JPH03186007A - ラインフィルタ - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ノイズの発生を抑制するラインフィルタに関
する。

（従来の技術） スイッチング電源は、小型軽量および高効率であり、軽
薄短小、省エネ等の峙代にマツチするため、急速にその
応用が広がっている。

ところが、このようなスイッチング電源には、スイッチ
ングトランジスタ、整流ダイオード、変圧器、チョーク
コイル等から高周波ノイズが発生し、この発生したノイ
ズによって他の回路を妨害してしまうという欠点がある
。

ここで、スイッチング電源が発生するノイズには、電源
ライン間に流れるノーマルモードノイズと、電源ライン
とグランドとの間に流れるコモンモードノイズとがある
。

そこで、前者のノーマルモードノイズを低減させるため
に、例えば少なくとも　２個のノーマルモード用インダ
クタと、少なくとも　１個のノーマル川コンデンサとか
らなり、ノーマルモード用インダクタンスの総和に応じ
て回路定数を設定したラインフィルタがある。

また後名のコモンモードノイズを低減させるために、第
　１および第２のバルン（コモンモード用インダクタ）
コイルの入力側にそれぞれＸコンデンサを介神し、第　
１のバルンコイルを通り敗けたノイズの大部分を入力側
のＸコンデンサ側に流し、他の部位に拡散しないように
したラインフィルタがある。

しかし、コモンモードノイズの低減に関しては、漏７は
電流の規制により、各ラインー接地間に接続されるコン
デンサ（Ｙコンデンサ）の静電容量をある程度以上大き
くすることができないという制約がある。

このため、後者のコモンモード用フィルタによって、Ｙ
コンデンサの静電容量を大きくする代わりにバルンのイ
ンダクタンスを大きくすることによって必要な減衰量を
確保することはできる。

つまり、コモンモードノイズの減衰を大きくするために
はり、Ｃの２段構成によるラインフィルタにおいて、Ｌ
を分割する方法がある。

しかし、Ｌを分割しようとすると、コモンモードノイズ
に対する減衰量が低下してしまう。

（発明がＶｌ決しようとする課題） このように、上述した従来のラインフィルタでは、ノイ
ズの減衰を大きくするためにはり、　　Ｃの２段構成に
よるラインフィルタにおいて、Ｌを分割する方法がある
が、Ｌを分割しようとすると、コモンモードノイズに対
する減衰量が低下してしまうという問題があった。

本発明は、このような４３４情に対処して威されたもの
で、ノイズの低減を図ることができるラインフィルタを
（４（ｊ％することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のラインフィルタは、上記「１的を達成するため
に、入力側の電源ライン間に介１．ｎＩされた第１のバ
ルンコイルと、負荷側の電源ライン間に介ＩＩＩされた
第２のバルンコイルと、第１のバルンコイルの入力側に
この第１のバルンコイルと並列に接続された第１のＸコ
ンデンサと、第１および第２のバルンコイル間にこれら
バルンコイルと並列に接続された第２のＸコンデンサと
、負荷側の電源ラインとグランドとの間に前記第２のバ
ルンコイルと並列に接続された第１のＹコンデンサと、
この第１のＹコンデンサと第２のバルンコイルの出力側
との間に第２のバルンコイルと並列に接続された第３の
Ｘコンデンサとからなるものである。

（作　用） 本発明のラインフィルタでは、第１のＸコンデンサ、第
１のバルンコイル、第２のＸコンデンサ、第２のバルン
コイル、第３のＸコンデンサ、第１のＹコンデンサが入
力側の電源ラインよりこの順に接続された構成とる。

つまり、ノーマルモードノイズの抑制に対しては、第１
のバルンコイルおよび第２のバルンコイルがノーマルモ
ードインダクタンスとなる。

一方、コモンモードノイズの抑制に対しては、主に第１
のバルンコイルと第２のバルンコイルとを直列に接続し
たものがコモンモードインダクタンスとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例の詳細を図面に話づいて説明する
。

第１図は、本発明のラインフィルタの一実施例を示すも
のである。

同図に示すように、供給電源側の入力側子１゜２には、
ＸコンデンサＣｘＯ、インダクタＬａ、インダクタＬｌ
　、ＸコンデンサＣＸＩ、インダクタＬｂ１インダクタ
Ｌ２．ＸコンデンサＣｘ２、ＹコンデンサＣｙ２、出力
端子３．４がこの順に接続されている。

なお、ノーマルモードノイズの抑制に対しては、インダ
クタＬａおよびインダクタＬｌからなる第１群のコンダ
クタと、インダクタＬｂおよびインダクタＬ２からなる
第２１洋のコンダクタとがノーマルモードインダクタン
スとなる。

一方、コモンモードノイズの抑制に対しては、主にイン
ダクタＬｌとインダクタＬ２とを直列に接続したものが
コモンモードインダクタンスとなる。

第２図は、第１図のラインフィルタの構成を簡略化した
場への他の実施例を示すものである。

同図に示すように、供給電源側の入力側子１゜２には、
ＸコンデンサＣｘＯ、インダクタＬＩ　　Ｘコンデンサ
ＣＸＩ、インダクタＬ２、ＸコンデアザＣＸ２、Ｙコン
デンサＣｙ２、出力端子３，４がこの順に接続されてい
る。

つまり、一般に、バルンＬｌ、Ｌ２は漏れインダクタン
スＬｉｅ、Ｌ２ｃを白゛するため、これらの翻れインダ
クタンスをノーマルモードインダクタンスＬａ、Ｌｂの
代わりに用いることによって第１図に示したインダクタ
Ｌａ、Ｌｂを省略することができる。

なお、上述した各実施例でのＸコンデンサＣｘｏ、　　
ｃｘｔの容量の設定については、後述する。

次に、上述した各実施例のラインフィルタの動作を第３
図ないし第８図を用いて説明する。

第３図は、ノーマルモードノイズの伝導を説明するため
の図であり、インダクタＬａ、Ｌｂはノーマルモードノ
イズの低減を図りながら所要のインダクタンスを最小に
するものであり、Ｘコンデンサｃ　ｘｏ、　　ｃ　ｘｉ
も同様にして所要のインダクタンスを最小にするもので
ある。

つまり、ＣＸＯ＋ＣＸ１−ＣＬ　　；　Ｌａ　十Ｌｂ　
−ＬＬとおき、第５図および第６図に示すＣＬおよびＬ
ｔの特性からそれぞれに適する値を選択する。

例えばコンデンサの静電容量の総和をＣＴ　　（μＦ）
、発生源ノイズの抑制対象ノイズ周波数の最適値をＦ　
（ＫＩＩ２）　、全インダクタンスの比例係数をａ、全
静電容量の比例係数をｂとしたとき、ＬＴＯ−ａ　（ｂ
　ｘ　ＣＴ　） で与えられるＬＴＯに対してノーマル用インダクタンス
の総和ＬＴが、 ■ＬＴ≧ＬＴＯとなるように制定する場合は、第７図に
示すように、 ＣＸＯ〜ＬＡ　　〜ＣＸＩ−Ｌｌ） のように構成する（ただし、ＣＸＯΦＣＴ　／２、ＣＸ
ＩＣＴ　／２　）。

■ＬＴ≦ＬＴＯとなるように制定する場合は、第８図１
こン）ミすよう１こ、 ＬＡ　−ＣＸＩ−ＬＲ のようＩ：　ｌｌｆ成する（ただし、ＣＸＩ−ＣＴ）。

一方、コモンモードノイズについては、第４図の（ａ）
を（ｂ）に変形することができる。

ただし、Ｅｃ　’　−（Ｃｃ　／Ｃｙ２’　）　　・Ｅ
ｅ　。

Ｃｙ２’　＝Ｃｙ２＋Ｃｃである。

ここで、減衰すべきノイズの最低角周波数をωｔａ　ｉ
　ｎとすると、減衰能力を発揮するには次の■〜■の条
件を同時に満たす必要がある。

■電源供給側バルンＬｌとＹコンデンサＣｙ１とによる
直列共振によって生ずる共振角周波数は、ノ（捩角周波
数くω■Ｉｎでなければならないから、ＬＩＣｙｌ＞１
／ωｗｉｎ’ ■点ＡとＡ′から左側を見たＬｌとｃｙ＋とによる合成
インピーダンスをＺａとしたとき、Ｚａ　　＝ｊ　　ω
Ｌｌ　　／　　（１−ω２ＬＩ　　Ｃｙｌ）　　となる
。

ω〉〉ωｗｉｎとなる角周波数ωに対しては、Ｚａ　−
−ｊ　／ωｅｙｉ となる。

ω〉ω５ｈｉｎ内でインピーダンスＺａが＋ｊ　−−ｊ
に変化すると次段のバルンＬ２とによって直列共振を生
ずる。従って、直列ノ（捩角周波数がωｍｉｎより低く
なければならず、 Ｌ２　Ｃｙｌ＞　１　／　（ＩＪ　５ｉｎ２とする必要
がある。

■負荷側バルンＬ２とＹコンデンサと粘合コンデンサＣ
ｃとの合成コンデンサＣｙ２′　とによる直列共振の角
周波数がωｗｉｎより低くなければならないから、 Ｌ２　Ｃｙ２’　＞　１　／　ωｓｉｎ’ここで、全イ
ンダクタンスＬＴｃ−Ｌｌ＋Ｌ２、全静電容量ＣＴｃ＝
Ｃｙｌ＋Ｃｙ２とおく。

上；己■、■から、 Ｌ　ＴｅＣｙｌ＞　　２／　ωａｋｉｎ”Ｌ２−１／２
　ＬＴｃと想定すると■から、Ｌ　ＴｃＣｙ２’　　＞
　　２／　ωｗｉｎ２Ｃ）１２’−Ｃｙｌであるので、 Ｌ　ＴｃＣＴｃ＞　　２／　（１７５ｉｎ２ところが、
ＣＴｃは漏洩電流の規制により上限があるために、大き
くすることはできない。そこで、ＬＴｃを大きくする必
要がある。

従って、ＬＴｃは、 Ｌ　Ｔｃ＞　　２／’ＣＴｃω５ｉｎ２を満足するよう
に決める。

ここまでは、Ｌ−Ｃ２段形コモンモードフィルタについ
ての説明である。

次に、第４図においてのＬ−Ｃ１段形は、Ｌｌ−０，Ｃ
ｙｌ−０とした場合に相当する。

この場合、Ｌ２が全インダクタンスをもつことになるの
で、ＬＴｅとＣｙ２′　とによる直列共振だけが問題に
なる。

従って、 Ｌ　ＴｃＣｙ２’　　＞　　１／　（ＩＪ　　５ｉｎ２
１段形の場合は、漏洩電流に寄与するＹコンデンサはＣ
ｙｌだけであり、その総静電容量をＣＴｃとすると、（
ｙ２’　　　Ｃｙｌ−ＣＴｃとなる。

従って、 Ｌ　Ｔｃ＞　　ｌ／　ＣＴｃ０ｍ１ｎ２を満足するよう
なＬ２を選ぶ。

ω〉〉ωｓｉｎでは、２段形フィルタの方が減衰量は大
であるが、ω　ω■Ｉｎ付近では、ＬＴｃ＞　　２／Ｃ
Ｔｃω　５ｉｎ２−−−−−−　２段形Ｌ　Ｔｃ＞　　
ｌ／　ＣＴＣ（ＩＪ　　５ｌｎ２−・−・１段形となり
、　１段形が６利となる。

コモンモードノイズに対する減衰量をあまり必要とせず
、ＬＴｃを小さくすませたい場合には１段形が有利とな
る。ノーマルモードノイズにχ１してはＸコンデンサを
大きくできるので、２段形が有利となる。

このように、本丈施例では、ノーマルモードノイズの抑
制に対しては、インダクタＬａおよびインダクタＬｌか
らなる第１群のコンダクタと、インダクタＬｂおよびイ
ンダクタＬ２からなる第２群のコンダクタとをノーマル
モードインダクタンスとし、コモンモードノイズの抑制
に対しては、主にインダクタＬｌとインダクタＬ２とを
直列に接続したものをコモンモードインダクタンスとし
たので、ノイズの低減を図ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のラインフィルタによれば
、ノーマルモードの最適化を図るとともに、コモンモー
ドノイズの減衰量を確保するようにしたので、ノイズの
低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のラインフィルタの一実施例を示す回路
図、第２図は第１図のラインフィルタの構成を簡略化し
た場合の他の実施例を示す回路図、第３図はノーマルモ
ードノイズの伝導を説明するための回路図、第４図（ａ
）（ｂ）はコモンモードノイズの伝導を説明するための
回路図、第５図および第６図はコンデンサおよびバルン
とノイズ周波数との関係を示す特性図、第７図および第
８図はそれぞれ２段形および１段形の構成を説明するた
めの図である。 １．２・・・入力側子、３．４・・・出力端子、ＣＸＯ
。 ＣＸｌ、　　ＣＸ２−Ｘ　コンデンサ、Ｌａ　、　　Ｌ
ｌ　、　　Ｌｂ　−インダクタ、Ｃｙｌ・・・Ｙコンデ
ンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力側の電源ライン間に介挿された第１のバルン
   コイルと、 負荷側の電源ライン間に介挿された第２のバルンコイル
   と、 前記第１のバルンコイルの入力側にこの第１のバルンコ
   イルと並列に接続された第１のＸコンデンサと、 前記第１および第２のバルンコイル間にこれらバルンコ
   イルと並列に接続された第２のＸコンデンサと、 前記負荷側の電源ラインとグランドとの間に前記第２の
   バルンコイルと並列に接続された第１のＹコンデンサと
   、 この第１のＹコンデンサと前記第２のバルンコイルの出
   力側との問に前記第２のバルンコイルと並列に接続され
   た第３のＸコンデンサと からなることを特徴とするラインフィルタ。