WO2023189490A1 - ノイズ低減機能部品を備えたスイッチング電源装置 - Google Patents

ノイズ低減機能部品を備えたスイッチング電源装置 Download PDF

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WO2023189490A1
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inductor
input
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達也 細谷
寛之 高辻
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
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    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H7/09—Filters comprising mutual inductance

Definitions

  • the present invention relates to a power supply device having a noise source such as a switching element of a power conversion circuit.
  • EMI noise mainly consisting of common mode noise current is generated due to the switching operation in the power conversion circuit, which may cause electromagnetic interference problems.
  • the power supply device described in Patent Document 1 connects a common mode noise coil and a Y capacitor to the input side and output side of a power conversion circuit.
  • an object of the present invention is to provide a compact power supply device that can reduce heat generation and power loss in noise reduction functional components and suppress EMI noise.
  • the power supply device of the present invention includes a configuration in which an input DC power supply, a first noise reduction functional component, and a power conversion circuit are connected.
  • the power conversion circuit includes an input capacitor, a switching element, an output rectifier circuit, and an output capacitor connected to a load.
  • the first noise reduction functional component includes a pair of first and second input terminals, and a pair of first and second output terminals.
  • the first noise reduction functional component includes a first inductor and a second inductor connected in series to a first current line connecting the first input terminal and the first output terminal, and a node between the first inductor and the second inductor.
  • the second capacitor is a through-type capacitor having at least three terminals: a first terminal, a second terminal, and a third terminal.
  • a first terminal is connected to the second inductor, a second terminal is connected to the first output terminal, and a third terminal is connected to the second output terminal.
  • the first inductor and the first capacitor form a first filter, and the second inductor and second capacitor form a second filter.
  • the first filter, the second filter, and the power conversion circuit form a first noise balancing circuit that cancels out and balances the switching noise currents generated in the switching elements in two or more frequency bands.
  • the above configuration suppresses leakage of noise current from the first noise smoothing circuit to the outside, and the various noise currents flowing in the first noise balancing circuit cancel each other out at the noise generation source. and equilibrated. This greatly reduces noise conducted or radiated from the power supply.
  • the power supply device of the present invention includes a configuration in which an input DC power supply, a second noise reduction functional component, and a power conversion circuit are connected.
  • the power conversion circuit includes an input capacitor, a switching element, an output rectifier circuit, and an output capacitor connected to a load.
  • the second noise reduction functional component connects a third input terminal and a fourth input terminal as a pair, a third output terminal and a fourth output terminal as a pair, and a third input terminal and a third output terminal.
  • a third inductor and a fourth inductor connected in series to the three current lines, a node between the third inductor and the fourth inductor, and a fourth current line connecting the fourth input terminal and the fourth output terminal.
  • the fourth capacitor is structurally a feed-through capacitor having at least three terminals: a first terminal, a second terminal, and a third terminal, and the first terminal is connected to the fourth inductor, and the second terminal is connected to the third output terminal. and the third terminal is connected to the fourth output terminal.
  • the third inductor and the third capacitor form a first filter
  • the fourth inductor and fourth capacitor form a second filter.
  • the first filter, the second filter, and the power conversion circuit form a second noise balancing circuit that cancels out and balances the switching noise currents generated in the switching elements in two or more frequency bands.
  • the above-described configuration suppresses leakage of noise current from the second noise smoothing circuit to the outside, and the various noise currents flowing in the second noise balancing circuit cancel each other out at the noise generation source. and equilibrated. This greatly reduces noise conducted or radiated from the power supply.
  • FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a power supply device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A, 2B, and 2C are diagrams showing an example of the structure of the power supply device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view showing an arrangement pattern of each component of the noise reduction functional component according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the frequency characteristics of insertion loss of the noise reduction functional component.
  • FIG. 5 is a graph showing the frequency characteristics of the noise level of the configuration of the present application and the comparative configuration.
  • FIG. 6(A) is a graph showing the noise level frequency characteristics of the comparative configuration in the AM frequency band and the configuration of the present invention, and FIG.
  • FIG. 6(B) is a graph showing the frequency characteristics of the noise level of the comparative configuration in the FM frequency band and the configuration of the present invention. It is a graph showing frequency characteristics.
  • FIG. 7 is a graph showing the noise level frequency characteristics of the comparative configuration and the configuration of the present application in the UHF frequency band.
  • FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a power supply device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a power supply device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing the frequency characteristics of insertion loss of the noise reduction functional component.
  • FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a power supply device according to a first embodiment of the present invention.
  • the power supply device 10 includes a DC power supply 90, a noise reduction functional component 20, and a power conversion circuit 30.
  • the noise reduction functional component 20 corresponds to the "first noise reduction functional component" of the present invention.
  • the input terminal of the noise reduction functional component 20 is connected to a DC power supply 90.
  • the output terminal of the noise reduction functional component 20 is connected to the input terminal of the power conversion circuit 30.
  • An output terminal of the power conversion circuit 30 is connected to a load 99.
  • the noise reduction functional component 20 includes a first input terminal P11, a second input terminal P12, a first output terminal P21, and a second output terminal P22.
  • the first input terminal P11 is connected to the positive electrode of the DC power supply 90.
  • the second input terminal P12 is connected to the negative electrode of the DC power supply 90.
  • the first output terminal P21 is connected to the positive input terminal of the power conversion circuit 30, and the second output terminal P22 is connected to the negative input terminal of the power conversion circuit 30.
  • the noise reduction functional component 20 includes an inductor L21, an inductor L22, an inductor L23, a capacitor C21, and a capacitor C22.
  • Inductor L21, inductor L22, and inductor L23 correspond to the "first inductor”, “second inductor”, and “fifth inductor” of the present invention, respectively.
  • Capacitors C21 and C22 correspond to the "first capacitor” and “second capacitor” of the present invention, respectively.
  • the noise reduction functional component 20 includes a first input terminal P11 and a second input terminal P12 as a pair, a first output terminal P21 and a second output terminal P22 as a pair, a first current line 21, and a second current line 22.
  • the first current line 21 connects the first input terminal P11 and the first output terminal P21.
  • the second current line 22 connects the second input terminal P12 and the second output terminal P22.
  • the inductor L21 and the inductor L22 are connected in series to the first current line 21.
  • One terminal of the inductor L21 is connected to the first input terminal P11, and the other terminal of the inductor L21 is connected to one terminal of the inductor L22.
  • the other terminal of the inductor L22 is connected to the first output terminal P21.
  • the capacitor C21 is connected to the node between the inductor L21 and the inductor L22 on the first current line and the second current line 22.
  • the capacitor C22 is connected to a portion of the first current line 21 between the inductor L22 and the first output terminal P21 and the second current line 22. More specifically, the capacitor C22 includes a first terminal T1, a second terminal T2, and a third terminal T3. The first terminal T1 is connected to the inductor L22, and the second terminal T2 is connected to the first output terminal P21. The third terminal T3 is connected to the second current line 22.
  • the inductor L23 is connected in series to the second current line 22. More specifically, one terminal of the inductor L23 is connected to the second input terminal P12, and the other terminal of the inductor L23 is connected to the node where the capacitor C21 is connected to the second current line 22.
  • the noise reduction functional component 20 forms a first filter with the inductors L21 and L23 and the capacitor C21, and forms a second filter with the inductor L22 and the capacitor C22.
  • the inductor L23 can also be omitted.
  • Power conversion circuit 30 includes an input capacitor C31, a switching element Q31, a rectifying element D31, an inductor L30, and an output capacitor C32.
  • the input capacitor C31 is connected between the positive input terminal and the negative input terminal of the power conversion circuit 30.
  • the switching element Q31 is a switching element for power conversion, and is, for example, a p-channel MOSFET.
  • the source is connected to a positive side wiring line connected to the positive side input terminal. At this time, the source of the switching element Q31 is connected closer to the positive output terminal than the node of the input capacitor C31 in the positive wiring line.
  • the rectifying element D31 is a rectifying element for power conversion.
  • the cathode of rectifying element D31 is connected to the drain of switching element Q31.
  • the anode of the rectifying element D31 is connected to the negative side wiring line that connects the negative side input terminal and the output side input terminal of the power conversion circuit 30. Note that the rectifying element D31 can be replaced with a switching element.
  • One terminal of the inductor L30 is connected to a node between the switching element Q31 and the rectifying element D31.
  • the other terminal of inductor L30 is connected to the positive output terminal of power conversion circuit 30.
  • the output capacitor C32 is connected between the positive output terminal and the negative connection terminal.
  • FIGS. 2A, 2B, and 2C are diagrams showing an example of the structure of the power supply device according to the first embodiment of the present invention.
  • 2(A) is a top view
  • FIG. 2(B) is a side view
  • FIG. 2(C) is a bottom view.
  • the DC power source 90 is, for example, a battery having a rectangular parallelepiped-shaped housing.
  • the noise reduction functional component 20 and the power conversion circuit 30 are chip-type electronic components.
  • the load 99 is shown in a shape having a rectangular parallelepiped casing, but any shape that can be mounted on the circuit board 80 may be used. Not limited to.
  • the power supply device 10 includes a circuit board 80.
  • Circuit board 80 has a first surface 801 and a second surface 802.
  • a first surface 801 of the circuit board 80 has a DC power supply 90, a noise reduction functional component 20, a power conversion circuit 30, a land electrode for mounting a load 99, and a plurality of electrode patterns 81, 82, 83. It is formed.
  • a ground electrode pattern 800 is formed on the second surface 802 of the circuit board 80 .
  • the noise reduction functional component 20 is placed between the DC power supply 90 and the power conversion circuit 30.
  • Power conversion circuit 30 is arranged between noise reduction functional component 20 and load 99.
  • DC power supply 90, noise reduction functional component 20, power conversion circuit 30, and load 99 are mounted on respective land electrodes formed on first surface 801 of circuit board 80.
  • the positive terminal of the DC power supply 90 and the first input terminal P11 of the noise reduction functional component 20 are electrically connected by the electrode pattern 81 formed on the first surface 801.
  • the first output terminal P21 of the noise reduction functional component 20 and the positive input terminal of the power conversion circuit 30 are connected by an electrode pattern 82 formed on the first surface 801. At this time, the first output terminal P21 and the positive terminal of the input capacitor C31 of the power conversion circuit 30 are connected to other circuit components (passive electronic components and connected without electrical connection to active electronic components).
  • the positive output terminal of the power conversion circuit 30 and the first terminal of the load 99 are connected by an electrode pattern 83 formed on the first surface 801.
  • the negative terminal of the DC power supply 90, the second input terminal P12 and the second output terminal P22 of the noise reduction functional component 20, the negative input terminal and the negative output terminal of the power conversion circuit 30, and the second terminal of the load 99. is connected to the ground electrode pattern 800 on the second surface 802 through a through-hole via conductor THV formed on the circuit board 80.
  • the second output terminal P22 and the negative terminal of the input capacitor C31 of the power conversion circuit 30 are connected to other circuit components (passive electronic components, connected without electrical connection to active electronic components).
  • FIG. 3 is a plan view showing an arrangement pattern of each component of the noise reduction functional component according to the first embodiment of the present invention.
  • the noise reduction functional component 20 includes a casing 200 that is rectangular in plan view. Inductor L21, inductor L22, inductor L23, capacitor C21, and capacitor C22 are housed in housing 200. Furthermore, the first input terminal P11, the second input terminal P12, the first output terminal P21, and the second output terminal P22 are partially inside the housing 200 and exposed on the bottom surface of the housing 200. Further, the noise reduction functional component 20 includes a first conductor 210, a second conductor 220, and a ground metal 290.
  • Capacitor C21 is a chip type capacitor having external electrodes at both ends of capacitor C21.
  • capacitor C21 is a multilayer ceramic capacitor.
  • Capacitor C22 is a through-type capacitor.
  • the first conductor 210 connects the first input terminal P11 and the first output terminal P21.
  • Inductor L21 and inductor L22 are connected in series to first conductor 210.
  • One terminal of the capacitor C21 is connected to the first conductor 210, and the other terminal of the capacitor C21 is connected to the second conductor 220.
  • Inductor L22 is connected in series to second conductor 220.
  • the capacitor C22 has a penetrating cavity, into which the first conductor 210 is inserted. One opening from the cavity in the first conductor 210 becomes the first terminal T1, and the other opening becomes the second terminal T2. The outer surface conductor of the casing in which the cavity is formed becomes the third terminal T3. The third terminal T3 is connected to the second conductor 220.
  • the earth metal 290 is a flat plate.
  • the other terminal of capacitor C21, the third terminal T3 of capacitor C22, and second conductor 220 are connected to ground metal 290 by a conductive bonding material such as solder.
  • the noise reduction functional component 20 has the following characteristics by having the above-described circuit configuration and structure.
  • FIG. 4 is a graph showing the frequency characteristics of insertion loss of the noise reduction functional component.
  • the noise reduction functional component 20 includes a first filter and a second filter, as shown in the circuit configuration described above.
  • the first filter and the second filter are formed as filters having different pass characteristics and attenuation characteristics.
  • the first filter can be set as a low frequency filter and the second filter can be set as a high frequency filter.
  • the noise reduction functional component 20 has a circuit configuration in which a first filter and a second filter having different frequency characteristics are connected in series.
  • insertion loss is suppressed in the DC region, and a desired level of insertion loss can be obtained in a specific frequency band.
  • the specific frequency band is two or more frequency bands generated by the power conversion switching element Q31 of the power conversion circuit 30, and includes, for example, an AM frequency band (a frequency band of several hundred kHz) and an FM frequency band (a frequency band of several hundred kHz). 10MHz).
  • the specific frequency band may include a UHF frequency band (several 100 MHz) as a component.
  • the capacitor C22 is a feed-through capacitor, the filter characteristics of the second filter are improved, and the insertion loss characteristics are improved.
  • the power supply device 10 can reduce noise having the above-described first filter, second filter, and ground metal.
  • a noise balancing circuit can be formed by the reduction functional component 20 and the power conversion circuit 30. Thereby, the noise current in the specific frequency band leaking from the input side of the power conversion circuit 30 to the DC power supply 90 is suppressed, and the noise currents flowing in the noise balancing circuit cancel each other out. That is, the various noise currents flowing in the noise balancing circuit are balanced by canceling each other out at the noise generation source. This greatly reduces noise conducted or radiated from the power supply.
  • FIG. 5 is a graph showing the frequency characteristics of the noise level of the configuration of the present application and the comparative configuration.
  • FIG. 6(A) is a graph showing the noise level frequency characteristics of the comparative configuration in the AM frequency band and the configuration of the present invention
  • FIG. 6(B) is a graph showing the frequency characteristics of the noise level of the comparative configuration in the FM frequency band and the configuration of the present invention. It is a graph showing frequency characteristics.
  • FIG. 7 is a graph showing the noise level frequency characteristics of the comparative configuration and the configuration of the present application in the UHF frequency band.
  • the comparative configuration is a configuration that does not include the noise reduction functional component 20 of the present application.
  • FIG. 6(A), FIG. 6(B), and FIG. 7 by providing the configuration of the present application, the noise level in the AM frequency band, FM frequency band, and UHF frequency band can be reduced.
  • the power supply device 10 can suppress the switching frequency noise (EMI noise) of the switching element radiated to the outside from the power supply device 10. Furthermore, the power supply device 10 can realize a simple circuit configuration. Further, since there is no need to use a large common mode choke coil, it is possible to realize a small, inexpensive, and highly efficient power supply device 10. That is, the power supply device 10 can realize a small-sized switching power supply device that can reduce heat generation and power loss in the noise reduction functional components, offset noise generation at the noise generation source, and suppress EMI noise. In particular, it is effective for switching power supplies such as electric vehicles, which are difficult to ground to earth potential due to movement, while suppressing heat generation and power loss in noise reduction function components. The generation of mode noise current can be reduced.
  • EMI noise switching frequency noise
  • the power supply device 10 can further improve the noise suppression effect by having the following configuration.
  • the line length between the first output terminal P21 and the second output terminal P22 of the noise reduction functional component 20 and the input capacitor C31 of the power conversion circuit 30 is the same as the line length between the input capacitor C31, the switching element Q31, and the rectifying element D31. It is longer than the line length to the terminal connected to capacitor C31. This improves the noise current canceling effect, and the power supply device 10 can suppress radiation noise (EMI noise).
  • EMI noise radiation noise
  • the capacitor C22 may be a 4-terminal feedthrough capacitor (4-terminal component).
  • a four-terminal feedthrough capacitor for example, two electrode patterns are formed with the first conductor 210 placed between them, and a lead-out wiring electrode is formed on each of these two electrode patterns. Bye. These two electrode patterns correspond to the third and fourth terminals in a four-terminal feedthrough capacitor.
  • FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a power supply device according to a second embodiment of the present invention.
  • the power supply device 10A according to the second embodiment differs from the power supply device 10 according to the first embodiment in the connection manner of the noise reduction functional component 20A and the power conversion circuit 30.
  • the other configuration of the power supply device 10A is the same as that of the power supply device 10, and the description of the similar parts will be omitted.
  • the power supply device 10A includes a noise reduction functional component 20A.
  • the noise reduction functional component 20A has the same configuration as the noise reduction functional component 20.
  • the noise reduction functional component 20A corresponds to the "second noise reduction functional component" of the present invention.
  • the first input terminal P11 and the second input terminal P12 in the noise reduction functional component 20A correspond to the "third input terminal” and “fourth input terminal” of the present invention, respectively.
  • the first output terminal P21 and the second output terminal P22 in the noise reduction functional component 20A correspond to the "third output terminal” and "fourth output terminal” of the present invention, respectively.
  • Inductors L21, L22, and L23 in the noise reduction functional component 20A correspond to the "third inductor", “fourth inductor”, and “sixth inductor” of the present invention, respectively.
  • Capacitors C21 and C22 in the noise reduction functional component 20A correspond to the "third capacitor” and “fourth capacitor” of the present invention, respectively.
  • the current lines corresponding to the "first current line” and “second current line” of the noise reduction functional component 20 in the noise reduction functional component 20A are the “third current line” and "fourth current line” of the present invention. corresponds to each.
  • the filters corresponding to the "first filter” and “second filter” of the noise reduction functional component 20 in the noise reduction functional component 20A correspond to the "third filter” and "fourth filter” of the present invention, respectively. .
  • the positive input terminal of the power conversion circuit 30 is connected to the positive pole of the DC power supply 90.
  • the negative input terminal of the power conversion circuit 30 is connected to the negative pole of the DC power supply 90.
  • the positive output terminal of the power conversion circuit 30 is connected to the first input terminal P11 of the noise reduction functional component 20A.
  • the negative output terminal of the power conversion circuit 30 is connected to the second input terminal P12 of the noise reduction functional component 20A.
  • the first output terminal P21 of the noise reduction functional component 20A is connected to the first terminal of the load 99.
  • the second output terminal P22 of the noise reduction functional component 20A is connected to the second terminal of the load 99.
  • the first input terminal P11 of the noise reduction functional component 20A and the positive terminal of the output capacitor C32 of the power conversion circuit 30 are connected to the power supply device 10A including the noise reduction functional component 20A and the power conversion circuit 30. Connected without being electrically connected to other circuit components (passive electronic components or active electronic components) that make up the circuit. Further, the second input terminal P12 of the noise reduction functional component 20A and the negative terminal of the output capacitor C32 are connected to other circuit components (passive electronic components and connected without electrical connection to active electronic components).
  • the line length between the first input terminal P11 and the second input terminal P12 of the noise reduction functional component 20A and the output capacitor C32 of the power conversion circuit 30 is the same as the line length between the output capacitor C32 and the output terminal of the inductor L30. longer than the line length.
  • the power supply device 10A With such a configuration, in the power supply device 10A, leakage of noise current to the load 99 can be suppressed, and noise at the switching frequency of the switching element (EMI noise) radiated to the outside from the power supply device 10A can be suppressed. Furthermore, the power supply device 10A can realize a simple circuit configuration. Further, since there is no need to use a large common mode choke coil, it is possible to realize a small, inexpensive, and highly efficient power supply device 10.
  • FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a power supply device according to a third embodiment of the present invention.
  • a power supply device 10B according to the third embodiment differs from the power supply device 10 according to the first embodiment in that it further includes a common mode choke coil 50.
  • the rest of the configuration of the power supply device 10B is the same as that of the power supply device 10, and a description of the similar parts will be omitted.
  • the common mode choke coil 50 is connected between the DC power supply 90 and the noise reduction functional component 20. With this configuration, even if a common mode noise current leaks from the noise reduction functional component 20 to the DC power supply 90 side, it can be attenuated by the common mode choke coil 50.
  • FIG. 10 is a graph showing the frequency characteristics of insertion loss of the noise reduction functional component. As shown in FIG. 10, by providing the configuration of the power supply device 10B, the noise level in the 100 MHz band can be further reduced. By providing the configuration of the power supply device 10B in this manner, radiation noise can be further suppressed.
  • the noise reduction functional component 20 between the common mode choke coil 50 and the power conversion circuit 30, the common mode noise current leaking to the common mode choke coil 50 is suppressed. Therefore, it is not necessary to make the common mode choke coil 50 large, and heat generation and power loss caused by the common mode choke coil 50 can be suppressed.

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Abstract

ノイズ低減機能部品における発熱や電力損失を低減し、ＥＭＩノイズを抑制可能な小型の電源装置を提供する。　電源装置のノイズ低減機能部品（２０）は、第１入力端子（Ｐ１１）と第１出力端子（Ｐ２１）とを接続する第１電流ラインに直列接続されるインダクタ（Ｌ２１、Ｌ２２）と、キャパシタ（Ｃ２１）と、キャパシタ（Ｃ２２）とを備える。キャパシタ（Ｃ２２）は、構造的に、第１端子（Ｔ１）、第２端子（Ｔ２）、第３端子（Ｔ３）の少なくとも３端子を有する貫通型キャパシタである。インダクタ（Ｌ２１）とキャパシタ（Ｃ２１）は、第１フィルタを形成し、インダクタ（Ｌ２２）とキャパシタ（Ｃ２２）は、第２フィルタを形成する。第１フィルタ、第２フィルタ、および、電力変換回路３０によって、スイッチング素子で発生する２つ以上の周波数帯域におけるスイッチングノイズ電流の発生を相殺して平衡化するノイズ平衡回路を形成する。

Description

ノイズ低減機能部品を備えたスイッチング電源装置
　本発明は、電力変換回路のスイッチング素子等のノイズ源を有する電源装置に関する。
　スイッチング電源装置では、電力変換回路でのスイッチング動作に起因して、コモンモードノイズ電流を主としたＥＭＩノイズが発生し、電磁干渉の問題を発生させることがある。
　特許文献１に記載の電源装置は、電力変換回路の入力側と出力側に、コモンモードノイズコイルとＹキャパシタとを接続している。
特開２００６－２７１１３５号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の電源装置のように、大電流が流れる配線ラインに、高インピーダンスのコモンモードチョークコイルを接続すると、ＥＭＩフィルタは大型化し、高価になってしまう。また、コモンモードチョークコイルにおける発熱や電力損失が大きくなってしまう。
　したがって、本発明の目的は、ノイズ低減機能部品における発熱や電力損失を低減し、ＥＭＩノイズを抑制可能な小型の電源装置を提供することにある。
　この発明の電源装置は、入力直流電源、第１ノイズ低減機能部品、および、電力変換回路が接続された構成を備える。電力変換回路は、入力キャパシタ、スイッチング素子、出力整流回路、および、負荷に接続される出力キャパシタを備える。第１ノイズ低減機能部品は、対となる第１入力端子および第２入力端子と、対となる第１出力端子および第２出力端子とを備える。第１ノイズ低減機能部品は、第１入力端子と第１出力端子とを接続する第１電流ラインに直列接続される第１インダクタおよび第２インダクタと、第１インダクタと第２インダクタとのノードと、第２入力端子と第２出力端子とを接続する第２電流ラインに接続される第１キャパシタと、第１出力端子と第２出力端子の間に接続される第２キャパシタと、を備える。第１入力端子は、入力直流電源の正極に接続され、第２入力端子は、入力直流電源の負極に接続される。第１出力端子は、入力キャパシタの正極に、電力変換回路の他の部分に接続されることなく接続される。第２出力端子は、入力キャパシタの負極に、電力変換回路の他の部分に接続されることなく接続される。第２キャパシタは、構造的に、第１端子、第２端子、第３端子の少なくとも３端子を有する貫通型キャパシタである。第１端子が第２インダクタに接続され、第２端子が第１出力端子に接続され、第３端子が第２出力端子に接続される。第１インダクタと第１キャパシタは、第１フィルタを形成し、第２インダクタと第２キャパシタは、第２フィルタを形成する。第１フィルタ、第２フィルタ、および、電力変換回路によって、スイッチング素子で発生する２つ以上の周波数帯域におけるスイッチングノイズ電流の発生を相殺して平衡化する第１ノイズ平衡回路を形成する。
　この構成では、上述の構成によって、第１ノイズ平滑回路から外部にノイズ電流が漏洩することが抑制され、第１ノイズ平衡回路内を流れる各種のノイズ電流は、ノイズ発生源においてノイズ発生が互いに相殺され、平衡化される。これにより、電源装置から伝導または放射されるノイズは大きく低減される。
　この発明の電源装置は、入力直流電源、第２ノイズ低減機能部品、および、電力変換回路が接続された構成を備える。電力変換回路は、入力キャパシタ、スイッチング素子、出力整流回路および、負荷に接続される出力キャパシタを備える。第２ノイズ低減機能部品は、対となる第３入力端子および第４入力端子と、対となる第３出力端子および第４出力端子と、第３入力端子と第３出力端子とを接続する第３電流ラインに直列接続される第３インダクタおよび第４インダクタと、第３インダクタと第４インダクタとのノードと、第４入力端子と第４出力端子とを接続する第４電流ラインに接続される第３キャパシタと、第３出力端子と第４出力端子の間に接続される第４キャパシタと、を備える。第３入力端子は、出力キャパシタの正極に、電力変換回路の他の部分に接続されることなく接続される。第４入力端子は、出力キャパシタの負極に、電力変換回路の他の部分に接続されることなく接続される。第３出力端子は、負荷の正極に接続され、第４出力端子は、負荷の負極に接続される。第４キャパシタは、構造的に、第１端子、第２端子、第３端子の少なくとも３端子を有する貫通型キャパシタであり、第１端子が第４インダクタに接続され、第２端子が第３出力端子に接続され、前記第３端子が前記第４出力端子に接続される。第３インダクタと第３キャパシタは、第１フィルタを形成し、第４インダクタと第４キャパシタは、第２フィルタを形成する。第１フィルタ、第２フィルタ、および、電力変換回路によって、スイッチング素子で発生する２つ以上の周波数帯域におけるスイッチングノイズ電流の発生を相殺して平衡化する第２ノイズ平衡回路を形成する。
　この構成では、上述の構成によって、第２ノイズ平滑回路から外部にノイズ電流が漏洩することが抑制され、第２ノイズ平衡回路内を流れる各種のノイズ電流は、ノイズ発生源においてノイズ発生が互いに相殺され、平衡化される。これにより、電源装置から伝導または放射されるノイズは大きく低減される。
　この発明によれば、発熱や電力損失を低減し、ＥＭＩノイズを抑制可能な小型のスイッチング電源装置を実現できる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電源装置の等価回路図である。 図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る電源装置の構造の一例を示す図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係るノイズ低減機能部品の各構成要素の配置パターンを示す平面図である。 図４は、ノイズ低減機能部品の挿入損失の周波数特性を示すグラフである。 図５は、本願構成と比較構成とのノイズレベルの周波数特性を示すグラフである。 図６（Ａ）は、ＡＭ周波数帯での比較構成と本願構成のノイズレベルの周波数特性を示すグラフであり、図６（Ｂ）は、ＦＭ周波数帯での比較構成と本願構成のノイズレベルの周波数特性を示すグラフである。 図７は、ＵＨＦ周波数帯域での比較構成と本願構成のノイズレベルの周波数特性を示すグラフである。 図８は、本発明の第２の実施形態に係る電源装置の等価回路図である。 図９は、本発明の第３の実施形態に係る電源装置の等価回路図である。 図１０は、ノイズ低減機能部品の挿入損失の周波数特性を示すグラフである。
　［第１の実施形態］
　（電源装置１０の回路構成）
　本発明の第１の実施形態に係る電源装置について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電源装置の等価回路図である。
　図１に示すように、電源装置１０は、直流電源９０、ノイズ低減機能部品２０、および、電力変換回路３０を備える。ノイズ低減機能部品２０が、本発明の「第１ノイズ低減機能部品」に対応する。
　概略的な回路構成として、ノイズ低減機能部品２０の入力端子は、直流電源９０に接続される。ノイズ低減機能部品２０の出力端子は、電力変換回路３０の入力端子に接続される。電力変換回路３０の出力端子は、負荷９９に接続される。
　（ノイズ低減機能部品２０の回路構成）
　ノイズ低減機能部品２０は、第１入力端子Ｐ１１、第２入力端子Ｐ１２、第１出力端子Ｐ２１、第２出力端子Ｐ２２を備える。第１入力端子Ｐ１１は、直流電源９０の正極に接続される。第２入力端子Ｐ１２は、直流電源９０の負極に接続される。第１出力端子Ｐ２１は、電力変換回路３０の正極側入力端子に接続し、第２出力端子Ｐ２２は、電力変換回路３０の負極側入力端子に接続する。
　ノイズ低減機能部品２０は、インダクタＬ２１、インダクタＬ２２、インダクタＬ２３、キャパシタＣ２１、および、キャパシタＣ２２を備える。インダクタＬ２１、インダクタＬ２２、インダクタＬ２３が、本発明の「第１インダクタ」、「第２インダクタ」、「第５インダクタ」にそれぞれ対応する。キャパシタＣ２１、Ｃ２２が、本発明の「第１キャパシタ」、「第２キャパシタ」にそれぞれ対応する。
　ノイズ低減機能部品２０は、対となる第１入力端子Ｐ１１と第２入力端子Ｐ１２、対となる第１出力端子Ｐ２１と第２出力端子Ｐ２２、第１電流ライン２１、第２電流ライン２２を備える。第１電流ライン２１は、第１入力端子Ｐ１１と第１出力端子Ｐ２１とを接続する。第２電流ライン２２は、第２入力端子Ｐ１２と第２出力端子Ｐ２２とを接続する。
　インダクタＬ２１とインダクタＬ２２とは、第１電流ライン２１に直列接続される。インダクタＬ２１の一方端子が第１入力端子Ｐ１１に接続され、インダクタＬ２１の他方端子がインダクタＬ２２の一方端子に接続される。インダクタＬ２２の他方端子が第１出力端子Ｐ２１に接続される。
　キャパシタＣ２１は、第１電流ラインにおけるインダクタＬ２１とインダクタＬ２２とのノードと、第２電流ライン２２とに接続される。
　キャパシタＣ２２は、第１電流ライン２１におけるインダクタＬ２２と第１出力端子Ｐ２１との間の部分と、第２電流ライン２２とに接続される。より具体的に、キャパシタＣ２２は、第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２、第３端子Ｔ３を備える。第１端子Ｔ１は、インダクタＬ２２に接続され、第２端子Ｔ２は、第１出力端子Ｐ２１に接続される。第３端子Ｔ３は、第２電流ライン２２に接続される。
　インダクタＬ２３は、第２電流ライン２２に直列接続される。より具体的には、インダクタＬ２３の一方端子は、第２入力端子Ｐ１２に接続され、インダクタＬ２３の他方端子は、キャパシタＣ２１が第２電流ライン２２に接続するノードに接続される。
　このような構成により、ノイズ低減機能部品２０は、インダクタＬ２１、Ｌ２３とキャパシタＣ２１とによって第１フィルタを形成し、インダクタＬ２２とキャパシタＣ２２とによって第２フィルタを形成する。なお、インダクタＬ２３は省略することも可能である。
　（電力変換回路３０の回路構成）
　電力変換回路３０は、入力キャパシタＣ３１、スイッチング素子Ｑ３１、整流素子Ｄ３１、インダクタＬ３０、および、出力キャパシタＣ３２を備える。
　入力キャパシタＣ３１は、電力変換回路３０の正極側入力端子と負極側入力端子との間に接続される。
　スイッチング素子Ｑ３１は、電力変換用のスイッチング素子であり、例えば、ｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴである。ソースは、正極側入力端子に接続する正極側配線ラインに接続される。この際、スイッチング素子Ｑ３１のソースは、正極側配線ラインにおける入力キャパシタＣ３１のノードよりも正極側出力端子の側に接続される。
　整流素子Ｄ３１は、電力変換用の整流素子である。整流素子Ｄ３１のカソードは、スイッチング素子Ｑ３１のドレインに接続される。整流素子Ｄ３１のアノードは、電力変換回路３０の負極側入力端子と出力側入力端子を接続する負極側配線ラインに接続される。なお、整流素子Ｄ３１は、スイッチング素子に置き換えることが可能である。
　インダクタＬ３０の一方端子は、スイッチング素子Ｑ３１と整流素子Ｄ３１とのノードに接続される。インダクタＬ３０の他方端子は、電力変換回路３０の正極側出力端子に接続される。
　出力キャパシタＣ３２は、正極側出力端子と負極側接続端子との間に接続される。
　（電源装置１０の構造）
　図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る電源装置の構造の一例を示す図である。図２（Ａ）は上面図、図２（Ｂ）は側面図、図２（Ｃ）は下面図である。
　図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）に示すように、直流電源９０は、例えば、直方体形状の筐体を有するバッテリーである。また、ノイズ低減機能部品２０、および、電力変換回路３０は、チップ型の電子部品である。なお、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ｃ）では、負荷９９の直方体の筐体を有する形状で示しているが、回路基板８０に実装可能な形状であれば、これに限らない。
　電源装置１０は、回路基板８０を備える。回路基板８０は、第１面８０１と第２面８０２とを有する。回路基板８０の第１面８０１には、直流電源９０、ノイズ低減機能部品２０、電力変換回路３０、および、負荷９９を実装するためのランド電極、および、複数の電極パターン８１、８２、８３が形成されている。回路基板８０の第２面８０２には、グランド電極パターン８００が形成されている。
　ノイズ低減機能部品２０は、直流電源９０と電力変換回路３０との間に配置される。電力変換回路３０は、ノイズ低減機能部品２０と負荷９９との間に配置される。直流電源９０、ノイズ低減機能部品２０、電力変換回路３０、および、負荷９９は、回路基板８０の第１面８０１に形成されたそれぞれのランド電極に実装される。
　直流電源９０の正極端子とノイズ低減機能部品２０の第１入力端子Ｐ１１とは、第１面８０１に形成された電極パターン８１によって、電気接続される。
　ノイズ低減機能部品２０の第１出力端子Ｐ２１と電力変換回路３０の正極側入力端子とは、第１面８０１に形成された電極パターン８２によって接続される。この際、第１出力端子Ｐ２１と電力変換回路３０の入力キャパシタＣ３１の正極端子とは、ノイズ低減機能部品２０および電力変換回路３０を含む電源装置１０を構成する他の回路部品（受動電子部品や能動電子部品）に電気接続されることなく接続される。
　電力変換回路３０の正極側出力端子と負荷９９の第１端子とは、第１面８０１に形成された電極パターン８３によって接続される。
　直流電源９０の負極端子と、ノイズ低減機能部品２０の第２入力端子Ｐ１２および第２出力端子Ｐ２２と、電力変換回路３０の負極側入力端子および負極側出力端子と、負荷９９の第２端子とは、回路基板８０に形成されたスルーホールビア導体ＴＨＶを通じて、第２面８０２のグランド電極パターン８００に接続される。
　この際、第２出力端子Ｐ２２と電力変換回路３０の入力キャパシタＣ３１の負極端子とは、ノイズ低減機能部品２０および電力変換回路３０を含む電源装置１０を構成する他の回路部品（受動電子部品や能動電子部品）に電気接続されることなく接続される。
　（ノイズ低減機能部品２０の構造および特性）
　図３は、本発明の第１の実施形態に係るノイズ低減機能部品の各構成要素の配置パターンを示す平面図である。
　図３に示すように、ノイズ低減機能部品２０は、平面視して矩形の筐体２００を備える。インダクタＬ２１、インダクタＬ２２、インダクタＬ２３、キャパシタＣ２１、および、キャパシタＣ２２は、筐体２００に収容される。また、第１入力端子Ｐ１１、第２入力端子Ｐ１２、第１出力端子Ｐ２１、および、第２出力端子Ｐ２２は、その一部が筐体２００の中にあり、筐体２００の底面に露出する。また、ノイズ低減機能部品２０は、第１導体２１０、第２導体２２０、および、アース金属２９０を備える。
　インダクタＬ２１、インダクタＬ２２、および、インダクタＬ２３は、フェライトビーズによって形成される。キャパシタＣ２１は、キャパシタＣ２１の両端に外部電極を有するチップ型キャパシタである。例えば、キャパシタＣ２１は、積層セラミックキャパシタである。キャパシタＣ２２は、貫通型キャパシタである。
　第１導体２１０は、第１入力端子Ｐ１１と第１出力端子Ｐ２１とを接続する。インダクタＬ２１、インダクタＬ２２は、第１導体２１０に対して直列接続される。キャパシタＣ２１の一方端子は、第１導体２１０に接続され、キャパシタＣ２１の他方端子は、第２導体２２０に接続される。インダクタＬ２２は、第２導体２２０に直列接続される。
　キャパシタＣ２２は、貫通する空洞部を有し、この空洞部に第１導体２１０が挿通する。第１導体２１０における空洞部からの一方の開口部が第１端子Ｔ１となり、他方の開口部が第２端子Ｔ２となる。空洞部が形成される筐体の外面導体が第３端子Ｔ３となる。第３端子Ｔ３は、第２導体２２０に接続される。
　アース金属２９０は平板である。キャパシタＣ２１の他方端子、キャパシタＣ２２の第３端子Ｔ３、および、第２導体２２０は、はんだ等の導電性接合材によって、アース金属２９０に接続される。
　（ノイズ低減機能部品２０の特性）
　ノイズ低減機能部品２０は、上述の回路構成および構造を備えることで、次に示すような特性を有する。図４は、ノイズ低減機能部品の挿入損失の周波数特性を示すグラフである。
　ノイズ低減機能部品２０は、上述の回路構成に示したように、第１フィルタと第２フィルタとを備える。ここで、インダクタＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３のインダクタンス、および、キャパシタＣ２１、Ｃ２２のキャパシタンスを適宜設定することで、第１フィルタと第２フィルタとは、通過特性および減衰特性が異なるフィルタとして形成される。例えば、第１フィルタを低周波フィルタに設定でき、第２フィルタを高周波フィルタに設定できる。
　これにより、ノイズ低減機能部品２０は、周波数特性が異なる第１フィルタと第２フィルタとが直列接続される回路構成を備える。この結果、図４に示すように、直流領域では、挿入損失が抑制され、特定の周波数帯域で所望レベルの挿入損失を得ることができる。特定の周波数帯域とは、電力変換回路３０の電力変換用のスイッチング素子Ｑ３１で発生する２つ以上の周波数帯域であり、例えば、ＡＭ周波数帯域（数１００ｋＨｚの周波数帯域）と、ＦＭ周波数帯域（数１０ＭＨｚ）とで構成される。なお、特定の周波数帯域は、ＵＨＦ周波数帯域（数１００ＭＨｚ）を構成要素としてもよい。
　この際、キャパシタＣ２２が貫通型キャパシタであることから、第２フィルタのフィルタ特性が改善し、挿入損失特性が向上する。
　（電源装置１０のノイズ改善効果）
　上述のような特性からなるノイズ低減機能部品２０が、電力変換回路３０の入力端子に接続されることで、電源装置１０は、上述の第１フィルタ、第２フィルタ、および、アース金属を有するノイズ低減機能部品２０と、電力変換回路３０とによって、ノイズ平衡回路を形成できる。これにより、電力変換回路３０の入力側から直流電源９０に漏洩する特定周波数帯域のノイズ電流は抑制され、ノイズ平衡回路内を流れるノイズ電流は、互いに相殺される。すなわち、ノイズ平衡回路内を流れる各種のノイズ電流は、ノイズ発生源においてノイズ発生が互いに相殺され、平衡化される。これにより、電源装置から伝導または放射されるノイズは大きく低減される。
　図５は、本願構成と比較構成とのノイズレベルの周波数特性を示すグラフである。図６（Ａ）は、ＡＭ周波数帯での比較構成と本願構成のノイズレベルの周波数特性を示すグラフであり、図６（Ｂ）は、ＦＭ周波数帯での比較構成と本願構成のノイズレベルの周波数特性を示すグラフである。図７は、ＵＨＦ周波数帯域での比較構成と本願構成のノイズレベルの周波数特性を示すグラフである。比較構成は、本願のノイズ低減機能部品２０を備えない構成である。
　図５、図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図７に示すように、本願構成を備えることによって、ＡＭ周波数帯域、ＦＭ周波数帯域、および、ＵＨＦ周波数帯域のノイズレベルを低減できる。
　このように、電源装置１０は、電源装置１０から外部に放射されるスイッチング素子のスイッチング周波数のノイズ（ＥＭＩノイズ）を抑制できる。さらに、電源装置１０は、シンプルな回路構成を実現できる。また、大型のコモンモードチョークコイルを用いなくてもよいため、小型で安価で高効率な電源装置１０を実現できる。すなわち、電源装置１０は、ノイズ低減機能部品における発熱や電力損失を低減し、かつ、ノイズ発生源においてノイズ発生を相殺し、ＥＭＩノイズを抑制可能な小型のスイッチング電源装置を実現できる。特に、電気自動車などの様に、移動することにより、大地をアース電位として接地することが困難なスイッチング電源装置に対して効果的に、ノイズ低減機能部品における発熱や電力損失を抑制しながら、コモンモードノイズ電流の発生を低減できる。
　さらに、電源装置１０は、次の構成を備えることで、ノイズの抑制効果をさらに改善できる。具体的には、ノイズ低減機能部品２０の第１出力端子Ｐ２１および第２出力端子Ｐ２２と電力変換回路３０の入力キャパシタＣ３１との線路長は、入力キャパシタＣ３１とスイッチング素子Ｑ３１および整流素子Ｄ３１の入力キャパシタＣ３１に接続される端子との線路長よりも長い。これにより、ノイズ電流の相殺効果が向上し、電源装置１０は、放射ノイズを（ＥＭＩノイズ）を抑制できる。
　なお、上述の説明では、キャパシタＣ２２として、３端子の貫通型キャパシタ（３端子部品）を用いる態様を示した。しかしながら、キャパシタＣ２２は、４端子の貫通型キャパシタ（４端子部品）であってもよい。４端子の貫通型キャパシタの場合、例えば、第１導体２１０を間に配置するように、２個の電極パターンを形成し、これらの２個の電極パターンのそれぞれに引き出し用の配線電極を形成すればよい。これら２個の電極パターンが、４端子の貫通型キャパシタにおける第３端子と第４端子とに対応する。
　［第２の実施形態］
　本発明の第２の実施形態に係る電源装置について、図を参照して説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る電源装置の等価回路図である。
　図８に示すように、第２の実施形態に係る電源装置１０Ａは、第１の実施形態に係る電源装置１０に対して、ノイズ低減機能部品２０Ａおよび電力変換回路３０の接続態様において異なる。電源装置１０Ａの他の構成は、電源装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
　電源装置１０Ａは、ノイズ低減機能部品２０Ａを備える。ノイズ低減機能部品２０Ａは、ノイズ低減機能部品２０と同様の構成を備える。ノイズ低減機能部品２０Ａが、本発明の「第２ノイズ低減機能部品」に対応する。ノイズ低減機能部品２０Ａにおける第１入力端子Ｐ１１および第２入力端子Ｐ１２が、本発明の「第３入力端子」および「第４入力端子」にそれぞれ対応する。ノイズ低減機能部品２０Ａにおける第１出力端子Ｐ２１および第２出力端子Ｐ２２が、本発明の「第３出力端子」および「第４出力端子」にそれぞれ対応する。ノイズ低減機能部品２０ＡにおけるインダクタＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３が、それぞれ本発明の「第３インダクタ」、「第４インダクタ」、「第６インダクタ」に対応する。ノイズ低減機能部品２０ＡにおけるキャパシタＣ２１、Ｃ２２が、本発明の「第３キャパシタ」、「第４キャパシタ」にそれぞれ対応する。また、ノイズ低減機能部品２０Ａにおけるノイズ低減機能部品２０の「第１電流ライン」と「第２電流ライン」に対応する電流ラインが、本発明の「第３電流ライン」と「第４電流ライン」とにそれぞれ対応する。また、ノイズ低減機能部品２０Ａにおけるノイズ低減機能部品２０の「第１フィルタ」と「第２フィルタ」に対応するフィルタが、本発明の「第３フィルタ」と「第４フィルタ」とにそれぞれ対応する。
　電源装置１０Ａでは、電力変換回路３０の正極側入力端子は、直流電源９０の正極に接続される。電力変換回路３０の負極側入力端子は、直流電源９０の負極に接続される。
　電力変換回路３０の正極側出力端子は、ノイズ低減機能部品２０Ａの第１入力端子Ｐ１１に接続される。電力変換回路３０の負極側出力端子は、ノイズ低減機能部品２０Ａの第２入力端子Ｐ１２に接続される。
　ノイズ低減機能部品２０Ａの第１出力端子Ｐ２１は、負荷９９の第１端子に接続される。ノイズ低減機能部品２０Ａの第２出力端子Ｐ２２は、負荷９９の第２端子に接続される。
　この構成において、電源装置１０Ａでは、ノイズ低減機能部品２０Ａの第１入力端子Ｐ１１と電力変換回路３０の出力キャパシタＣ３２の正極端子とは、ノイズ低減機能部品２０Ａおよび電力変換回路３０を含む電源装置１０を構成する他の回路部品（受動電子部品や能動電子部品）に電気接続されることなく接続される。また、ノイズ低減機能部品２０Ａの第２入力端子Ｐ１２と出力キャパシタＣ３２の負極端子とは、ノイズ低減機能部品２０Ａおよび電力変換回路３０を含む電源装置１０を構成する他の回路部品（受動電子部品や能動電子部品）に電気接続されることなく接続される。
　また、ノイズ低減機能部品２０Ａの第１入力端子Ｐ１１および第２入力端子Ｐ１２と、電力変換回路３０の出力キャパシタＣ３２との間の線路長は、出力キャパシタＣ３２とインダクタＬ３０の出力端子との間の線路長よりも長い。
　このような構成により、電源装置１０Ａでは、負荷９９へのノイズ電流の漏洩を抑制し、電源装置１０Ａから外部に放射されるスイッチング素子のスイッチング周波数のノイズ（ＥＭＩノイズ）を抑制できる。さらに、電源装置１０Ａは、シンプルな回路構成を実現できる。また、大型のコモンモードチョークコイルを用いなくてもよいため、小型で安価で高効率な電源装置１０を実現できる。
　［第３の実施形態］
　本発明の第３の実施形態に係る電源装置について、図を参照して説明する。図９は、本発明の第３の実施形態に係る電源装置の等価回路図である。
　図９に示すように、第３の実施形態に係る電源装置１０Ｂは、第１の実施形態に係る電源装置１０に対して、コモンモードチョークコイル５０をさらに備える点で異なる。電源装置１０Ｂのその他の構成は、電源装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
　コモンモードチョークコイル５０は、直流電源９０とノイズ低減機能部品２０との間に接続される。この構成によって、ノイズ低減機能部品２０から直流電源９０側にコモンモードノイズ電流が漏洩しても、コモンモードチョークコイル５０によって減衰できる。
　これにより、電源装置１０Ｂは、コモンモード電流による放射ノイズを抑制できる。図１０は、ノイズ低減機能部品の挿入損失の周波数特性を示すグラフである。図１０に示すように、電源装置１０Ｂの構成を備えることで、１００ＭＨｚ帯のノイズレベルをさらに低減できる。このように、電源装置１０Ｂの構成を備えることで、放射ノイズをさらに抑制できる。
　この際、コモンモードチョークコイル５０と電力変換回路３０との間にノイズ低減機能部品２０が接続されていることで、コモンモードチョークコイル５０に漏洩するコモンモードノイズ電流は抑制されている。したがって、コモンモードチョークコイル５０を大きくしなくてもよく、コモンモードチョークコイル５０による発熱や電力損失は抑制できる。
　なお、上述の各実施形態の構成は、適宜組み合わせることが可能であり、それぞれの組合せに応じた作用効果を奏することができる。
１０、１０Ａ、１０Ｂ：電源装置
２０、２０Ａ：ノイズ低減機能部品
２１：第１電流ライン
２１０：第１導体
２２：第２電流ライン
２２０：第２導体
３０：電力変換回路
５０：コモンモードチョークコイル
８０：回路基板
８１、８２、８３：電極パターン
９０：直流電源
９９：負荷
２００：筐体
２９０：アース金属
８０１：第１面
８００：グランド電極パターン
８０２：第２面

Claims (16)

  1. 　入力直流電源、第１ノイズ低減機能部品、および、電力変換回路が接続された構成を備える電源装置であって、
    　前記電力変換回路は、
    　　入力キャパシタ、スイッチング素子、出力整流回路および、負荷に接続される出力キャパシタを備え、
    　前記第１ノイズ低減機能部品は、
    　　対となる、第１入力端子および第２入力端子と、
    　　対となる、第１出力端子および第２出力端子と、
    　　前記第１入力端子と前記第１出力端子とを接続する第１電流ラインと、
    　　前記第２入力端子と前記第２出力端子とを接続する第２電流ラインと、
    　　前記第１電流ラインにおいて直列接続される第１インダクタおよび第２インダクタと、
    　　前記入力直流電源に対して並列接続され、前記第１インダクタと前記第２インダクタとの接続ノードと、前記第２電流ラインを接続する第１キャパシタと、
    　　前記入力キャパシタに対して並列接続され、前記第１出力端子と前記第２出力端子を接続する第２キャパシタと、
    　を備え、
    　前記第１入力端子は、前記入力直流電源の正極に接続され、
    　前記第２入力端子は、前記入力直流電源の負極に接続され、
    　前記第１出力端子は、前記入力キャパシタの正極に、前記電力変換回路の他の部分に接続されることなく接続され、
    　前記第２出力端子は、前記入力キャパシタの負極に、前記電力変換回路の他の部分に接続されることなく接続され、
    　前記第２キャパシタは、
    　　構造的に、第１端子、第２端子、第３端子の少なくとも３端子を有する貫通型キャパシタであり、
    　　前記第１端子が前記第２インダクタに接続され、前記第２端子が前記第１出力端子に接続され、前記第３端子が前記第２出力端子に接続され、
    　前記第１インダクタと前記第１キャパシタは、第１フィルタを形成し、
    　前記第２インダクタと前記第２キャパシタは、第２フィルタを形成し、
    　前記第１フィルタ、前記第２フィルタ、および、前記電力変換回路によって、前記スイッチング素子で発生する２つ以上の周波数帯域におけるスイッチングノイズ電流の発生を相殺して平衡化する第１ノイズ平衡回路を形成する、
    　電源装置。
  2. 　前記第２キャパシタは、前記第１端子、前記第２端子、前記第３端子を備える３端子部品である、
    　請求項１に記載の電源装置。
  3. 　前記第２キャパシタは、前記第１端子、前記第２端子、前記第３端子、および、前記第３端子に接続する第４端子を備える４端子部品である、
    　請求項１に記載の電源装置。
  4. 　前記第１ノイズ低減機能部品は、実装用の脚部を有するディスクリート部品である、
    　請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電源装置。
  5. 　前記第１ノイズ低減機能部品は、面実装可能な外部接続電極を有する面実装部品である、
    　請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電源装置。
  6. 　前記第１ノイズ低減機能部品は、第５インダクタを備え、
    　前記第５インダクタは、前記第２入力端子と、前記第１キャパシタと前記第２電流ラインとが接続するノードとの間に接続される、
    　請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電源装置。
  7. 　前記入力キャパシタと前記スイッチング素子を含むスイッチング回路の入力端との間の線路長は、前記第１ノイズ低減機能部品の前記第１出力端子および前記第２出力端子と、前記電力変換回路の前記入力キャパシタとの間の線路長よりも短い、
    　請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電源装置。
  8. 　前記第１フィルタは、低周波フィルタであり、
    　前記第２フィルタは、高周波フィルタである、
    　請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電源装置。
  9. 　入力直流電源、第２ノイズ低減機能部品、および、電力変換回路が接続された構成を備える電源装置であって、
    　前記電力変換回路は、
    　　入力キャパシタ、スイッチング素子、出力整流回路および、負荷に接続される出力キャパシタを備え、
    　前記第２ノイズ低減機能部品は、
    　　対となる、第３入力端子および第４入力端子と、
    　　対となる、第３出力端子および第４出力端子と、
    　　前記第３入力端子と前記第３出力端子とを接続する第３電流ラインと、
    　　前記第４入力端子と前記第４出力端子とを接続する第４電流ラインと、
    　　前記第３電流ラインにおいて直列接続される第３インダクタおよび第４インダクタと、
    　　前記出力キャパシタに対して並列接続され、前記第３インダクタと前記第４インダクタとの接続ノードと、前記第４電流ラインを接続する第３キャパシタと、
    　　前記負荷に対して並列接続され、前記第３出力端子と前記第４出力端子を接続する第４キャパシタと、
    　を備え、
    　前記第３入力端子は、前記出力キャパシタの正極に、前記電力変換回路の他の部分に接続されることなく接続され、
    　前記第４入力端子は、前記出力キャパシタの負極に、前記電力変換回路の他の部分に接続されることなく接続され、
    　前記第３出力端子は、前記負荷の正極に接続され、
    　前記第４出力端子は、前記負荷の負極に接続され、
    　前記第４キャパシタは、
    　　構造的に、第１端子、第２端子、第３端子の少なくとも３端子を有する貫通型キャパシタであり、
    　　前記第１端子が前記第４インダクタに接続され、前記第２端子が前記第３出力端子に接続され、前記第３端子が前記第４出力端子に接続され、
    　前記第３インダクタと前記第３キャパシタは、第３フィルタを形成し、
    　前記第４インダクタと前記第４キャパシタは、第４フィルタを形成し、
    　前記第３フィルタ、前記第４フィルタ、および、前記電力変換回路によって、前記スイッチング素子で発生する２つ以上の周波数帯域におけるスイッチングノイズ電流の発生を相殺して平衡化する第２ノイズ平衡回路を形成する、
    　電源装置。
  10. 　前記第４キャパシタは、前記第１端子、前記第２端子、前記第３端子を備える３端子部品である、
    　請求項９に記載の電源装置。
  11. 　前記第４キャパシタは、前記第１端子、前記第２端子、前記第３端子、および、前記第３端子に接続する第４端子を備える４端子部品である、
    　請求項９に記載の電源装置。
  12. 　前記第２ノイズ低減機能部品は、実装用の脚部を有するディスクリート部品である、
    　請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載の電源装置。
  13. 　前記第２ノイズ低減機能部品は、面実装可能な外部接続電極を有する面実装部品である、
    　請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載の電源装置。
  14. 　前記第２ノイズ低減機能部品は、第６インダクタを備え、
    　前記第６インダクタは、前記第４入力端子と、前記第３キャパシタと前記第４電流ラインとが接続するノードとの間に接続される、
    　請求項９乃至請求項１２のいずれかに記載の電源装置。
  15. 　前記第２ノイズ低減機能部品の前記第３入力端子および前記第４入力端子と、前記電力変換回路の前記出力キャパシタとの間の線路長は、前記出力キャパシタと前記出力整流回路の出力端との間の線路長よりも長い、
    　請求項９乃至請求項１４のいずれかに記載の電源装置。
  16. 　前記第３フィルタは、低周波フィルタであり、
    　前記第４フィルタは、高周波フィルタである、
    　請求項９乃至請求項１５のいずれかに記載の電源装置。
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JPH10201235A (ja) * 1996-12-27 1998-07-31 Canon Inc 電源回路
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