JPH061733B2 - スイッチング回路用リアクトル - Google Patents

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、電流スパイク等を抑制するためのスイッチン
グ回路用リアクトルに関する。

（従来の技術とその課題） 従来より、高周波領域で大電流の抑制を行う、例えばス
イッチング電源等のスイッチング回路においては、半導
体自身の性質や他の回路的要因により、電流スパイクや
リンギングが発生し易いという問題があった。これらの
現象は回路動作の正常化を妨げ、ついには半導体を破壊
してしまう恐れがあった。さらに、このような急激な電
流変化は機器のノイズの最大の原因となっていた。

一般に、ダイオードのような半導体装置に印加される電
圧の極性を急速に反転させると、ダイオードは一瞬ダイ
オードとしての機能を失い、逆方向に電流が流れる。短
時間（リカバリータイム）後にダイオードはその機能を
回復し、逆方向の電流は流れなくなるが、この逆方向電
流、すなわち電流スパイが大きい場合には、ダイオード
が破壊されてしまうことがある。

また、このような電流スパイクが発生した回路にコイル
とコンデンサのような共振要素が存在すると、電流スパ
イクが長く尾を引くリンギングとなる。電流スパイクや
リンギングは、当然ながら回路の正常な動作を失わせ
る。

さらに、これらが出力に含まれるノイズ成分として働く
ほか、電流の急速な反転によって電磁波ノイズが生じ
る。つまり、ノイズを電波の形で空間に輻射してしま
う。これら電流スパイク、リンギング、電磁波ノイズ等
の問題は、高周波領域で大電流の制御を行う、例えばス
イッチング電源等のスイッチング回路において、特に深
刻なものとなる。

近年、このようなノイズ障害に対する国際的な対策強化
の要請により、半導体使用機器の発生ノイズを防止する
対策が強化されつつあり、ノイズの防止が重要な問題と
なってきている。

このような電流スパイクやリンギングを抑制するため、
半導体回路にスイッチング回路用リアクトルを配置する
ことが行われているが、従来の半導体回路用リアクトル
のコアは、フェライトあるいはパーマロイ等で形成され
ているため、十分な抑制を行うことができなかった。

すなわちフェライト製のコアを使用した場合は、角形比
（Ｂｒ／Ｂ_１）および飽和磁束密度が小さいため抑制効
果が小さく、有効にするためにはコアの形状を大きくす
る必要があり、パーマロイ製のコアを使用した場合は、
保磁力（Ｈｃ）が大きくて高周波化に対応できないとい
う難点があった。

本発明はこのような難点を解消するためなされたもの
で、ノイズを発生する原因である電流スパイクやリンギ
ングを有効に防止することのできるスイッチング回路用
リアクトルを提供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） すなわち本発明のスイッチング回路用リアクトルは、10
0kHzにおいて、Ｂ_１≧６kG、保磁力（Ｈｃ）≦0.5エル
ステッド、角形比（Ｂｒ／Ｂ_１）≧0.8の特性を持つ非
晶質磁性合金で形成したコアと導体とを組合せてなり、
半導体素子と直列に挿入されることを特徴としている。

本発明に使用するコアの材料である非晶質磁性合金とし
ては、100kHzにおいて、Ｂ_１（１エルステッドの磁場に
おける磁束密度）が６kG以上で、保磁力（Ｈｃ）が0.5
エルステッド以下、さらに角形比（Ｂｒ／Ｂ_１、Ｂｒ：
残留磁束密度）が0.8以上の特性を持つ、ＣｏａＭｂ
Ｍ′ｃＹｄ（但し、式中、ＭはＦｅおよびＭｎから選ば
れた１種の元素を、Ｍ′はＦｅおよびＭｎ以外の遷移金
属から選ばれた１種または２種以上の元素を、ＹはＳ
ｉ、Ｂ、ＰおよびＣから選ばれた１種または２種以上の
元素を示し、ａ、ｂ、ｃ、ｄは下記の式を満足する原子
％である。

ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝100 50≦ａ≦80 ０≦ｂ≦10 ０≦ｃ≦10） が例示され、好ましくはＭ′は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ｃｕ、Ｙ
である。

非晶質磁性合金の特性を上述のように限定した理由は、
本発明における100kHzにおける特性を規定することによ
り、他の周波数で使用した場合においても十分な特性を
有することを本発明者らは初めて見出したことによるも
のであり、本発明においては、非晶質磁性合金を単ロー
ル法によりリボン状にして巻回することによりトロイダ
ルコアを形成、あるいはリボン状に打抜いたものを積層
してトロイダルコアを形成し、このコアに複数個の巻線
を施すことによりスイッチング回路用リアクトルが得ら
れる。このスイッチング回路用リアクトルを半導体に直
列に挿入することによりスイッチング回路の電流スパイ
クやリンギングを抑制することができる。

（実施例） 次に、本発明の実施例について説明する。

実施例１ 単ロール法により、Ｃｏ−Ｃｅ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｂからな
る非晶質磁性合金リボンを得た。これに酸化マグネシウ
ム粉末を塗布して層間絶縁し、直径6mmの石英管に20回
巻き、その後、この石英管を抜き取ってコアを作製し
た。このコアをエポキシ樹脂で被覆して絶縁し、これに
絶縁された導線を４回巻いて本発明のリアクトルを得
た。

第１図に示すように、このようにして得たリアクトル２
をスイッチング電源回路中のダイオード１に直列に挿入
し、100kHzにおける効率（スイッチング電源からの出力
／回路中のトランスへ入力）３スパイク電流の大きさ、
リンギングの程度および高周波ノイズを調べた。

さらに、上述のコアに２本の絶縁された導線を巻き、外
部磁場１エルステッド下で交流磁場測定装置を用いて10
0kHzにおける交流ヒステリシス曲線を求め、この曲線か
らＢ_１、保持力および角形比を求めた。

また、本発明との比較のため、フェライトまたはパーマ
ロイからなるコアを有するリアクトルについて同様の試
験を行った。さらに、リアクトルを用いない回路につい
てもスパイク電流の大きさ、リンギングの程度および高
周波ノイズを調べた。これらの結果を合せて第１表に示
す。

実施例２ 第２表に示す各組成の非晶質合金について単ロール法に
より長尺リボンを作製し、各長尺リボンを外径7mm×内
径6mm×高さ4mmのトロイダル状コアにそれぞれ巻回後熱
処理を行い、100kHzのＢ_１、Ｈｃ、Ｂｒ／Ｂ_１を測定し
た。その結果を合せて第２表に示す。

第２表から明らかなように、全ての試料について、Ｂ_１
≧６kG、Ｂｒ／Ｂ_１≧80％、Ｈｃ≦0.5エルステッドを
満足していることがわかる。これらの試料について、全
て実施例１と同様にフライホイールダイオードに直列に
挿入してスイッチング電源とし、100kHzにおける効率η
（出力／入力）を求めたところ、全て78％〜80％であっ
た。また、このダイオード回路においては、電流スパイ
クおよびリンギングば見られず、回路動作を正常化する
ことができた。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のスイッチング回路用リアク
トルは、スイッチング電源等のスイッチング回路の半導
体に直列に挿入することにより電流スパイクおよびリン
ギングを抑制することができ、ノイズの発生を防止して
回路動作を正常化し、半導体を保護することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のリアクトルの性能試験に用いた回路
を示す図である。 １……ダイオード、２……リアクトル。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−3695（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−46516（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−82709（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−91412（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−181223（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般式、 ＣｏａＭｂＭ′ｃＹｄ （但し、式中、ＭはＦｅおよびＭｎから選ばれた１種の
   元素を、Ｍ′はＦｅおよびＭｎ以外の遷移金属から選ば
   れた１種または２種以上の元素を、ＹはＳｉ，Ｂ，Ｐお
   よびＣから選ばれた１種または２種以上の元素を示し、
   ａ，ｂ，ｃ，ｄは下記式を満足する原子％である。 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝100 50≦ａ≦80 ０≦ｂ≦10 ０≦ｃ≦10） よりなり、かつ100kHzにおいて Ｂ_１≧６kG 保磁力（Ｈｃ）≦0.5エルステッド 角形比（Ｂｒ／Ｂ_１）≧0.8 の特性を持つ非晶質磁性合金で形成したコアと導体とを
   組合せてなり、半導体素子に直列に挿入されることを特
   徴とするスイッチング回路用リアクトル。