JP2770652B2 - スイッチ素子ノイズ対策方法 - Google Patents
スイッチ素子ノイズ対策方法Info
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- JP2770652B2 JP2770652B2 JP13297192A JP13297192A JP2770652B2 JP 2770652 B2 JP2770652 B2 JP 2770652B2 JP 13297192 A JP13297192 A JP 13297192A JP 13297192 A JP13297192 A JP 13297192A JP 2770652 B2 JP2770652 B2 JP 2770652B2
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- noise
- capacitor
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源におけ
るスイッチ素子の高周波ノイズ抑制対策方法に関する。
近年、電子技術の高度化に伴い電子機器の発生するノイ
ズに対する規制が強化されている。特に交換機等の電源
に使用されるスイッチング電源は、そのスイッチ素子の
発生するノイズによる影響が大きい。このためにスイッ
チング電源の発生ノイズを抑制することが重要である。
るスイッチ素子の高周波ノイズ抑制対策方法に関する。
近年、電子技術の高度化に伴い電子機器の発生するノイ
ズに対する規制が強化されている。特に交換機等の電源
に使用されるスイッチング電源は、そのスイッチ素子の
発生するノイズによる影響が大きい。このためにスイッ
チング電源の発生ノイズを抑制することが重要である。
【０００２】従来は、スイッチング電源におけるノイズ
発生源の主たるものは、トランジスタやＦＥＴ（電界効
果トランジスタ）等のスイッチ素子である。このスイッ
チ部分にコンデンサ、抵抗によるＣＲスナパ回路等を設
けて、スイッチング時に発生するサージノイズを抑制・
吸収させようとしている。またさらにスイッチング時に
発生する高周波ノイズが空中に放射されるのを防ぐため
にスイッチング電源全体を金属シールドで覆う事が効果
的である。これによりある程度のノイズを抑制する事が
できる。
発生源の主たるものは、トランジスタやＦＥＴ（電界効
果トランジスタ）等のスイッチ素子である。このスイッ
チ部分にコンデンサ、抵抗によるＣＲスナパ回路等を設
けて、スイッチング時に発生するサージノイズを抑制・
吸収させようとしている。またさらにスイッチング時に
発生する高周波ノイズが空中に放射されるのを防ぐため
にスイッチング電源全体を金属シールドで覆う事が効果
的である。これによりある程度のノイズを抑制する事が
できる。
【０００３】
【従来の技術】しかしトランジスタやＦＥＴ等のスイッ
チ素子は、放熱のために構造上放熱板に接続されてお
り、放熱板と絶縁を保つために熱伝動性のよい絶縁シー
トを間に挟んでいる。そして放熱板は、冷却を行うため
に電源の外箱に接続されている。
チ素子は、放熱のために構造上放熱板に接続されてお
り、放熱板と絶縁を保つために熱伝動性のよい絶縁シー
トを間に挟んでいる。そして放熱板は、冷却を行うため
に電源の外箱に接続されている。
【０００４】スイッチ素子の搭載構成例を図４に示す。
図４（ａ）は搭載状態の断面図を示し、図４（ｂ）は表
面図を示す。図において、21はスイッチ素子、22は放熱
板、23は絶縁板、24はプリント基板、25はリード線、26
は配線を示す。スイッチ素子21はトランジスタスイッチ
部27とプラスチックモールド部28とトランジスタ基板部
29とからなり、トランジスタスイッチ部27はリード線25
によりプリント基板24に接続されている。
図４（ａ）は搭載状態の断面図を示し、図４（ｂ）は表
面図を示す。図において、21はスイッチ素子、22は放熱
板、23は絶縁板、24はプリント基板、25はリード線、26
は配線を示す。スイッチ素子21はトランジスタスイッチ
部27とプラスチックモールド部28とトランジスタ基板部
29とからなり、トランジスタスイッチ部27はリード線25
によりプリント基板24に接続されている。
【０００５】放熱板22はスイッチ素子21の放熱のための
アルミ製の板等が用いられ、空冷式やファン式や対流式
等によりスイッチング状態のスイッチ素子21の発熱を吸
収している。絶縁板23はスイッチ素子21のトランジスタ
基板部29と放熱板22との間の絶縁を保つために挟まれる
絶縁シートであり、熱伝動性を良くするため出来るだけ
厚さの薄いものを使用しているが、絶縁性との兼ね合い
からある程度の厚さ約0.1mm が必要である。このためス
イッチ素子21と放熱板22との間にPFクラスの容量成分が
発生する。
アルミ製の板等が用いられ、空冷式やファン式や対流式
等によりスイッチング状態のスイッチ素子21の発熱を吸
収している。絶縁板23はスイッチ素子21のトランジスタ
基板部29と放熱板22との間の絶縁を保つために挟まれる
絶縁シートであり、熱伝動性を良くするため出来るだけ
厚さの薄いものを使用しているが、絶縁性との兼ね合い
からある程度の厚さ約0.1mm が必要である。このためス
イッチ素子21と放熱板22との間にPFクラスの容量成分が
発生する。
【０００６】そこでこのスイッチ素子21と放熱板22との
間に容量が存在する為に、スイッチング時のサージノイ
ズは放熱板22に伝播され、空中にノイズとして放射され
る。また電源内の配線26にもこのノイズが重畳し、例え
ばフィルタ回路の出力に重畳するとそのままフィルタを
通らずに直接外部へ配線を通して伝播してしまう。この
ようにスイッチ素子と放熱板との間の容量は、ノイズの
伝播の大きな要因となっている。
間に容量が存在する為に、スイッチング時のサージノイ
ズは放熱板22に伝播され、空中にノイズとして放射され
る。また電源内の配線26にもこのノイズが重畳し、例え
ばフィルタ回路の出力に重畳するとそのままフィルタを
通らずに直接外部へ配線を通して伝播してしまう。この
ようにスイッチ素子と放熱板との間の容量は、ノイズの
伝播の大きな要因となっている。
【０００７】スイッチ素子の回路構成図とスイッチング
波形図との従来例を図５に示す。スイッチ素子はベース
側Ｂは発振器に、エミッタ側Ｅは接地側に、コレクタＣ
側はインダクタまたはトランス側に接続されており、ベ
ースＢからの発振周波数のオンオフ信号によりコレクタ
ＣとエミッタＥ間がオンオフする。コレクタＣはインダ
クタ又はトランスのインピーダンスと、放熱板との間の
浮遊容量とによりトランジスタのオフ時に10〜50MHz の
高調波信号を発生する。これがノイズとなって他に伝播
する。
波形図との従来例を図５に示す。スイッチ素子はベース
側Ｂは発振器に、エミッタ側Ｅは接地側に、コレクタＣ
側はインダクタまたはトランス側に接続されており、ベ
ースＢからの発振周波数のオンオフ信号によりコレクタ
ＣとエミッタＥ間がオンオフする。コレクタＣはインダ
クタ又はトランスのインピーダンスと、放熱板との間の
浮遊容量とによりトランジスタのオフ時に10〜50MHz の
高調波信号を発生する。これがノイズとなって他に伝播
する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このようにスイッチ素
子と放熱板との間の浮遊容量は、スイッチ素子のオンオ
フの波形に重畳した高調波を発生し、放熱板がアンテナ
の代わりになってノイズ伝播の原因となっている。この
浮遊容量を小さくするためには放熱板との対向面積を小
さくするか距離を離すようにする方法がある。しかしこ
れらの方法を実施すると絶縁板の厚さを大きくする必要
があり、放熱板への熱伝導は悪くなりスイッチ素子の放
熱効果が悪化する。
子と放熱板との間の浮遊容量は、スイッチ素子のオンオ
フの波形に重畳した高調波を発生し、放熱板がアンテナ
の代わりになってノイズ伝播の原因となっている。この
浮遊容量を小さくするためには放熱板との対向面積を小
さくするか距離を離すようにする方法がある。しかしこ
れらの方法を実施すると絶縁板の厚さを大きくする必要
があり、放熱板への熱伝導は悪くなりスイッチ素子の放
熱効果が悪化する。
【０００９】そこで、スイッチ素子から放熱板へ、そし
て放熱板から空中または内部の配線へのノイズ伝播ルー
トがなくなるようにするため、放熱板を接地ラインに接
続することで伝播ルートを短絡する方法がある。しかし
大半のスイッチング電源は、安全対策上で放熱板を１次
側からも２次側からも浮かしている。この為に、放熱板
を直接接地する方法は採用できない。
て放熱板から空中または内部の配線へのノイズ伝播ルー
トがなくなるようにするため、放熱板を接地ラインに接
続することで伝播ルートを短絡する方法がある。しかし
大半のスイッチング電源は、安全対策上で放熱板を１次
側からも２次側からも浮かしている。この為に、放熱板
を直接接地する方法は採用できない。
【００１０】本発明は、放熱板と接地ラインとを直接接
続しないで、コンデンサや高抵抗値の抵抗を通して接地
する手段により、ノイズの伝播ルートを短絡することを
目的とする。
続しないで、コンデンサや高抵抗値の抵抗を通して接地
する手段により、ノイズの伝播ルートを短絡することを
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の原理構成図を図
１に示す。図１（ａ）はコンデンサを付加した場合、図
１（ｂ）は高抵抗値の抵抗を付加した場合を示し、何れ
も断面構成図を示す。図において、１はスイッチ素子、
２は放熱板、３は絶縁板、４はプリント基板、５はリー
ド線、６は配線、７はコンデンサ、８は高抵抗を示す。
１に示す。図１（ａ）はコンデンサを付加した場合、図
１（ｂ）は高抵抗値の抵抗を付加した場合を示し、何れ
も断面構成図を示す。図において、１はスイッチ素子、
２は放熱板、３は絶縁板、４はプリント基板、５はリー
ド線、６は配線、７はコンデンサ、８は高抵抗を示す。
【００１２】図１（ａ）において、コンデンサ７は放熱
板２とスイッチ素子１の接地側との間に挿入され、1000
PFクラスのコンデンサをプリント基板４に接して接続さ
れる。スイッチ素子１が発生する高周波電流が、スイッ
チ素子１と放熱板２との間の容量成分と放熱板２とコン
デンサ７とリード線５によりクローズされるように構成
する。図１（ｂ）の場合はコンデンサ７の代わりに高抵
抗値の抵抗８によりクローズ回路が構成されるようにす
る。
板２とスイッチ素子１の接地側との間に挿入され、1000
PFクラスのコンデンサをプリント基板４に接して接続さ
れる。スイッチ素子１が発生する高周波電流が、スイッ
チ素子１と放熱板２との間の容量成分と放熱板２とコン
デンサ７とリード線５によりクローズされるように構成
する。図１（ｂ）の場合はコンデンサ７の代わりに高抵
抗値の抵抗８によりクローズ回路が構成されるようにす
る。
【００１３】
【作用】図１（ａ）の放熱板２をコンデンサ７を通して
接地する時に、放熱板２と接続するコンデンサ７は必ず
スイッチ素子１の近傍に実装しなければならない。何故
ならスイッチ素子１とコンデンサ７とが離れているとそ
の間に大きなループが形成され、ここに流れるノイズ電
流によってループから放射されるノイズが大きくなるか
らである。
接地する時に、放熱板２と接続するコンデンサ７は必ず
スイッチ素子１の近傍に実装しなければならない。何故
ならスイッチ素子１とコンデンサ７とが離れているとそ
の間に大きなループが形成され、ここに流れるノイズ電
流によってループから放射されるノイズが大きくなるか
らである。
【００１４】このコンデンサ７を通して高周波電流のル
ープが形成されて、ノイズは外へは伝播されずにこのル
ープ内でクローズされる。また放射ノイズのループ面積
は小さくなり、外部へのノイズの放射は非常に小さくな
る。
ープが形成されて、ノイズは外へは伝播されずにこのル
ープ内でクローズされる。また放射ノイズのループ面積
は小さくなり、外部へのノイズの放射は非常に小さくな
る。
【００１５】図１（ｂ）の放熱板２を高抵抗８にて接続
する時に、放熱板２と接続する抵抗８は必ずスイッチ素
子１の近傍に実装しなければならない。何故ならスイッ
チ素子１とこの高抵抗８が離れているとその間に大きな
ループが形成され、ここに流れるノイズ電流によってル
ープから放射されるノイズが大きくなるからである。
する時に、放熱板２と接続する抵抗８は必ずスイッチ素
子１の近傍に実装しなければならない。何故ならスイッ
チ素子１とこの高抵抗８が離れているとその間に大きな
ループが形成され、ここに流れるノイズ電流によってル
ープから放射されるノイズが大きくなるからである。
【００１６】この高抵抗８を通して高周波電流のループ
が形成されて、ノイズは外へは伝播されずにこのループ
内でクローズされる。また放射ノイズのループ面積は小
さくなり、外部へのノイズの放射は非常に小さくなる。
このように高周波ノイズの伝播ループを小さく抑えさせ
ることで、空中を放射するノイズを大幅に抑制すること
ができる。
が形成されて、ノイズは外へは伝播されずにこのループ
内でクローズされる。また放射ノイズのループ面積は小
さくなり、外部へのノイズの放射は非常に小さくなる。
このように高周波ノイズの伝播ループを小さく抑えさせ
ることで、空中を放射するノイズを大幅に抑制すること
ができる。
【００１７】
【実施例】本発明のコンデンサまたは高抵抗の接続方法
の実施例を図２に示す。図において、11はスイッチ素
子、12は放熱板、13は絶縁板、14はプリント基板、15は
リード線、16は導線、17はコンデンサ又は高抵抗を示
す。絶縁板12に端子を設け、錫メッキ線からなる導線16
によりプリント基板14の裏側に出し、コンデンサ又は抵
抗17のリード線片側にハンダ付けし、他の片側をスイッ
チ素子11のエミッタ側のリード線15にハンダ付けする。
の実施例を図２に示す。図において、11はスイッチ素
子、12は放熱板、13は絶縁板、14はプリント基板、15は
リード線、16は導線、17はコンデンサ又は高抵抗を示
す。絶縁板12に端子を設け、錫メッキ線からなる導線16
によりプリント基板14の裏側に出し、コンデンサ又は抵
抗17のリード線片側にハンダ付けし、他の片側をスイッ
チ素子11のエミッタ側のリード線15にハンダ付けする。
【００１８】コンデンサまたは高抵抗を接続した場合の
スイッチ素子の回路構成図とスイッチング波形図の実施
例を図３に示す。スイッチ素子はベース側Ｂは発振器
に、エミッタ側Ｅは接地側に、コレクタ側Ｃはインダク
タまたはトランス側に接続されており、ベースＢからの
発振周波数のオンオフ信号によりコレクタＣとエミッタ
Ｅ間がオンオフする。コレクタＣはインダクタ又はトラ
ンスのインピーダンスと、放熱板との間の浮遊容量とに
よりトランジスタのオフ時に10〜50MHz の高調波信号を
発生する。
スイッチ素子の回路構成図とスイッチング波形図の実施
例を図３に示す。スイッチ素子はベース側Ｂは発振器
に、エミッタ側Ｅは接地側に、コレクタ側Ｃはインダク
タまたはトランス側に接続されており、ベースＢからの
発振周波数のオンオフ信号によりコレクタＣとエミッタ
Ｅ間がオンオフする。コレクタＣはインダクタ又はトラ
ンスのインピーダンスと、放熱板との間の浮遊容量とに
よりトランジスタのオフ時に10〜50MHz の高調波信号を
発生する。
【００１９】しかし、コンデンサまたは高抵抗を付加す
ることにより、スイッチ素子のコレクタ側Ｃと放熱板と
の間の浮遊容量と、放熱板と接続されたコンデンサまた
は高抵抗と、接地側に接続されたスイッチ素子のエミッ
タ側Ｅによるループ回路が構成され、スイッチ素子のオ
ンオフによるコレクタＣとエミッタＥとの間のオンオフ
波形は、スイッチ素子のオフ時におけるインダクタ又は
トランスのインピーダンスによる波形に重畳していた高
調波がループ回路により接地側に吸収される。
ることにより、スイッチ素子のコレクタ側Ｃと放熱板と
の間の浮遊容量と、放熱板と接続されたコンデンサまた
は高抵抗と、接地側に接続されたスイッチ素子のエミッ
タ側Ｅによるループ回路が構成され、スイッチ素子のオ
ンオフによるコレクタＣとエミッタＥとの間のオンオフ
波形は、スイッチ素子のオフ時におけるインダクタ又は
トランスのインピーダンスによる波形に重畳していた高
調波がループ回路により接地側に吸収される。
【００２０】このため高調波による高周波ノイズが放熱
板から空中に放射したり、配線に重畳したりしてノイズ
を発生することが防止される。したがって、スイッチ素
子のコレクタＣとエミッタＥとの間にコンデンサ・抵抗
によるＣＲスナパ回路を設けて、スイッチング時に発生
するサージノイズを抑制・吸収するのと同じ回路構成に
なり、スイッチ素子と放熱板との間の容量成分による高
周波電流をコンデンサ又は高抵抗を挿入接続することに
より吸収することができる。
板から空中に放射したり、配線に重畳したりしてノイズ
を発生することが防止される。したがって、スイッチ素
子のコレクタＣとエミッタＥとの間にコンデンサ・抵抗
によるＣＲスナパ回路を設けて、スイッチング時に発生
するサージノイズを抑制・吸収するのと同じ回路構成に
なり、スイッチ素子と放熱板との間の容量成分による高
周波電流をコンデンサ又は高抵抗を挿入接続することに
より吸収することができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、スイッチ素子から放熱
板への高周波ノイズ伝播ルートによる電源機器外部への
ノイズの放射や回路内部へのノイズの伝播を抑制するこ
とが出来、スイッチング電源の発生ノイズ抑制に多大な
効果がある。
板への高周波ノイズ伝播ルートによる電源機器外部への
ノイズの放射や回路内部へのノイズの伝播を抑制するこ
とが出来、スイッチング電源の発生ノイズ抑制に多大な
効果がある。
【図１】 本発明の原理構成図
【図２】 コンデンサまたは高抵抗の接続方法の実施例
【図３】 スイッチ素子の回路構成図とスイッチング波
形図の実施例
形図の実施例
【図４】 スイッチ素子の搭載構成例
【図５】 スイッチ素子の回路構成図とスイッチング波
形図の従来例
形図の従来例
１，11，21 スイッチ素子 ２，12，22 放熱板 ３，13，23 絶縁板 ４，14，24 プリント基板 ５，15，25 リード線 ６，26 配線 ７ コンデンサ ８ 高抵抗 16 導線 17 コンデンサ又は高抵抗 27 トランジスタスイッチ部 28 プラスチックモールド部 29 トランジスタ基板部
Claims (2)
- 【請求項１】 スイッチング電源を構成するスイッチ素
子（１）を放熱板（２）に搭載し、該スイッチ素子
（１）と放熱板（２）との間に熱伝導を行う絶縁板
（３）を挿入し、該放熱板（２）をプリント基板（４）
に取り付けた電源装置において、 該スイッチ素子（１）のエミッタ（ソース）側をリード
線（５）により接地側に接続してプリント基板（４）の
裏側に出し、該放熱板（２）の接続端子をプリント基板
（４）の裏側に出し、該スイッチ素子（１）のエミッタ
（ソース）側のリード線（５）と該放熱板（２）の接続
端子との間にコンデンサ（７）を接続し、該放熱板
（２）と接続するコンデンサ（７）は必ずスイッチ素子
（１）の近傍に実装することを特徴とするスイッチ素子
ノイズ対策方法。 - 【請求項２】 前記電源装置において、該スイッチ素子
（１）のエミッタ（ソース）側をリード線（５）により
接地側に接続してプリント基板（４）の裏側に出し、該
放熱板（２）の接続端子をプリント基板（４）の裏側に
出し、該スイッチ素子（１）のエミッタ（ソース）側の
リード線（５）と該放熱板（２）の接続端子との間に高
抵抗値の抵抗（８）を接続し、該放熱板（２）と接続す
る高抵抗（８）は必ずスイッチ素子（１）の近傍に実装
することを特徴とする請求項１記載のスイッチ素子ノイ
ズ対策方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13297192A JP2770652B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | スイッチ素子ノイズ対策方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13297192A JP2770652B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | スイッチ素子ノイズ対策方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05328710A JPH05328710A (ja) | 1993-12-10 |
| JP2770652B2 true JP2770652B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=15093779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13297192A Expired - Lifetime JP2770652B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | スイッチ素子ノイズ対策方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2770652B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009027840A (ja) * | 2007-07-19 | 2009-02-05 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 電力変換装置 |
| JP4488087B2 (ja) * | 2008-04-24 | 2010-06-23 | ダイキン工業株式会社 | パワー回路実装ユニット、及びモータ駆動装置 |
| JP5995572B2 (ja) * | 2011-08-31 | 2016-09-21 | キヤノン株式会社 | ラインフィルタ、ラインフィルタを搭載したスイッチング電源及び画像形成装置 |
| JP5743851B2 (ja) * | 2011-10-31 | 2015-07-01 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電子装置 |
| JP5516623B2 (ja) * | 2012-03-15 | 2014-06-11 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
| JP6203492B2 (ja) * | 2012-12-28 | 2017-09-27 | 三菱重工業株式会社 | インバータ一体型電動圧縮機 |
-
1992
- 1992-05-26 JP JP13297192A patent/JP2770652B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05328710A (ja) | 1993-12-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980317 |