JP2002094348A - Dcラインフィルタ - Google Patents

Dcラインフィルタ

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JP2002094348A
JP2002094348A JP2000278011A JP2000278011A JP2002094348A JP 2002094348 A JP2002094348 A JP 2002094348A JP 2000278011 A JP2000278011 A JP 2000278011A JP 2000278011 A JP2000278011 A JP 2000278011A JP 2002094348 A JP2002094348 A JP 2002094348A
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capacitor
line filter
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voltage
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JP2000278011A
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Masahiro Kobayashi
正博 小林
Akira Takamizawa
彰 高見沢
Yoshikatsu Ishiyama
佳克 石山
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Soshin Electric Co Ltd
Original Assignee
Soshin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 AC/DCコンバータの出力電圧が低下して
も、次段への出力電圧が瞬時のあいだ低下しないバック
アップ機能を持ったDCラインフィルタを提供する。 【解決手段】 コモンモードチョークコイルの一端にX
コンデンサとYコンデンサを備え、他端に備えるXコン
デンサが負荷装置の入力抵抗値に対応して一定の時定数
を満たす静電容量値を、100μF〜470mFの範囲
に設定する。また、前記Xコンデンサを、ダイオードが
並列接続されヒューズが直列接続された電解コンデンサ
で構成し、さらに放電抵抗を備えたDCラインフィルタ
を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、DC(直流)電源
の入力電圧を平滑するラインフィルタに関するものであ
り、特に瞬時停電に対する一定時間のバックアップ機能
を備えるラインフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】各種の電子機器の電源装置として、スイ
ッチング方式の電源装置が用いられている。 通常は、
スイッチング周波数は数KHzのAC/DC(交流/直
流)コンバータなどが用いられ、スイッチング周波数お
よびその高調波成分がDC出力電圧に重畳するので、そ
のノイズを除去する目的で電源装置の後段に、図2の回
路図に示すようなラインフィルタを配置していた。
【0003】図2に示すラインフィルタ回路図の構成に
おいて、チョークコイルのコアは直流電流が流れるた
め、磁気飽和し難い非晶質超微細結晶合金薄板を捲回し
たリング状の閉磁路コアやフェライトコアを用いる。さ
らに閉磁路コアの一部にスリットを入れて開磁路にし
て、磁気飽和を避けることも行われている。コモンモー
ドチョークコイルの前段のライン間に接続されるXコン
デンサC1,および後段のライン間に接続されるXコン
デンサC2と,ラインとアース間に接続されるYコンデ
ンサC3、C4は共にプラスチックフィルムと金属箔を
捲回してなるフィルムコンデンサで構成され、数μF以
下の静電容量値を有し、高周波成分のノイズを減衰させ
ている。
【0004】コモンモードチョークコイルとYコンデン
サの構成で、コモンモードノイズを低減させ、Xコンデ
ンサでノーマルモードノイズを低減させている。このた
め、後段の負荷装置には、ゼロ電位に対する電位変化の
少ない、またスイッチング周波数およびその高調波成分
を低減した、より平滑なDC電圧を供給している。さら
に、ラインフィルタの後段に、スイッチング周波数が数
100KHzのDC/DC(直流/直流)コンバータな
どが接続される場合も、そこから発生するノイズを前段
に伝搬させることなく、双方向のノイズ伝搬を低減して
いる。
【0005】通常、前記のAC/DCコンバータは共通
電源として用いられ、後段の負荷回路には複数のDC/
DCコンバータが並列接続され、それぞれ所定のDC電
圧を供給するシステムを構成する場合が多い。このよう
な構成で、他のDC/DCコンバータの負荷回路がON
/OFF動作する場合のON時に、瞬時の間に突入電流
が流れてAC/DCコンバータが過負荷となり電圧降下
をもたらすため、他のDC/DCコンバータの入力電圧
が低下し、次段への出力電圧が瞬時のあいだ低下し次段
の回路が動作しなくなり、いわゆる瞬間停電と同一の結
果をもたらしていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、AC
/DCコンバータは共通電源として用いられ、後段の負
荷回路には複数のDC/DCコンバータが並列接続さ
れ、他のDC/DCコンバータの負荷回路がON/OF
F動作するようなシステム構成であっても、次段への出
力電圧が瞬時のあいだ低下しないバックアップ機能を持
ったDCラインフィルタを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、DC電源
に接続されるラインフィルタであって、コモンモードチ
ョークコイルの一端にXコンデンサとYコンデンサを備
え、他端に備えるXコンデンサが負荷装置の入力抵抗値
に対応して一定の時定数を満たす静電容量値を有し、瞬
間停電に対するバックアップ機能を備えることを特徴と
するDCラインフィルタである。
【0008】図2の回路図に示すラインフィルタを構成
するコンデンサC1の静電容量値をCとし負荷装置の入
力抵抗値をRとしたときCRの積で表される時定数が、
前記のAC/DCコンバータの出力電圧が瞬時低下し回
復するまでの時間、前記負荷装置の動作できる電源電圧
を保持できるような放電特性を示す時定数、すなわちコ
ンデンサC1の静電容量値を設定する。
【0009】AC/DCコンバータの出力電圧が低下し
た場合を瞬間停電とみなすと、Xコンデンサの静電容量
値C1が負荷装置の入力抵抗Rに放電する過渡現象とみ
なせるので、定常状態での出力電圧V1,過渡状態での
出力電圧V2とすると、電圧低下の割合(V2/V1)
は、(V2/V1)=Exp{−t/(C・R)}と表
されるので、C=(―t)/{ln(V2/V1)*
R}となり、負荷装置の入力抵抗R,許容できる電圧低
下の割合(V2/V1)、および時間(t)より、Xコ
ンデンサの静電容量値C1の最低値が決定される。
【0010】第2の発明は、前記Xコンデンサが負荷装
置の入力抵抗値に対応して一定の時定数を満たす静電容
量値を有し、瞬間停電に対するバックアップ機能を備え
る請求項1に記載のDCラインフィルタにおいて、前記
Xコンデンサの静電容量値の和が100μFから470
mFの範囲内であることを特徴とするDCラインフィル
タである。
【0011】DCラインフィルタ前段のAC/DCコン
バータの瞬間停電時間(t)が0.001秒以下であ
り、後段回路が電源電圧(Vcc)90%低下まで動作
し、入力抵抗(R)が100Ωの場合、前記の計算式;
C=(―t)/{ln(V2/V1)*R}よりXコン
デンサの静電容量値は約95μFとなるので、余裕をみ
て100μFの静電容量値は必要となる。 同様に、D
Cラインフィルタ前段のAC/DCコンバータの瞬間停
電時間(t)が0.5秒以下であり、次段回路が電源電
圧(Vcc)95%低下まで動作し、入力抵抗(R)が
25Ωの場合、前記の計算式よりXコンデンサの静電容
量値は約390mFとなるので、余裕をみて470mF
の静電容量値は必要となる。通常、次段回路が電源電圧
(Vcc)90%低下まで動作するのが限界であり、入
力抵抗(R)が25Ω以上で瞬間停電時間(t)が0.
001秒〜0.5秒を予想すれば凡そ対応できるので、
この範囲におけるXコンデンサの静電容量値は100μ
F〜470mFとなる。
【0012】第3の発明は、前記Xコンデンサが、ダイ
オードが並列接続されヒューズが直列接続された、複数
の電解コンデンサで構成され、放電抵抗を備えたことを
特徴とするDCラインフィルタである。
【0013】前記Xコンデンサには大きい静電容量値が
要求されるので単数または複数の電解コンデンサを用い
る。図1に示すように、逆極性の電圧が印加しないよう
にダイオードを並列接続し、電解コンデンサが破壊した
場合の対策としてヒューズを直列接続し、さらにコンデ
ンサの放電抵抗を備えたDCラインフィルタを構成す
る。
【0014】
【発明の実施の形態】コモンモードチョークコイルの一
端に、数μF以下のプラスチックフィルムコンデンサを
用いたXコンデンサとYコンデンサを備え、他端に備え
るXコンデンサの静電容量の値を、前記のC=(―t)
/{ln(V2/V1)*R}より決定する。通常の回
路では、前記Xコンデンサに静電容量値;100μFか
ら470mFの範囲内にある電解コンデンサで構成す
る。
【0015】
【実施例1】DCラインフィルタ前段のAC/DCコン
バータの瞬間停電時間(t)が0.005秒以下であ
り、後段回路が電源電圧(Vcc)90%低下まで動作
し、入力抵抗(R)が100Ωの場合、前記の計算式;
C=(―t)/{ln(V2/V1)*R}よりXコン
デンサの静電容量値は約475μFとなるので、余裕を
みて560μFの機能高分子コンデンサを採用した。
【0016】
【実施例2】実施例1と同様に、DCラインフィルタ前
段のAC/DCコンバータの瞬間停電時間(t)が0.
005秒以下であり、次段回路が電源電圧(Vcc)9
5%低下まで動作し、入力抵抗(R)が25Ωの場合、
前記の計算式よりXコンデンサの静電容量値は約390
0μFとなるので、余裕をみて4400μFとするべ
く、2200μFの電解コンデンサを2個用意した。図
1の回路図に基づき、C2,C3,C4のコンデンサ
は、メタライズフィルムを捲回したポリエステルコンデ
ンサを用い、静電容量値は、それぞれ0.47μF、
1.0μF、1.0μFとした。
【0017】コモンモードチョークコイルLha,外
径;φ25mm、内径;φ15mm、厚さ;12mmの
ケース入りのマンガン・亜鉛系のフェライトコアにポリ
エステル被覆銅線;φ1.2mmを各2本づつ4ターン
捲き、約150μHのチョークコイルをコモンモード捲
きに形成した。
【0018】その他の、溶断電流;7.5Aのヒューズ
と、5.1MΩの抵抗器、および耐逆電圧;200V、
順方向電流;20AのダイオードDiを用意した。つぎ
に、対辺に入力端子7と出力端子8およびアース端子9
を取り付けた、固定穴11を備える配線基板10に、図
1の回路図に従って前記の部品を搭載して、図3の平面
図に示す定格電圧;46V,定格電流;30AのDC電
源用の,バックアップ機能を備えるDCラインフィルタ
を構成した。
【0019】
【発明の効果】AC/DCコンバータは共通電源として
用い、後段の負荷回路には複数のDC/DCコンバータ
が並列接続され、他のDC/DCコンバータの負荷回路
がON/OFF動作するようなシステム構成であって
も、次段への出力電圧が瞬時のあいだ低下しないバック
アップ機能を持ったDCラインフィルタが構成できる。
【0020】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例2のDCラインフィルタ回路図を示す。
【図2】従来のDCラインフィルタ回路図を示す。
【図3】実施例2のDCラインフィルタを実装した平面
図を示す。
【符号の説明】
C1、C2 Xコンデンサ C3、C4 Yコンデンサ C5 電解コンデンサ L コモンモードチョークコイル Di ダイオード R 放電用の高抵抗 7 入力端子 8 出力端子 9 アース端子 10 配線基板 11 固定穴

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DC電源に接続されるラインフィルタで
    あって、コモンモードチョークコイルの一端にXコンデ
    ンサとYコンデンサを備え、他端に備えるXコンデンサ
    が負荷装置の入力抵抗値に対応して一定の時定数を満た
    す静電容量値を有し、瞬間停電に対するバックアップ機
    能を備えることを特徴とするDCラインフィルタ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のDCラインフィルタに
    おいて、前記Xコンデンサの静電容量値の和が100μ
    Fから470mFの範囲内であることを特徴とするDC
    ラインフィルタ。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のDCラインフィルタに
    おいて、前記Xコンデンサが、ダイオードが並列接続さ
    れヒューズが直列接続された、複数の電解コンデンサで
    構成され、放電抵抗を備えたことを特徴とするDCライ
    ンフィルタ。
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