JP3195588B2 - ノイズフィルタ - Google Patents
ノイズフィルタInfo
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Description
ィルタに係り、特に商用電源のノイズフィルタに係る。
駆動する場合、ノイズによる電圧波形の歪みは、被駆動
装置の動作を不安定にする要因となる。ノイズを抑制す
るために、Xキャパシタ、Yキャパシタ、コモンモード
チョークなどからなるノイズフィルタが従来より用いら
れている。
は、一方の電源ラインから他方の電源ラインにXキャパ
シタを介して流れることにより相殺される。しかし、コ
モンモードノイズは、Yキャパシタを経由してアースへ
流れ、被駆動装置のグランド電位を変動させ、被駆動装
置の内部回路にノイズを伝える要因となる。特に、コモ
ンモードノイズが、スパイク状で、高周波成分を含む場
合にこの問題は顕著になる。
ダンスの整合が取れていないと、反射ノイズが生じ、こ
の反射ノイズによってコモンモードチョークが共振して
電圧波形を歪ませてしまう。
に鑑みてなされたもので、電源系統において、ノイズと
その影響とを低減することを第1の目的とする。また、
この発明は、被駆動装置へのコモンモードノイズの影響
を低減することを第2の目的とする。さらに、この発明
は、反射ノイズを抑制すると共に反射ノイズによる回路
の共振を防止することを第3の目的とする。
め、この発明のノイズフィルタは、電源と該電源により
駆動される装置との間に配置されるノイズフィルタであ
って、一対の電源ラインに介挿されるコモンモードチョ
ークと、前記コモンモードチョークに誘導結合された巻
線と、前記巻線の両端間に接続された抵抗素子と、を備
える回路と、前記コモンモードチョークの一次側で、前
記一対の電源ラインに接続され、前記電源ライン上のコ
モンモードノイズを低減するコモンモードノイズ低減回
路と、 前記一対の電源ラインに接続され、前記装置から
の反射ノイズによる前記コモンモードチョークの共振を
防止するために、共振電流を低減する共振防止回路と、
前記コモンモードチョークの二次側で、前記一対の電源
ラインの一方と基準電圧端との間に接続され、反射ノイ
ズを低減する反射ノイズ低減回路と、 前記コモンモード
チョークの二次側で、前記一対の電源ライン間に接続さ
れ、電源の出力インピーダンスと前記装置の入力インピ
ーダンスとを整合させるためのインピーダンス回路と、
を備え、 前記反射ノイズ低減回路は、前記一対の電源ラ
インの一方と基準電圧端との間に接続され、抵抗とコン
デンサとの直列回路と、前記直列回路を前記一対の電源
ラインの一方に切り替えて接続するためのスイッチと、
を備える。
モンモードノイズは、コモンモードチョークとコモンモ
ードノイズ低減回路とにより低減される。また、ノイズ
の一部が入力され、反射ノイズが発生しても、反射ノイ
ズ低減回路により抑制され、さらに、共振防止回路によ
り、コモンモードチョークの共振が防止又は抑制され
る。さらに、インピーダンス回路により、電源の出力イ
ンピーダンスと装置の入力インピーダンスとの不整合が
防止され、反射ノイズの発生を抑えることができる。
ば、前記一対の電源ラインの一方に一端が接続された第
1のコンデンサと、前記一対の電源ラインの他方に一端
が接続された第2のコンデンサと、前記第1と第2のコ
ンデンサの接続端に一端が接続され、他端に所定電圧が
印加され、コモンモードノイズのエネルギーを消費する
抵抗素子とから構成される。
電源ラインの間に接続された、コンデンサと抵抗素子と
の直列回路を備える。
一対の電源ラインの間に接続された、抵抗とコンデンサ
との直列回路を備える。
振防止回路と前記コモンモードチョークとの組を、異な
る周波数(帯域)のコモンモードノイズを低減するため
に、K(2以上の自然数)組備えるように構成してもよ
い。これにより、広帯域でコモンモードノイズを低減で
きる。
参照して、この発明の第1の実施の形態に係るノイズフ
ィルタを説明する。
のノイズフィルタは、一対の電源ライン101と102
と、Yキャパシタ11と,CR回路12と,コモンモー
ドチョーク13と、CR回路14と15とを備える。
せぬ配電板等と任意の装置(以下、被駆動装置)とを接
続し、被駆動装置に電力を供給する。
101と102に介挿され、同相ノイズを抑制する。コ
モンモードチョーク13のインダクタンスは、減衰した
いノイズの周波数帯域に応じて選択され、たとえば1〜
10mH程度のインダクタンスを有する。
ク13の一次側に配置され、一端が電源ライン101に
接続された第1のコンデンサC1と、一端が電源ライン
102に接続され、他端がコンデンサC1の他端に接続
された第2のコンデンサC2と、一端がコンデンサC1
とC2の接続点に接続され、他端が接地された第1の抵
抗R1とから構成され、電源ライン101と102の間
のコモンモードのノイズをグランドに流し、抵抗R1で
熱に変換する。コンデンサC1とC2は、それぞれ、1
000〜4700pF、望ましくは、2000〜240
0pF程度の容量を有し、抵抗R1は、1〜500Ω、
望ましくは、50〜200Ω程度の抵抗値を有する。
に接続された第3のコンデンサC3と、一端が電源ライ
ン102に接続され、他端がコンデンサC3の他端に接
続された第2の抵抗R2とから構成され、電源ライン1
01と102上のノーマルモードのノイズを抵抗R2の
抵抗成分により熱エネルギーに変換する。コンデンサC
3は、0.01〜1μF、望ましくは、0.1〜0.4
7μF程度の容量を有し、抵抗R2は、1〜100Ω、
望ましくは7〜30Ω程度の抵抗値を有する。
3の二次側に配置され、電源ライン101と102に選
択的に接続されるスイッチSW1と、スイッチSW1を
介して電源ライン101又は102に一端が接続される
第3の抵抗R3と、一端が第3の抵抗R3の他端に接続
され、他端が接地された第4のコンデンサC4とから構
成され、反射ノイズをグランドに流す。抵抗R3は、
0.1〜50Ω、望ましくは0.5〜10Ω程度の抵抗
値を有し、コンデンサC4は、0.01〜10μF、望
ましくは0.1〜1μF程度の容量を有する。
3の二次側に配置され、一端が電源ライン101に接続
された第5のコンデンサC5と、一端が電源ライン10
2に接続され、他端がコンデンサC5の他端に接続され
た第4の抵抗R4とから構成され、電源と被駆動装置と
の間のインピーダンスを整合する。コンデンサC5の容
量と抵抗R4の抵抗値は、電源の出力インピーダンスと
被駆動装置の入力インピーダンスに応じて、両者がマッ
チングするように選択され、例えば、1〜100μF、
望ましくは5〜15μF程度の容量を有し、抵抗R4
は、1〜100Ω、望ましくは5〜15Ω程度の抵抗値
を有する。
ルタの動作を説明する。
り、電源ライン101と102を介して供給された電力
は、コモンモードチョーク13を通過して被駆動装置に
供給される。
01と102との間にコモンモードノイズが生じると、
コモンモードノイズは、最も入力側に配置されているY
キャパシタ11を介してグランドに流れる。この際、コ
モンモードノイズの一部は抵抗R1により熱エネルギー
に変換され消費される。さらに、Yキャパシタ11で吸
収できなかったコモンモードノイズは、同相の信号に対
して高いインピーダンスを有するコモンモードチョーク
13により縮減され(通過が阻止され)、被駆動装置に
はほとんど伝達されない。コモンモードチョーク13が
阻止するノイズの周波数は、そのインダクタンスにより
変化するため、目的とする周波数に応じてインダクタン
ス値を設定する。
に、ノーマルモードノイズが生じると、ノーマルモード
ノイズは、一方の電源ライン101又は102から他方
の電源ライン102又は101にCR回路12とCR回
路15とを介して流れ、互いに相殺される。この際、ノ
ーマルモードノイズの一部は抵抗R2とR4により熱エ
ネルギーに変換され消費される。
は、スイッチSW1とCR回路14を介して、アースへ
流れ、抵抗R3の抵抗成分で熱エネルギーに変換され、
消費される。また、反射ノイズがコモンモードチョーク
13と共振し、コモンモードチョーク13を通過した場
合、CR回路12が、この反射ノイズを抵抗R2の抵抗
成分で熱エネルギーに変換し、消費する。従って、CR
回路12、14は、反射ノイズを低減し、コモンモード
チョーク13の共振を防止すると共にコモンモードチョ
ーク13が共振しても、その共振を迅速に終了させる。
なお、CR回路14はSW1により、電源ライン102
に接続されてもよく、電源ライン101と102に交互
に切り換えて接続されてもよい。
入力したノイズが消費され、さらに、コモンモードチョ
ークによりノイズの進入が阻止され、仮に進入したノイ
ズが被駆動装置により反射しても、そのノイズを迅速に
低減することができる。
おいては、コモンモードチョーク13が単一で且つその
インピーダンスが固定であるため、特定周波数(帯域)
のコモンモードノイズしか被駆動装置への流入を阻止で
きず、他の周波数(帯)のコモンモードノイズが被駆動
装置に到達することを阻止できない。以下に、複数周波
数(帯)のコモンモードノイズを阻止できるノイズフィ
ルタを第2の実施の形態として説明する。なお、第1の
実施の形態と同一部分には同一符号を付す。
の回路構成におけるコモンモードチョーク13を、異な
ったインダクタンスを有する第1と第2のコモンモード
チョーク21と22とから構成し、コモンモードチョー
ク21と22との間に、CR回路12と実質的に同一構
成のCR回路24と、Yキャパシタ11と実質的に同一
構成のYキャパシタ23と、を配置した構成を有する。
ように、電源側から、Yキャパシタ11、CR回路1
2、大インダクタンスの第1のコモンモードチョーク2
1、CR回路24、Yキャパシタ23、小インダクタン
スの第2のコモンモードチョーク22、CR回路14、
CR回路15を順に備える。
6と第5の抵抗R5はそれぞれ、0.1〜10μF、望
ましくは0.5〜5μF程度の容量と、1〜100Ω、
望ましくは7〜30Ω程度の抵抗値を有する。またYキ
ャパシタ23が備える第7と第8のコンデンサC7とC
8と第6の抵抗R6は、それぞれ、1000〜6000
pF、望ましくは3000〜5000pF程度の容量
と、1〜500Ω、望ましくは50〜200Ω程度の抵
抗値を有する。
実施の形態のノイズフィルタの動作と実質的に同一であ
る。ただし、Yキャパシタ11とYキャパシタ23とで
はコンデンサの容量に違いがあるので、減衰するコモン
モードノイズの周波数(帯)が異なる。つまりYキャパ
シタ11は高い周波数(帯)のノイズを低減し、Yキャ
パシタ23は低い周波数(帯)のノイズを低減する。
と第2のコモンモードチョーク22とではインダクタン
スに違いがあるので、減衰されるコモンモードノイズの
周波数(帯)が異なる。つまり大インダクタンスのコモ
ンモードチョーク21が低い周波数(帯)のノイズを低
減(阻止)し、さらに、小インダクタンスのコモンモー
ドチョーク22が高い周波数(帯)のノイズを低減(阻
止)する。
コンデンサC1,C2、C7,C8の容量と、コモンモ
ードチョーク21及び22のインダクタンスと、を適当
な値に設定することにより、異なる周波数帯域のコモン
モードノイズを低減できる。
れず、種々の変形及び応用が可能である。
も、このノイズフィルタを構成する素子に電流が流れ、
抵抗R1〜R4で電力が消費され、コンデンサC1〜C
5が劣化するおそれがある。そこで、Yキャパシタ1
1,CR回路12及び15にスイッチSW2〜SW4を
配置し、無負荷の際にはSW1〜SW4をオフにして、
各回路を電源ライン101,102から切り離すように
してもよい。図2の回路でも、同様にスイッチを設けて
もよい。
大きなコモンモードチョークを入力側に、インダクタン
スの小さなコモンモードチョークを被駆動装置側に配置
したが、配置の順番などは任意である。また、図2の回
路においては、コモンモードチョークの数を2つとした
が、3つ以上としてもよい。この場合には、Yキャパシ
タとCR回路とコモンモードチョークとのセットを必要
数だけ並べた後、最後に、反射防止用のCR回路とイン
ピーダンス整合用のCR回路を配置する。
ノイズにより、コモンモードチョークのコア内に磁束が
生じ、この磁束により電源ライン101又は102に誘
導起電力が発生し、電流が流れる。従って電源ライン1
01又は102のノイズになる場合がある。この問題を
低減するためには、図3に示すように、巻線Wと巻線W
に接続された第7の抵抗R7と、を備えるコモンモード
チョークを使用すればよい。
射ノイズにより生じるコア内の磁束は、巻線Wに誘導起
電力を生じ、巻線Wには電流が流れ、抵抗R7により消
費される。よって反射ノイズによるコモンモードチョー
クの共振は抑えられる。巻線Wは電流を流れやすくする
ために、インダクタンスを小さくし、巻数は1〜3程度
でもよい。また接続される抵抗の抵抗値は0.5〜5Ω
程度でもよい。
ば、電源系統において、ノイズとその影響を低減するこ
とができる。
ルタの回路図である。
ルタの回路図である。
ある。
Claims (5)
- 【請求項1】電源と該電源により駆動される装置との間
に配置されるノイズフィルタであって、 一対の電源ラインに介挿されるコモンモードチョーク
と、 前記コモンモードチョークに誘導結合された巻線と、前
記巻線の両端間に接続された抵抗素子と、を備える回路
と、前記コモンモードチョークの一次側で、前記一対の電源
ラインに接続され、前記電源ライン上のコモンモードノ
イズを低減するコモンモードノイズ低減回路と、 前記一対の電源ラインに接続され、前記装置からの反射
ノイズによる前記コモンモードチョークの共振を防止す
るために、共振電流を低減する共振防止回路と、 前記コモンモードチョークの二次側で、前記一対の電源
ラインの一方と基準電圧端との間に接続され、反射ノイ
ズを低減する反射ノイズ低減回路と、 前記コモンモードチョークの二次側で、前記一対の電源
ライン間に接続され、電源の出力インピーダンスと前記
装置の入力インピーダンスとを整合させるためのインピ
ーダンス回路と、を備え、 前記反射ノイズ低減回路は、前記一対の電源ラインの一
方と基準電圧端との間に接続され、抵抗とコンデンサと
の直列回路と、前記直列回路を前記一対の電源ラインの
一方に切り替えて接続するためのスイッチと、を備え
る、 ことを特徴とするノイズフィルタ。 - 【請求項2】前記コモンモードノイズ低減回路は、前記
一対の電源ラインの一方に一端が接続された第1のコン
デンサと、前記一対の電源ラインの他方に一端が接続さ
れた第2のコンデンサと、前記第1と第2のコンデンサ
の他端が接続された接続端に、一端が接続され、他端に
所定電圧が印加され、コモンモードノイズのエネルギー
を消費する抵抗素子と、を備える、ことを特徴とする請
求項1に記載のノイズフィルタ。 - 【請求項3】前記共振防止回路は、前記一対の電源ライ
ンの間に接続された、コンデンサと抵抗素子との直列回
路を備える、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の
ノイズフィルタ。 - 【請求項4】 前記インピーダンス回路は、前記一対の電
源ラインの間に接続された、抵抗とコンデンサとの直列
回路を備える、ことを特徴とする請求項1、2又は3に
記載のノイズフィルタ。 - 【請求項5】前記コモンモードノイズ低減回路と前記共
振防止回路と前記コモンモードチョークとの組を、異な
る周波数(帯域)のコモンモードノイズを低減するため
に、K(Kは2以上の自然数)組備える、ことを特徴と
する請求項1乃至4のいずれか1項に記載のノイズフィ
ルタ。
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Family
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Family Applications (1)
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JP04458499A Expired - Fee Related JP3195588B2 (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | ノイズフィルタ |
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DE102020119108A1 (de) * | 2020-07-21 | 2022-01-27 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Gleichstrom-Filtervorrichtung |
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1999
- 1999-02-23 JP JP04458499A patent/JP3195588B2/ja not_active Expired - Fee Related
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ノイズ・フィルター,島山鶴雄著,無線技術普及会,昭和61年11月1日発行,星雲社,pp.109−114 |
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