JP2000323337A

JP2000323337A - 縦巻きコモンモードチョークコイルを用いた電源回路

Info

Publication number: JP2000323337A
Application number: JP11133147A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Araki; 太新木; Takeshi Sekine; 剛関根
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】コンデンサが大型にならない縦巻のコモンモ
ードチョークコイルを用いた電源回路を得る。【解決手段】交流を入力し、該交流の低周波ノイズ及
び高周波ノイズを除去する入力側のフィルタ回路（Ｃ
１、Ｃ２）と、中央部に貫通穴を有した円柱状の磁性体
を絶縁体のキャップで覆って形成したコアを、貫通穴が
垂直になるように立て、このコアの貫通穴とコアの側面
とに対して垂直軸に沿って巻線を縦に巻き付けて一次側
及び二次側を形成して、フィルタ回路からの交流を一次
側に入力し、二次側をアース接続したコモンモードチョ
ークコイル（２０）と、コモンモードチョークコイル
（２０）の一次側の出力端からの交流を入力し、該交流
の高周波ノイズ及び低周波ノイズを除去する出力側のフ
ィルタ（Ｃ２〜Ｃ６）とからなる電源回路にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電源回路に関し、特
に交流を入力して所定の直流を得る電源回路であっても
コンデンサを小型化できる縦巻きコモンモードチョーク
コイルを用いた電源に関する。

【０００２】

【従来の技術】電源回路に用いられる例えば、１アンペ
ア又は２アンペア程度用の従来のコモンモードチョーク
コイル１は、図５に示すように、中央に貫通穴を有する
円柱状の磁性体の貫通穴を絶縁板２で２つの半分穴（３
ａ、３ｂ）に分けるような円柱状のコアキャップで覆っ
たコア本体５を、貫通穴を水平にして垂直に立て、この
コア本体５に対して、巻線６を、一方の半分穴３ａとコ
ア本体５の一方の側面８ａとに巻き付けて一次側を形成
する。また、巻線７を他方の半分穴３ｂとコア本体５の
他方の側面８ｂとに巻き付けて二次側を形成している。
このコア本体５の寸法は、φ１４ｍｍ、高さ１２ｍｍ程
度とする。

【０００３】すなわち、図５に示すように基板１０上に
従来のコモンモードチョークコイル１のリード線６ａ、
６ｂ、７ａ、７ｂを、基板１０の対応するパターン９
ａ、９ｂ、１１ａ、１１ｂに取り付け、矢印方向から見
ると、銅線６、７はコア本体５の側面８ａ、８ｂに対し
て水平（横）に巻き付けることによって、一次側及び二
次側でそれぞれ２ターン程度の巻線数を得ている。

【０００４】そして、このような従来のコモンモードチ
ョークコイル１は、電源のラインフィルタとして用いら
れるのが一般的であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようなコモンモードチョークコイルを用いる電源回路
は、コモンモードチョークコイルの巻線数は一次側及び
二次側で２ターン程度の巻線数しか得られないので、容
量が大きなコンデンサを設けなければ成らないという課
題があった。このため、電源回路が大型になっていた。

【０００６】また、基板に取り付ける場合は、絶縁を高
めるために基板と有る程度の間隔をおいて取り付けなけ
ればならないし、さらに基板をカバー等で覆った場合に
は、カバーとの間隔を取らなければならない。

【０００７】例えば、上記の従来のコモンモードチョー
クコイル（φ１４ｍｍ、高さ１２ｍｍ程度）を用いた場
合は、巻線の太さと、絶縁のための間隔とから基板とカ
バーとの間隔は最小で２５ｍｍ程度となり、例え他の回
路部品の高さがより小さくとも、このコモンモードチョ
ークコイルのために基板とカバー（又は他の装置、機
構、筐体）との間隔を縮めさせることができないという
課題があった。

【０００８】本発明は以上の課題を解決するためになさ
れたもので、コンデンサが大型にならない縦巻のコモン
モードチョークコイルを用いた電源回路を得ることを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の縦巻きコモンモ
ードチョークコイルを用いた電源回路は、交流を入力
し、該交流の低周波ノイズ及び高周波ノイズを除去する
入力側のフィルタ回路（Ｃ１、Ｃ２）と、中央部に貫通
穴を有した円柱状の磁性体を絶縁体のキャップで覆って
形成したコアを、貫通穴が垂直になるように立て、この
コアの貫通穴とコアの側面とに対して垂直軸に沿って巻
線を縦に巻き付けて一次側及び二次側を形成して、フィ
ルタ回路からの交流を一次側に入力し、二次側をアース
接続したコモンモードチョークコイル（２０）と、コモ
ンモードチョークコイル（２０）の一次側の出力端から
の交流を入力し、該交流の高周波ノイズ及び低周波ノイ
ズを除去する出力側のフィルタ（Ｃ２〜Ｃ６）とを備え
たことを要旨とする。

【００１０】このため、交流がコモンモードチョーク回
路の入力側のフィルタによって高周波ノイズ及び低周波
ノイズが除去されてコモンモードチョークコイルの一次
側に流れ込む。

【００１１】このコモンモードチョークコイルは、コア
の貫通穴に沿って基板に対して垂直に複数巻かれている
ことにより、コアを立てたよりも巻線が増加しているの
でフィルタ効果が優れている。

【００１２】そして、このコモンモードチョークコイル
を通過した交流が出力側のフィルタによって高周波ノイ
ズと低周波ノイズが除去されることになる。

【００１３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、交流の低
周波ノイズ、高周波ノイズを入力側のフィルタで除去し
た後に、コアに対して巻線が縦巻にして巻線数を増加し
たコモンモードチョークコイルで磁束を増加させてフィ
ルタ効果を向上させ、この交流を出力側のフィルタで高
周波ノイズと低周波ノイズとを除去するようにしたの
で、各フィルタ回路に大型のコンデンサを用いなくとも
よいという効果が得られている。

【００１４】また、一次側及び二次側における巻線の巻
き付けは、始めにコアの表面側から貫通穴を通過させて
表面側に到達させて、そして巻線を再び表面側から貫通
穴を通過させて、再度、巻線を表面側から貫通穴を最後
に通過させて形成しているので、従来の横巻きのコモン
モードチョークコイルに比較して、約１ターン分だけ多
い約３ターン程度の巻線数を得ることができるという効
果が得られている。

【００１５】このため、電源回路におけるコンデンサ
を、容量の小さいものにできるので、基板の実装密度を
広くとることが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の縦巻
のコモンモードチョークコイルを用いた電源回路の概略
構成図である。

【００１７】この縦巻のコモンモードチョークコイルを
用いた電源回路（以下単に電源回路１５という）は、本
実施の形態に係わる縦巻のコモンモードチョークコイル
２０の一次側の入力端側にＡＣ電源を接続している。ま
た、異常電圧を吸収するバリスタＢＲと、数百ｐＦのコ
ンデンサＣ１と、数μＦの電界コンデンサＣ２とを接続
している。これらのバリスタＢＲ、コンデンサＣ１及び
電界コンデンサＣ２はそれぞれの一端がＡＣ電源及びコ
モンモードチョークコイル２０の入力端側に接続され、
バリスタＢＲ、コンデンサＣ１及び電界コンデンサＣ２
の他端がアースに接続されている。前述の縦巻のコモン
モードチョークコイル２０については図を用いて詳細に
説明する。

【００１８】すなわち、コモンモードチョークコイル２
０の一次側に入力するＡＣ電源の異常電圧成分はバリス
タＢＲで除去し、かつＡＣ電源の高周波ノイズ成分をコ
ンデンサＣ１で除去し、低周波ノイズ分を電界コンデン
サＣ２で除去している。

【００１９】さらに、コモンモードチョークコイル２０
の一次側の出力端には、抵抗Ｒ１と、高周波ノイズ除去
用のコンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５と、数百μＦか
ら数千μＦの電界コンデンサＣ６、Ｃ７、Ｃ８がそれぞ
れその一端をコモンモードチョークコイル２０の一次側
の出力端に接続し、他端をアースに接続している。

【００２０】また、トランジスタＴＲのコレクタを一次
側の出力端に接続している。このトランジスタＴＲは、
ベースがツェナーダイオードＺＤのカソードに接続さ
れ、ベース電流調整用の抵抗Ｒ３がコレクタとベースと
の間に並列接続され、かつ出力抵抗Ｒ４がツェナーダイ
オードＺＤのアノードとエミッタに並列接続され、アノ
ードはアースに接続されている。

【００２１】次に、縦巻のコモンモードチョークコイル
２０について図１を用いて詳細に説明する。図１に示す
コモンモードチョークコイル２０は、中央に貫通穴を有
する円柱状の磁性体の貫通穴を絶縁板２２で２つの半分
穴（２１ａ、２１ｂ）に分けるような円柱状のコアキャ
ップで覆ったコア本体２３を、貫通穴が垂直になるよう
に横に立て、このコア本体２３に対して、巻線２４を、
一方の半分穴２１ａとコア本体２３の一方の側面２５ａ
とに縦方向に巻き付けて一次側を形成する。また、巻線
２７を他方の半分穴２１ｂとコア本体２３の他方の側面
２５ｂとに縦方向に巻き付けて二次側を形成している。
このコア本体２３の寸法は、従来と同様にφ１４ｍｍ、
高さ１２ｍｍ程度とする。

【００２２】また、前述の絶縁板２２は、コア本体２３
の上面と下面とにそれぞれ設けられた杵形状の突起２８
によって挟持されている。

【００２３】すなわち、巻線２４、２７を横向きに立て
られたコア本体２３に対して巻線２４、２７を縦方向に
巻き付けている。

【００２４】この巻き付けについて、図１のコモンモー
ドチョークコイル２０のＡ矢視方向の側面図と、Ｂ矢視
方向の下面図とを用いて説明する。

【００２５】図２はＡ矢視方向の側面図である。図３は
Ｂ矢視方向の下面図である。この図３の下面図におい
て、２１ａａは一次側の側面２５ａ側の半分穴２１ａの
右半分の穴、２１ａｂは一次側の側面２５ａ側の半分穴
２１ａの左半分の穴と称する。また、２１ｂａは二次側
の側面２５ｂ側の半分穴２１ｂの右半分の穴、２１ｂｂ
は二次側の側面２５ｂ側の半分穴２１ｂの左半分の穴と
称する。また、巻線２４、２７の線長、太さは従来と同
じとする。

【００２６】（一次側の説明）一次側を形成する上で、
図１、図２及び図３に示すように、始めに巻線２４をコ
ア本体２３の側面２５ａ上を這わせて、側面２５ａの右
半分の穴２１ａａを通し、コア本体２３の下面を通らせ
て側面２５ａに到るようにして約１ターン分を形成す
る。次に、再び側面２５ａと、上面と、左半分の穴２１
ａｂ（右半分にかかってもよい）と、下面と、側面２５
ａに到るようにして２ターン分を形成する。

【００２７】次に、再度、側面２５ａと、上面と、左半
分の穴２１ａｂと、下面とを通り３ターン分を形成す
る。そして、左半分の穴２１ａｂから側面２５ａの端に
来たときに、下方に巻線２４を延ばしてリード線を形成
している。

【００２８】すなわち、図１、図２及び図３に示すよう
に、一次側においては、コア本体２３に対して縦方向に
２ターン巻かれた巻線２４と、この巻線２４に繋がった
一方の巻線２４ａ、２４ｂが側面２５ａ上を通って、下
方に延ばされている。

【００２９】つまり、一次側の側面２５ａの端には、コ
ア本体２３の側面２５ａを縦に通ってほぼコアを巻き込
むような巻線２４ａと、コア本体２３から出た巻線２４
ａのリード線２４ｂとが存在する。

【００３０】また、巻線２４に繋がった他方の巻線２４
ａａ、２４ｂｂが一次側の側面２５ａ側の半分穴２１ａ
の左半分の穴２１ａｂを通って側面２５ａの下側面に折
り曲げられた後に、真っ直ぐに下方に延ばされている。

【００３１】すなわち、一次側の側面２５ａの他方の端
には、コア本体２３の一方の側面２５ａの下面のみをほ
ぼ巻き込むような巻線２４ａａと、コア本体２３から出
たリード線２４ｂｂが存在する。

【００３２】このため、一次側においては、コア本体２
３に巻線２４ａと巻線２４ａａとがかかることになり、
両方の巻線で約１ターン分を形成していることになる。

【００３３】（二次側の説明）二次側を形成する上で、
図１、図２及び図３に示すように、始めに巻線２７をコ
ア本体２３の側面２５ｂ上を這わせて、側面２５ｂの右
半分の穴２１ｂａを通し、コア本体２３の下面を通らせ
て側面２５ｂに到るようにして約１ターン分を形成す
る。次に、再び側面２５ｂと、上面と、左半分の穴２１
ｂｂ（右半分にかかってもよい）と、下面と、側面２５
ｂに到るようにして２ターン分を形成する。

【００３４】次に、再度、側面２５ｂと、上面と、左半
分の穴２１ｂｂと、下面とを通り３ターン分を形成す
る。そして、左半分の穴２１ｂｂから側面２５ｂの端に
来たときに、下方に巻線２７を延ばしてリード線を形成
している。

【００３５】すなわち、図１、図２及び図３に示すよう
に、一次側においては、コア本体２３に対して縦方向に
２ターン巻かれた巻線２７と、この巻線２７に繋がった
一方の巻線２７ａ、２７ｂが側面２５ｂ上を通って、下
方に延ばされている。

【００３６】つまり、二次側の側面２５ｂの端には、コ
ア本体２３の側面２５ｂを縦に通ってほぼコアを巻き込
むような巻線２７ａと、コア本体２３から出た巻線２７
ａのリード線２７ｂとが存在する。

【００３７】また、巻線２７に繋がった他方の巻線２７
ａａ、２７ｂｂが二次側の側面２５ｂ側の半分穴２１ｂ
の左半分の穴２１ｂｂを通って側面２５ｂの下側面に折
り曲げられた後に、真っ直ぐに下方に延ばされている。

【００３８】すなわち、二次側の側面２５ｂの他方の端
には、コア本体２３の一方の側面２５ｂの下面のみをほ
ぼ巻き込むような巻線２７ａａと、コア本体２３から出
たリード線２７ｂｂが存在する。

【００３９】このため、二次側においては、コア本体２
３に巻線２７ａと巻線２７ａａとがかかることになり、
両方の巻線で約１ターン分を形成していることになる。

【００４０】従って、図５の従来のコモンモードチョー
クコイル１と比較すると、高さが少ないのにも係わら
ず、１ターン分多い（本実施の形態では約３ターン
分）、コモンモードチョークコイル２０を実現してい
る。

【００４１】高さについては、従来はφ１４ｍｍ、高さ
１２ｍｍ程度のコモンモードチョークコイルを用いた場
合は、コアを立てて巻線を巻くので、コアだけで１４ｍ
ｍとなる。このため、巻線の太さと、絶縁のための間隔
とから基板とカバーとの間隔は最小で２５ｍｍ程度とな
っていたが、本実施の形態のコモンモードチョークコイ
ル２０は、コア本体２３を横にして、このコアに巻線を
立てに巻くようにしているので、コア本体２３の高さは
１２ｍｍとなる。

【００４２】また、従来のように巻線数を稼ぐために、
巻線ができるだけコアにかぶるようにしなくとも、１タ
ーン分容易に増やすことができるので、基板に装着した
ときには、約２０ｍｍもあれば十分である。

【００４３】具体的には、図４に示すように、巻線２４
ａ、２４ａａ、２７ａ、２７ａａ、リード線２４ｂ、２
４ｂｂ、２７ｂ、２７ｂｂを無理にコア側に被せない
で、一次側においては、巻線２４ａがコアの上面を通っ
た後は、リード線２４ｂを真っ直ぐに下方に延ばし、か
つ巻線２４ａａがコアの下面を通った後はリード線２４
ｂｂを下方に真っ直ぐに延ばしている。また、二次側に
おいては、巻線２７ａがコアの上面を通った後は、リー
ド線２７ｂを真っ直ぐに下方に延ばし、かつ巻線２７ａ
ａがコアの下面を通った後はリード線２７ｂｂを下方に
真っ直ぐに延ばしている。

【００４４】すなわち、基板側で無理にリード線を曲げ
る必要がないので、パターンにリード線が接触する恐れ
もないし、実装高を小さくできることになる。

【００４５】また、同じ大きさのコアを用いても、巻数
を増やすことができるので、コア内の磁性体の磁束が増
加し、従来と比較して優れたフィルタ効果があることに
なる。

【００４６】このようなコモンモードチョークコイル２
０においては、一次側の巻線数Ｎ１が「３」で、二次側
の巻線数Ｎ２が「３」であり、コアの断面積をＡ、磁路
長をｌとすると、磁路に生じる磁束Φは、磁束Φ＝（μＡＮ１ｉ１）／ｌｉ１：一次側を流れる電流ｌ：磁路長であるから、二次側に生じる誘導電圧Ｖ２は、Ｖ２＝〔（μＡＮ１Ｎ２）／ｌ〕・〔Δｉ１／Δｔ〕となる。

【００４７】この結果、本コモンモードチョークコイル
２０の相互インダクタンスＭは、Ｍ＝〔（μＡＮ１Ｎ２）／ｌ〕［Ｈ］＝〔（μＡ×９）／ｌ〕となるので、従来の横巻きのコモンモードチョークコイ
ルよりは、相互インダクタンスＭが大きい。このため、
一次側への電流が従来より少なくとも二次側に従来と同
じ電力を得ることが可能となると共に、所望とする周波
数の信号のみを二次側に誘導させることができる。

【００４８】次に、電源ラインフィルタ１５の動作を説
明する。ＡＣ電源の異常電圧成分をバリスタＢＲで除去
し、コンデンサＣ１によって高周波成分が除去され、電
界コンデンサＣ２（このコンデンサは従来のものより容
量が小さい）によって低周波成分が除去されてコモンモ
ードチョークコイル２０の一次側に入力する。

【００４９】このコモンモードチョークコイル２０は、
前述のようにコアに対して縦巻きに巻線を一次側、二次
側とも約３ターンずつ巻き付けて、従来のコモンモード
チョークコイルより巻線数を増加させているので、コア
に生じる磁束数が増えることになるから従来と比較して
優れたフィルタ効果がある。すなわち、電界コンデンサ
Ｃ２の容量が小さくとも従来より優れたフィルタ効果で
交流を出力側に送ることが可能となっている。

【００５０】このコモンモードチョークコイル２０の一
次側の出力端におけるＡＣ電源は、出力抵抗Ｒ１を介し
てフィルタ部に入力し、コンデンサＣ１、Ｃ３、Ｃ４、
Ｃ５によってコモンモードチョークコイル２０から出力
されたＡＣ電源の高周波成分が除去され、電界コンデン
サＣ６（従来より容量が小さい）によって低周波成分が
除去されて、数千μＦの電界コンデンサＣ７、Ｃ８によ
って平滑されてトランジスタＴＲのコレクタと、抵抗Ｒ
３及びツェナーダイオードＺＤに入力する。

【００５１】そして、ツェナーダイオードＺＤによっ
て、平滑後の電力が所定以上に高い範囲ではベース電位
が所定電位に維持されて、抵抗Ｒ４を出力抵抗として所
定電位の直流を送出することになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の縦巻のコモンモードチョークコ
イルを用いた電源回路の概略構成図である。

【図２】本実施の形態のコモンモードチョークコイルの
側面図である。

【図３】本実施の形態のコモンモードチョークコイルの
下面図である。

【図４】本実施の形態のコモンモードチョークコイルを
基板に取り付けたときの側面図である。

【図５】従来のコモンモードチョークコイルの立体斜視
図である。

【符号の説明】

１５電源回路２０コモンモードチョークコイル２１ａ右の半分穴２１ｂ左の半分穴２３コア本体２４巻線２５ａ一方の側面２５ｂ他方の側面２７巻線ＢＲバリスタＣ１コンデンサＣ７電界コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０３Ｈ 7/09 Ｈ０３Ｈ 7/09 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流を入力し、該交流の低周波ノイズ及
び高周波ノイズを除去する入力側のフィルタ回路（Ｃ
１、Ｃ２）と、中央部に貫通穴を有した円柱状の磁性体を絶縁体のキャ
ップで覆って形成したコアを、前記貫通穴が垂直になる
ように立て、このコアの貫通穴と前記コアの側面とに対
して前記垂直軸に沿って巻線を縦に巻き付けて一次側及
び二次側を形成して、前記フィルタ回路からの交流を前
記一次側に入力し、前記二次側をアース接続したコモン
モードチョークコイル（２０）と、前記コモンモードチョークコイル（２０）の一次側の出
力端からの交流を入力し、該交流の高周波ノイズ及び低
周波ノイズを除去する出力側のフィルタ（Ｃ２〜Ｃ６）
とを有することを特徴とする縦巻きコモンモードチョー
クコイルを用いた電源回路。
【請求項２】前記出力側のフィルタからの交流を入力
し、この交流を平滑する平滑回路（Ｃ７、Ｃ８）とを有
することを特徴とする請求項１記載の縦巻きコモンモー
ドチョークコイルを用いた電源回路。
【請求項３】前記平滑回路（Ｃ７、Ｃ８）によって平
滑された直流から所定電位以上の成分等を除去して一定
の直流を送出する電圧変換回路（Ｒ３、ＺＤ、ＴＲ、Ｒ
４）とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の
縦巻きコモンモードチョークコイルを用いた電源回路。
【請求項４】前記コモンモードチョークコイルの一次
側及び二次側は、それぞれの巻線を、始めに前記コアの
表面側から貫通穴を通過させて、前記巻線を再び表面側
から貫通穴を通過させた後に、再度、前記巻線を表面側
から貫通穴を最後に通過させて形成していることを特徴
とする請求項１記載の縦巻きコモンモードチョークコイ
ルを用いた電源回路。