで簡単に満たされる。また、この場合、イン
ピーダンス素子9は無くとも条件は成立させることがで
きる。また、■4とVIOの電圧が異なってもインダク
タンスの巻数の比を変える事により同様の効果を得るこ
とが可能でる。また、インピーダンス素子8はコンデン
サ10と等価なコンデンサを接続することにより簡単に
構成出来る。
In FIG. 2, when AC voltage V11 is applied, voltage v4 is generated in the first impedance element 4, and ■1° is generated in the third impedance element 10, resulting in Vll-Va +
It is expressed as V1o ++++++++++ (1). Also, the voltage 4 is the first inductance 6 and the second inductance 6.
Due to the transformer action due to the magnetic coupling of the inductance 7, a voltage of V is generated in the second impedance element 5. Therefore, the voltage obtained by canceling the voltage VI6 by the voltage ■ appears as v2□, which is vtt-vl. -■5 ・・・・・・・・・・・・(2
). Therefore, ■If 1° and V5 are equal: v2. are canceled out and become zero. That is, the AC ripple component output from the circuit No. 3 becomes zero, and only the DC voltage is output. The conditions are that when the output impedance is considered to be sufficiently high, the third impedance element 10 and the first impedance element 4 are made equivalently equal, and the number of turns of the first inductance 6 and the second inductance 7 is This can easily be satisfied by making them the same. Further, in this case, the condition can be satisfied even without the impedance element 9. Furthermore, even if the voltages of 4 and VIO are different, the same effect can be obtained by changing the ratio of the number of turns of the inductance. Further, the impedance element 8 can be easily constructed by connecting a capacitor equivalent to the capacitor 10.

次に、ノーマルモードノイズが■2□として発生した場
合について考える。この場合も、前述の場合と同様であ
り、VS、V4の電圧の極性を逆にして考えると、印加
した電圧V、は打ち消され、■、は零となる。この場合
第2のインピーダンス素子9を第3のインピーダンス素
子10と等価にし、インピーダンス素子8は無くとも条
件は成立する。
Next, consider the case where normal mode noise occurs as ■2□. This case is also similar to the above case, and if the polarities of the voltages VS and V4 are reversed, the applied voltage V is canceled out, and ■ becomes zero. In this case, the second impedance element 9 is made equivalent to the third impedance element 10, and the condition is satisfied even without the impedance element 8.

また、インピーダンス素子8,9.10をそれぞれ等価
的に等しくした場合、Vll側から見た回路と■2□側
から見た回路は相対となり、多方向性フィルター回路を
形成できる。
Furthermore, if the impedance elements 8, 9, and 10 are made equivalent to each other, the circuit viewed from the Vll side and the circuit viewed from the ■2□ side become relative, and a multidirectional filter circuit can be formed.

本実施例を、スイッチング電源の入力整流回路を使用し
た場合、電源入力端子に発生する雑音端子電圧について
第3図に示す。第3図から明らかなように、本発明によ
り雑音端子電圧は約10dB以上低減することが可能で
あり、本発明による効果は明らかである。
FIG. 3 shows the noise terminal voltage generated at the power supply input terminal when this embodiment uses an input rectifier circuit of a switching power supply. As is clear from FIG. 3, the noise terminal voltage can be reduced by about 10 dB or more according to the present invention, and the effects of the present invention are obvious.

本実施例によれば、少ない部品で入力平滑フィルターの
効果を高め、且つ、スイッチング電源より電源入力端子
に発生する雑音端子電圧を抑制する効果がある。
According to this embodiment, the effect of the input smoothing filter can be enhanced with a small number of components, and the noise terminal voltage generated at the power supply input terminal by the switching power supply can be suppressed.

第4図に、本発明の第2の実施例を示す。第2図はスイ
ッチング電源の出力平滑フィルターに本発明のフィルタ
ー回路を用いた場合の一例を示す。
FIG. 4 shows a second embodiment of the invention. FIG. 2 shows an example in which the filter circuit of the present invention is used as an output smoothing filter of a switching power supply.

本実施例によるリップル電圧除去の作用は前述の動作と
同様である。第4図には、−石フォワード形の方式の例
であるが、同様に、プッシュプル、ハーフ、ブリッジ形
等、他のスイッチング方式における効果も同様であるこ
とは明らかである。
The operation of ripple voltage removal according to this embodiment is similar to the operation described above. Although FIG. 4 shows an example of a forward-type switching system, it is clear that the same effect can be obtained in other switching systems such as push-pull, half-type, bridge type, etc.

本実施例によれば、スイッチング電源から直流出力電圧
に現われる低周波リップル電圧の他、制御回路の動作で
は除去不能な発振周波数による高周波リップル電圧及び
スパイクノイズを抑制する効果がある。また第1実施例
と第2実施例を同時に用いる事も可能であり、より一層
の効果がある。
According to this embodiment, in addition to the low frequency ripple voltage appearing in the DC output voltage from the switching power supply, there is an effect of suppressing the high frequency ripple voltage and spike noise due to the oscillation frequency that cannot be removed by the operation of the control circuit. It is also possible to use the first embodiment and the second embodiment at the same time, resulting in even greater effects.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、少ない部品点数で多方向性をもつ効果
の高いフィルター回路を形成でき、スイッチング電源等
の小形化、低ノイズ化に大きな効果が得られる。
According to the present invention, a multidirectional and highly effective filter circuit can be formed with a small number of parts, and a great effect can be obtained in reducing the size and noise of switching power supplies and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例、第2図は第1の実施例
を説明するための図、第3図は第1実施例の効果を示す
図、第4図は本発明の第2の実施例を示す。 (記号の説明) 1・・・入力交流電源、2・・・整流ダイオード、3・
・・本発明の回路、4・・・第1のインピーダンス素子
、5・・・第2のインピーダンス素子、6・・・第1の
インダクタンス、7・・・第2のインダクタンス、8,
9・・・インピーダンス、10・・・第3のインピーダ
ンス素子、11・・・等価直列インピーダンス、12・
・・等価容量、13・・・トランス、14・・・トラン
ジスタ、15・・・整流平滑回路、16.17・・・ダ
イオード、18 ・・・チョークコイル、Vi+Vo、
Vz、Vt、 vS、 Vto。 VZZ・・・電圧。 第2図 第3図 周波数(にHz) 第4図
Fig. 1 is a diagram showing the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram for explaining the first embodiment, Fig. 3 is a diagram showing the effect of the first embodiment, and Fig. 4 is a diagram for explaining the first embodiment. A second example is shown. (Explanation of symbols) 1... Input AC power supply, 2... Rectifier diode, 3...
... Circuit of the present invention, 4... First impedance element, 5... Second impedance element, 6... First inductance, 7... Second inductance, 8,
9... Impedance, 10... Third impedance element, 11... Equivalent series impedance, 12...
... Equivalent capacitance, 13 ... Transformer, 14 ... Transistor, 15 ... Rectifier and smoothing circuit, 16.17 ... Diode, 18 ... Choke coil, Vi + Vo,
Vz, Vt, vS, Vto. VZZ...voltage. Figure 2 Figure 3 Frequency (in Hz) Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電力を供給する入力端子と電力を出力する出力端子
を有するフィルター回路において、少なくとも、第1の
インダクタンスを有する第1のインピーダンス素子と、
少なくとも第2のインダクタンスを有する第2のインピ
ーダンス回路が直列に接続され、前記第1のインピーダ
ンス素子と、前記第2のインピーダンス素子との接続点
に少なくとも1つのコンデンサを有する第3のインピー
ダンスが接続され、前記第1のインダクタンスと、前記
第2のインダクタンスを磁気的に結合したことを特徴と
するフィルター回路。 2、特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、フィル
ター回路は交流を整流した電力が供給されるものであり
、前記の整流した電力を平滑する平滑コンデンサと上記
第3のインピーダンス素子のコンデンサを共有したこと
を特徴とするフィルター回路。 3、特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、第1の
インダクタンスと第2のインダクタンスは、第3のイン
ピーダンス素子に発生した交流電圧を打ち消す極性に磁
気的結合したことを特徴とするフィルター回路。 4、特許請求の範囲第3項記載のものにおいて、第1の
インピーダンス素子と第2のインピーダンス素子は、少
なくとも一方が、第3のインピーダンス素子と等価なイ
ンピーダンスを持ち、第1のインダクタンスの巻数と第
2のインダクタンスの巻数を等しくしたことを特徴とす
るフィルター回路。 5、特許請求の範囲第4項記載の第1のインピーダンス
素子及び第2のインピーダンス素子の少なくとも一方は
容量性のインピーダンス素子によって構成することを特
徴としたフィルター回路。
[Claims] 1. In a filter circuit having an input terminal for supplying power and an output terminal for outputting power, at least a first impedance element having a first inductance;
A second impedance circuit having at least a second inductance is connected in series, and a third impedance circuit having at least one capacitor is connected to a connection point between the first impedance element and the second impedance element. , A filter circuit characterized in that the first inductance and the second inductance are magnetically coupled. 2. In the filter circuit described in claim 1, the filter circuit is supplied with rectified alternating current power, and includes a smoothing capacitor for smoothing the rectified power and a capacitor of the third impedance element. A filter circuit featuring shared features. 3. The filter circuit according to claim 1, characterized in that the first inductance and the second inductance are magnetically coupled to have a polarity that cancels out the alternating current voltage generated in the third impedance element. . 4. In the device described in claim 3, at least one of the first impedance element and the second impedance element has an impedance equivalent to that of the third impedance element, and the number of turns of the first inductance is equal to the number of turns of the first inductance. A filter circuit characterized in that the number of turns of the second inductance is equal. 5. A filter circuit characterized in that at least one of the first impedance element and the second impedance element according to claim 4 is constituted by a capacitive impedance element.
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