JPS63501679A

JPS63501679A - 切換回路用のｒｆｉ抑圧技術

Info

Publication number: JPS63501679A
Application number: JP61505488A
Authority: JP
Inventors: タイラー，ロバート　ローソン
Original assignee: アメリカン　テレフオン　アンドテレグラフ　カンパニ−
Priority date: 1985-10-21
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1988-06-23
Also published as: ES2003395A6; WO1987002532A1; EP0243403B1; US4625270A; DE3671816D1; CA1275440C; EP0243403A1

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】切換回路用のＲＦＩ抑圧技術衾盟Ω分野この発明は高周波スイッチング回路に関し、特に、無線周波数干渉（ＲＦＩ）の制御と、高周波切換により発生されるＲＦ主電流ふく財物の抑圧に関する。この発明は、特に、入出力リード線の共通モード導入電雑音を減少又は制限し、従って、結果として生じるふく財物を減少させるために、接地点への漏洩電波及び切換電源の連絡リード線の広帯域ＲＦ電流を制限することに関する。

尺盟Ω背景切換電源は、高効率と理論電力密度の利点（即ち、小さい装置が理論的に多量の電力を処理することができる）のために多くの電力処理の用途面における好適な具体例である。１ミリ秒よりも少ない時間で導通と非導通との間を交互に遷移する切換装置の使用によって電力処理は達成されるので、無線周波数の高調波信号が発生される。

これらの無線周波数信号は切換電源の実際の物理的償域の内外の両方で、複数の回路網の回路又は閉じた回路ループに流れる。これらの回路は、電源内の実際の容量及び寄生容量（フィルタ・コンデンサ、ヒートシンク対電力トランジスタの容量、変圧器巻線容量、対地配線容量、及び主な他の寄生容量）の迅速な充放電によって接続された回路をかなり含む、これらの回路は又アンテナとして作用し、そして、これらの循環するＲＦ主電流応答して電磁エネルギを放射する入出力の連絡リード線を含んでいる。この放射エネルギは他の電気装置に干渉するばかりでなく、この放射エネルギとＲＦ主電流種々の法定取締り基準によって特定の限界以下に維持されなければならない。

これらのＲＦ主電流ふく財物（ＲＦＩ）を抑圧する最もありふれた技術は、これらの電流を減少するために、電源の入出力リード線に低域フィルタを配置することである。雑音は電源の全てのリード線へ放射されるので、これらのフィルタは電源に出入する全ての個々のリード線を包囲して普通及び共通モードの雑音電流の両方を減衰さぜるように動作しなければならない、これらのフィルタ回路は不幸にも電源回路パッケージ全体のサイズ、重量及び費用をかなり増大し、そして、又、その全体効率を下壁坊Ω！約切換型電源の場合に、ＲＦ循環電流、漏洩電流、及び結果として生じるＲＦＩふく財物は、発生されたＲＦ雑音を特に発生された中和信号で打ち消すことによってかなり減少される。１つの実施例では、このＲ，Ｆ電流は電力変圧器に付加された巻線によって、及び、付加された関連容量によって共通モードによる導入ＲＦＩを打ち消すことによって抑圧される。又１つの実施例では、電力トランジスタの一次巻線は、この−次巻線と磁気結合の打ち消し巻線と直列接続されている。この打ち消し巻線は寄生容量を介して接地点への一次巻線のＲＦ主電流対抗する電圧を発生し、そして、そのＲＦ主電流、装置の接地点に入り、そして、電源に接続されたＡＣ線と中立幹線を介して帰還するのを防止するように動作する。

又、中和コンデンサが回路に加えられで寄生容量の電圧を直接中和し、そして、高周波電流を抑圧できるようにしている。この構成により、より小さなフィルタ・コンデンサの使用が可能になり、従って、装置の接地点へ流れる可能性のある漏洩電流を急激に減少させる。

※血の簡単主説里第１図はシングツいエンデッド切換型電源の高周波モデルの構成図であり、第２図は望ましくないＲＦＩ源を抑圧するために、この発明の原理により改造されたシングル・エンデッド切換型電源の高周波モデルの構成図であり、第３図は寄生容量を介して一次巻線から接地点へ結合されるＲＦＩ電流を打ち消すために、この発明の原理に従って設計されたシングル・エンデッド切換型電源の構成図であり、第４図は電力切換回路の一次側及び２次側の両方のＲＦＩ電流を打ち消すために、この発明の原理を具体化する回路を含むシングツいエンデッド切換型電源の構成図でく財物を示す規制曲線のグラフである。

肛廻皇説男よ’Ｊｍ著なＲＦＩ共通モード電流路を考慮するために有用なシングル・エンデッド切換型電源の高周波ＡＣモデルの構成図は第１図に開示されている。共通モードのＲＦｌは予想されるので、入力部２０は、整流入力リード線と中立リード線を組合せた単一の導体として記号的に示しである。１次切換ループは電力スイッチ１０、電力変圧器１５の一次巻線１６と、低抵抗ＡＣ信号通路と考えることができる電池１４よりなるＡσ電汝路である。二次巻線１７は整流ダイオード２２．フィルタ・コンデンサ２３を介して出力共通リード線２４に接続されている。制御回路３０は周期的に電力スイッチ１０をオンとオフに駆動する。

主ＲＦ電流源は、制御回路３０によって周期的に駆動される電力トランジスタｌＯの高周波切換によって生じる。この切換による大きな遷移電圧変化によって発生される電流は、第１図に点線で示した、寄生又は漂遊コンデンサ１８と２９、及び又第１図に示しであるフィルタ・コンデンサ２６と２５を流れる電流によって装置の接地点２１に結合される。寄生又は漂遊コンデンサ１８は電力変圧器１５の一次巻線１６と二次巻線１７との間の等価な一括漂遊コンデンサを表わす。

寄生コンデンサ２９は装置の接地点２１に対し一次巻線１６を結合する等価な一括漂遊容量を表わし、そして、図示のように、コレクタを装置の接地点に結合した電力切換トランジスタの頭部のシンク取り付は容量の寄生コンデンサ１９と並列となっている。コンデンサ２５は、共通モードのＲＦＩが出力リード線より流出しないように加えられたフィルタ・コンデンサである。これらの漂遊容量及びフィルタ容量は発生したＲＦ主電流装置の接地点に結合するための準備された導通路となる。

フィルタ会コンデンサ２５は装置の接地点２１に対して入力線２０を結合している。このコンデンサ２５は入力リード線２０と装置の接地リード線２１からのＲＦ主電流遮断するように値が増加すると、このコンデンサ２５は自動的により多くの漏洩電流（その値はしばしば標準規約を越える）を装置の接地点に導く、然しなから、コンデンサの値を減少すると回路の連絡リード線により多くのＲＦ主電流生じて、ＲＦＩ問題が生じる。

望ましくないＲＦ主電流除去するための特定の構成は、第１図に示した概念的な図式モデルに適用されるので、第２図では図式的に示しである。この特定の構成は補助変圧器巻線１３６と、これに関連する付加コンデンサ１３ｇと１３９を利用して、回路の一次側の電力切換装置１００の高周波切換によって生じる高調波電圧に原因する。装置の接地点１２１からＡＣ入力線と中立線１２０へのＲＦ主電流流れを防止する。

付加の変圧器巻線１３６は、−次巻線１６と、図示のように指定の巻線極性で直列接続されている。コンデンサ１３９は変圧器巻線１３６を装置の接地点１２１へ結合するように加えである。第２のコンデンサ１３８は巻線１３６とコンデンサ１３９の接続点を出力点１２４へ結合するように加えである。−次側で接地点への望ましくないＲＦ主電流有効に打ち消すためには、次の関係が与えられるべきである、ＮＩ　ＣＩ　＝Ｎ２　Ｃ２ここでＮ１は巻線１１６の巻数であり、Ｎ２は巻線１３６の巻数であり、ＣＩは、コンデンサ１１９と１２９により示されるように、接地点への一次巻線と、接地点へのヒートシンクの取り付は部の容量の並列組合せの値であり、そして、Ｃ２はコンデンサ１３９の容量を表わす。

動作において、巻線１３６は、望ましくないＲＦ主電流発生する電圧とほぼ等しい逆の電圧を発生する電圧源として動作する。コンデンサ１３９は寄生又は漂遊容量１１９と組み合わさってその２つの対抗する電圧を等しく分割して電流を中和する。この中和装置は、巻線１１６と１３６の電圧がほぼ同位相である周波数範囲内で有効である。この同一の打ち消し装置は任意の付加の望ましくないＲＦ回路を打ち消すように拡張することができる。コンデンサ１３８は巻線１３６に直列に加えられて一次巻線対二次巻線の漂遊容量１１８により結合される電流を中和し、従って、装置の接地点に対して出力回路を浮動状態にすることができ、ＲＦＩ電流は接地点にほとんど流れなくなる。これにより、出力フィルタ回路における大きなバイパス・コンデンサの必要がなくなる。

第３図には、装置の接地点への望ましくないＲＦ主電流打ち消すための回路を備えた電力列の非直結切換器型電源が略図で示しである。入力リード線３０１と３０２に加えられるＡＣ線信号は余波整流器３０５により整流されて電力スイッチのカスコード接続対を介して接続されている。その第１の電力スイッチは共通ベース拳モードで接続されたダーリントン接続対のトランジスタ３１０と３１１を有している。その第２のスイー２チは共通エミッタ・モードで電力変圧器３１５の一次巻線３１６に結合されたＭＯ３ＦＥＴ３２０を有している。このダーリントン接続は当技術分野で公知のべ電力・クランプを介して駆動されるので、詳細には開示しない、ＭＯ３ＦＥＴ３２０の駆動回路も従来型のものであるのでこれ以上説明は必要ないものと考える。この組合せは切換速度と電力取扱容量の増加の両方を達成するに適している。この電源の動作は第３図の構成図から当業者により容易に理解されると考えられるので、これ以上の説明は不必要と考える。出力は二次＠線３１７から得られる。

補助巻線３３６は一次巻線３１６と磁気結合されると共にこの一次巻線に直列に接続されている。コンデンサ３３９は巻線３３６を装置の接地点３２１へ接続している。＃３線３３６は、巻線３１６における電圧に等しい大きさで逆位相の電圧を発生するように極性を与えられている。直列のコンデンサ３３９は一次巻線３１６から装置の接地点への漂遊容量に生じる電圧に対抗し、そして、これを中和する電圧を記憶する。この補助回路は電源と関連して動作してＲＦ主電流中和し、そして、装置の接地点へのその電流の循環を防止し、更に、より低い周波数の漏洩電流を減少させる。

第４図に示したように、他の切換型電源は、−次＠線と電力トランジスタの取伺部から装置の接地点２１へ寄生コンデンサ４．１９を介し、そして、−次巻線４１６から二次巻線４１７コンデンサへ寄生４１８を介して流れるＲＦ主電流中和するために付加した中和回路を有している。

端子４０１と４０２の入力電力は整流器フィルタ４．０３と線４０４を介し、− 次巻線４１６と電力スイッチ４１０を通る。電力スイッチ４１０は駆動トランジスタ４２０を介して制御回路４３０により駆動されて入力電力に周期的に一次＠綿４１６を結合し、そして、電力巻線４１５を通して出力負荷４２５へ電力の移送を可能にする。

電力スイッチ４１０の切換動作により、装置の接地点４２１と二次巻線４１７に、それぞれ漂遊容量４１９と４１８により結合される高周波過渡分が発生される。これらの過渡分による電流は１本発明により、巻線４１６に発生された電圧波形に等しいが逆の電圧波形を発生する補助巻線４３６を加え、そして、回路の一次側と２次側の両方の過渡的な応答接地電波を中和するための２つの電圧平衡コンデンサ４３８と４３９を付加することによって中和される。

第４図の回路の発生されたＲＦＩは第５図のグラフでのＶＤＥ基準と比較される。

点線５０１は、ＶＤＥ基準により許されるＲＦＩの限界を示し、そして１発生されたＲＦＩの振幅は種々の周波数の曲！！５０２により示されている。明らかに、ｌ０ＫＨ２ないしＩＭＨｚの周波数範囲にわたるＲＦＩのピーク値はだいたい線５０１の許容限界値以下である。これらの値は、複雑なＲＦＩフィルタ回路を使用する場合でも通常の予想される値と比較して低い。

ＦＩ６．３ＦＩ６．５１ｎ兼数（）’１ｆｈ）国際調査報告ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲτ０ＮＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＡＭ’ＬｒＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ、　ＰＣＴ／ＵＳ　８６１０２０５７　（ＳＡ　１４８６１）

Claims

【特許請求の範囲】１．エネルギ源を受けるための入力手段（１２０）、少なくとも第１の変圧器巻線（１１６）を有する電力変圧器（１１５）、この第１の変圧器巻線に対して前記入力手段を結合する電力スイッチ（１１０）、前記電力変圧器に結合された出力手段（１２４）、前記電力スイッチを装置の接地点に結合する第１の寄生容量（１２９）と、前記第１の変圧器巻線を装置の接地点に結合する第２の寄生容量（１１９）、装置の接地点への前記第１と第２の寄生容量を流れる電流を抑圧するための手段を有している切換型電源であって、前記電流を発生する切換過渡電圧に等しく、且つ、これとば逆の打ち消し電圧を発生するための電圧源（１３６）、及び、前記第１と第２の寄生容量を通る電流を打ち消すための中和容量（１３９、１３８）を有することを特徴とする切換型電源。２．請求の範囲第１項に記載の切換型電源であって、前記電圧源は、前記第１の変圧器巻線と直列に接続されると共に、前記電力変圧器に磁気結合された補助巻線を有し、この補助巻線は前記第１の変圧器巻線により発生される磁束に原因して前記補助巻線における電圧が前記第１の変圧器巻線の電圧とほ直列で逆になるような巻線方向を有している切換型電源。３．請求の範囲第２項に記載の切換型電源であって、前記中和容量は前記補助巻線を装置の接地点に結合する少なくとも第１のコンデンサ（１３９）を有している切換型電源。４．請求の範囲第３項に記載の切換型電源であって、Ｎ１が前記第１の変圧器巻線の巻数であり、Ｎ２が前記補助巻線の巻数であり、Ｃｐ１が前記第１の変圧器巻線の容量に対する装置の接地点の寄生容量であり、及び、Ｃｎ１が前記第１のコンデンサの容量であるとした場合、前記第１の変圧器巻線と前記補助巻線との巻線比と、前記第１の寄生容量と前記第１のコンデンサの容量比が、次の関係Ｎ１／Ｎ２＝Ｃｐ１／Ｃｎ１に従う切換型電源。５．請求の範囲第４項に記載の切換型電源であって、前記中和容量が更に，前記補助巻線と前記第１のコンデンサを共に接続するノードを前記出力手段の共通リード線に結合する第２のコンデンサ（１３８）を更に有し、このコンデンサは一次巻線から二次巻線への電流を中和するように動作する切換型電源。６．請求の範囲第５項に記載の切換型電源であって、前記補助巻線は前記第１の変圧器巻線に密結合されている切換型電源。