JP3361835B2 - スイッチング電源 - Google Patents
スイッチング電源Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源に関す
るものであり、詳しくは、スイッチングノイズの軽減に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】スイッチング電源は、１次側（入力側）
の直流入力電圧を高周波でスイッチングして交流に変換
した後トランスを介して２次側（出力側）に伝達し、整
流平滑するように構成されたものである。このようなス
イッチング電源は、電源入力と電源出力が直流的に絶縁
されるとともに電源全体を小型にできることから、各種
の電子機器の電源として広く用いられている。 【０００３】ところで、このように構成されるスイッチ
ング電源では、トランスの小型化に伴ってトランスの１
次側と２次側の巻線間の浮遊容量が増大し、スイッチン
グ周波数が高周波化することで１次側の巻線に与えられ
る電圧が２次側のコモン電位に与える影響が大きくな
る。その結果、１次側と２次側のコモン間にスイッチ素
子１を駆動するスイッチング信号の静電結合に伴う電位
波形がスイッチングノイズとして現れる。 【０００４】このスイッチングノイズは、このようなス
イッチング電源を測定器の電源として用いた場合に測定
信号の入力端子と測定器のケース間に端子間雑音電圧と
して現れる。この端子間雑音電圧は、測定器の入力雑音
になるとともに入力端子に接続される測定対象装置にと
っては外部雑音信号になり好ましくない。そこで、この
ような端子間雑音電圧を軽減するために、従来から各種
の対策が講じられている。 【０００５】図５は従来のこのような電源を測定器に用
いた場合の要部の一例を示す回路図である。図におい
て、１はスイッチ素子であり、トランス２の１次巻線３
と直列に接続されている。これらスイッチ素子１とトラ
ンス２の１次巻線３との直列回路には直流入力電圧が加
えられるが図示しない。４はトランス２のコアである。
５，６はトランス２の１次巻線３と２次巻線７の間に２
重に設けられた静電シールドである。一方の静電シール
ド５は１次側のコモンに接続され、他方の静電シールド
６は２次側のコモンに接続されている。２次巻線７の両
端Ａ，Ｃにはダイオード８，９とコイル１０とコンデン
サ１１よりなる整流平滑回路が接続されていて、２次巻
線７の中点Ｂは静電シールド６とともに２次側のコモン
に接続されている。１２は測定器のケース、１３，１４
は測定器の入力端子である。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかし、このように静
電シールド５，６を設けてそれぞれのコモンに接続する
構成は一般商用電源用のトランスにおける浮遊容量の影
響の軽減には効果的であるが、スイッチング周波数が商
用周波数の数千倍になるようなスイッチング電源の場合
には浮遊容量による静電結合の影響は非常に大きいこと
から十分なシールド効果は得られない。 【０００７】そこでさらに、２次側のコモンと１次側の
コモンとの間にコンデンサ１５を接続したり、入力端子
１３，１４にコモンモードチョーク１６を接続すること
が行われているが、いずれも十分なスイッチングノイズ
軽減効果は得られない。さらにコンデンサ１５を接続し
た場合には交流的な絶縁がなされないことになり、ま
た、コモンモードチョーク１６を接続した場合には測定
器の性能低下を招くという問題も出てくる。 【０００８】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり、その目的は、トランスの１次側と２次側の巻線
間の浮遊容量に起因するスイッチングノイズを軽減でき
るスイッチング電源を実現することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題点を解決するために、1次側の直流入力電圧を高周波
でスイッチングして交流に変換した後トランスを介して
2次側に伝達し、整流平滑するように構成されたスイッ
チング電源において、2次側の平滑回路の入力端子の非
コモン側と1次側コモン間にコンデンサを接続し、2次側
に伝送されるスイッチングノイズを軽減させることを特
徴とする。 【００１０】 【作用】トランスの１次巻線と２次巻線間の浮遊容量に
より静電結合されるスイッチング信号成分は、２次側の
出力端子からコンデンサを介して１次側コモンに流れ出
る。これにより、２次側に出力されるスイッチングノイ
ズは軽減される。 【００１１】 【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の一実施例の回路図であり、図５と共
通する部分には同一符号を付けている。図１が図５と異
なる点は、2次側のダイオード８，９のカソードすなわ
ち平滑回路の入力端子の非コモン側と1次側のコモン
（本実施例では測定器のケース１２）間にコンデンサ１
７が接続されていることである。 【００１２】このような構成において、２次側のダイオ
ード８，９のカソードに出力されるスイッチングノイズ
は、コンデンサ１７を介して１次側コモンに流れ出る。
これにより、２次側に出力されるスイッチングノイズは
軽減される。図２は本発明の他の実施例の要部の回路図
であって１次側がプッシュプル形に構成された例であ
り、図１と共通する部分には同一符号を付けている。図
２の構成では、１次巻線３の中間タップに直流電力を加
え、１次巻線３の両端にプッシュプル駆動されるスイッ
チ素子１ａ，１ｂを接続している。そして、２次側のダ
イオード８，９のカソードと１次側のコモン間にはコン
デンサ１７が接続されている。このような構成におい
て、スイッチ素子１ａ，１ｂのどちらか片方がオンの状
態で２次側の負荷に電力が供給される。 【００１３】図３は図２の各部の波形図である。（Ａ）
はコンデンサ１７が接続されていない場合に２次側の整
流出力端子および２次側のコモンに現れるコモンモード
ノイズの一例を示し、（Ｂ）はこのノイズ源になってい
る１次側の入力の一例を示している。この例では、１次
側の電圧は１０Ｖ、１次巻線３と２次巻線７間の浮遊容
量は１０ｐＦ、２次側のコモンモードノイズは２０ｍＶ
になっている。このようなコモンモードノイズを例えば
１／１００にするためには、図５の従来の構成ではコン
デンサ１５の容量として浮遊容量（１０ｐＦ）の１００
倍程度の１０００ｐＦが必要になる。 【００１４】ところが、２次側の整流出力端子に着目す
ると、（Ｃ）のような全波整流電圧が出力されている。
この電圧波形はノイズ源になっている１次側の入力波形
と等しい。そこで、本発明では、２次側の整流出力端子
の波形の一部をコンデンサ１７を介して１次側のコモン
に流すようにした。すなわち、コンデンサ１７の値を調
整することにより、１次側から２次側に伝送されるコモ
ンモードノイズと２次側から１次側のコモンに伝送され
る電圧を等しくすることができ、結果的にコモンモード
ノイズを除去できる。なお、コンデンサ１７の容量Ｃと
しては、２次側の整流出力端子の電圧を１２Ｖとする
と、Ｃ＝１０×１０／１２からほぼ８．３ｐＦになる。 【００１５】なお、上記各実施例ではコンデンサ１７の
一端を直接２次側の整流出力端子に接続しているが、図
４に示すように抵抗Ｒ1とＲ2で構成される抵抗分圧回路
を介して接続してもよい。この場合のコンデンサ１７の
容量Ｃ’は、図２のコンデンサ１７の容量Ｃに抵抗分圧
比１／｛Ｒ2／（Ｒ1＋Ｒ2）｝を掛けた値になる。例え
ばＲ1＝２ｋΩ，Ｒ2＝１０ｋΩとすると、Ｃ’＝８．３
×１．２から１０ｐＦになる。このような構成は、コン
デンサ１７の値が任意に選べない場合に有効である。 【００１６】また、抵抗Ｒ1またはＲ2と並列に別途コン
デンサを接続することにより分圧点の電圧波形を整流出
力端子の波形と異ならせてノイズの補正を変化させるこ
とも可能である。また、上記実施例では波形が正弦波的
なものについて説明したが、矩形波などの波形にも同様
な効果が得られる。 【００１７】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トランスの１次側と２次側の巻線間の浮遊容量に起因す
るスイッチングノイズを軽減できるスイッチング電源が
実現でき、高感度が要求される各種の装置の電源として
好適である。
るものであり、詳しくは、スイッチングノイズの軽減に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】スイッチング電源は、１次側（入力側）
の直流入力電圧を高周波でスイッチングして交流に変換
した後トランスを介して２次側（出力側）に伝達し、整
流平滑するように構成されたものである。このようなス
イッチング電源は、電源入力と電源出力が直流的に絶縁
されるとともに電源全体を小型にできることから、各種
の電子機器の電源として広く用いられている。 【０００３】ところで、このように構成されるスイッチ
ング電源では、トランスの小型化に伴ってトランスの１
次側と２次側の巻線間の浮遊容量が増大し、スイッチン
グ周波数が高周波化することで１次側の巻線に与えられ
る電圧が２次側のコモン電位に与える影響が大きくな
る。その結果、１次側と２次側のコモン間にスイッチ素
子１を駆動するスイッチング信号の静電結合に伴う電位
波形がスイッチングノイズとして現れる。 【０００４】このスイッチングノイズは、このようなス
イッチング電源を測定器の電源として用いた場合に測定
信号の入力端子と測定器のケース間に端子間雑音電圧と
して現れる。この端子間雑音電圧は、測定器の入力雑音
になるとともに入力端子に接続される測定対象装置にと
っては外部雑音信号になり好ましくない。そこで、この
ような端子間雑音電圧を軽減するために、従来から各種
の対策が講じられている。 【０００５】図５は従来のこのような電源を測定器に用
いた場合の要部の一例を示す回路図である。図におい
て、１はスイッチ素子であり、トランス２の１次巻線３
と直列に接続されている。これらスイッチ素子１とトラ
ンス２の１次巻線３との直列回路には直流入力電圧が加
えられるが図示しない。４はトランス２のコアである。
５，６はトランス２の１次巻線３と２次巻線７の間に２
重に設けられた静電シールドである。一方の静電シール
ド５は１次側のコモンに接続され、他方の静電シールド
６は２次側のコモンに接続されている。２次巻線７の両
端Ａ，Ｃにはダイオード８，９とコイル１０とコンデン
サ１１よりなる整流平滑回路が接続されていて、２次巻
線７の中点Ｂは静電シールド６とともに２次側のコモン
に接続されている。１２は測定器のケース、１３，１４
は測定器の入力端子である。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかし、このように静
電シールド５，６を設けてそれぞれのコモンに接続する
構成は一般商用電源用のトランスにおける浮遊容量の影
響の軽減には効果的であるが、スイッチング周波数が商
用周波数の数千倍になるようなスイッチング電源の場合
には浮遊容量による静電結合の影響は非常に大きいこと
から十分なシールド効果は得られない。 【０００７】そこでさらに、２次側のコモンと１次側の
コモンとの間にコンデンサ１５を接続したり、入力端子
１３，１４にコモンモードチョーク１６を接続すること
が行われているが、いずれも十分なスイッチングノイズ
軽減効果は得られない。さらにコンデンサ１５を接続し
た場合には交流的な絶縁がなされないことになり、ま
た、コモンモードチョーク１６を接続した場合には測定
器の性能低下を招くという問題も出てくる。 【０００８】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり、その目的は、トランスの１次側と２次側の巻線
間の浮遊容量に起因するスイッチングノイズを軽減でき
るスイッチング電源を実現することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題点を解決するために、1次側の直流入力電圧を高周波
でスイッチングして交流に変換した後トランスを介して
2次側に伝達し、整流平滑するように構成されたスイッ
チング電源において、2次側の平滑回路の入力端子の非
コモン側と1次側コモン間にコンデンサを接続し、2次側
に伝送されるスイッチングノイズを軽減させることを特
徴とする。 【００１０】 【作用】トランスの１次巻線と２次巻線間の浮遊容量に
より静電結合されるスイッチング信号成分は、２次側の
出力端子からコンデンサを介して１次側コモンに流れ出
る。これにより、２次側に出力されるスイッチングノイ
ズは軽減される。 【００１１】 【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の一実施例の回路図であり、図５と共
通する部分には同一符号を付けている。図１が図５と異
なる点は、2次側のダイオード８，９のカソードすなわ
ち平滑回路の入力端子の非コモン側と1次側のコモン
（本実施例では測定器のケース１２）間にコンデンサ１
７が接続されていることである。 【００１２】このような構成において、２次側のダイオ
ード８，９のカソードに出力されるスイッチングノイズ
は、コンデンサ１７を介して１次側コモンに流れ出る。
これにより、２次側に出力されるスイッチングノイズは
軽減される。図２は本発明の他の実施例の要部の回路図
であって１次側がプッシュプル形に構成された例であ
り、図１と共通する部分には同一符号を付けている。図
２の構成では、１次巻線３の中間タップに直流電力を加
え、１次巻線３の両端にプッシュプル駆動されるスイッ
チ素子１ａ，１ｂを接続している。そして、２次側のダ
イオード８，９のカソードと１次側のコモン間にはコン
デンサ１７が接続されている。このような構成におい
て、スイッチ素子１ａ，１ｂのどちらか片方がオンの状
態で２次側の負荷に電力が供給される。 【００１３】図３は図２の各部の波形図である。（Ａ）
はコンデンサ１７が接続されていない場合に２次側の整
流出力端子および２次側のコモンに現れるコモンモード
ノイズの一例を示し、（Ｂ）はこのノイズ源になってい
る１次側の入力の一例を示している。この例では、１次
側の電圧は１０Ｖ、１次巻線３と２次巻線７間の浮遊容
量は１０ｐＦ、２次側のコモンモードノイズは２０ｍＶ
になっている。このようなコモンモードノイズを例えば
１／１００にするためには、図５の従来の構成ではコン
デンサ１５の容量として浮遊容量（１０ｐＦ）の１００
倍程度の１０００ｐＦが必要になる。 【００１４】ところが、２次側の整流出力端子に着目す
ると、（Ｃ）のような全波整流電圧が出力されている。
この電圧波形はノイズ源になっている１次側の入力波形
と等しい。そこで、本発明では、２次側の整流出力端子
の波形の一部をコンデンサ１７を介して１次側のコモン
に流すようにした。すなわち、コンデンサ１７の値を調
整することにより、１次側から２次側に伝送されるコモ
ンモードノイズと２次側から１次側のコモンに伝送され
る電圧を等しくすることができ、結果的にコモンモード
ノイズを除去できる。なお、コンデンサ１７の容量Ｃと
しては、２次側の整流出力端子の電圧を１２Ｖとする
と、Ｃ＝１０×１０／１２からほぼ８．３ｐＦになる。 【００１５】なお、上記各実施例ではコンデンサ１７の
一端を直接２次側の整流出力端子に接続しているが、図
４に示すように抵抗Ｒ1とＲ2で構成される抵抗分圧回路
を介して接続してもよい。この場合のコンデンサ１７の
容量Ｃ’は、図２のコンデンサ１７の容量Ｃに抵抗分圧
比１／｛Ｒ2／（Ｒ1＋Ｒ2）｝を掛けた値になる。例え
ばＲ1＝２ｋΩ，Ｒ2＝１０ｋΩとすると、Ｃ’＝８．３
×１．２から１０ｐＦになる。このような構成は、コン
デンサ１７の値が任意に選べない場合に有効である。 【００１６】また、抵抗Ｒ1またはＲ2と並列に別途コン
デンサを接続することにより分圧点の電圧波形を整流出
力端子の波形と異ならせてノイズの補正を変化させるこ
とも可能である。また、上記実施例では波形が正弦波的
なものについて説明したが、矩形波などの波形にも同様
な効果が得られる。 【００１７】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トランスの１次側と２次側の巻線間の浮遊容量に起因す
るスイッチングノイズを軽減できるスイッチング電源が
実現でき、高感度が要求される各種の装置の電源として
好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の回路図である。
【図２】図１の各部の波形図である。
【図３】本発明の他の実施例の要部の回路図である。
【図４】本発明の他の実施例の要部の回路図である。
【図５】従来のスイッチング電源を測定器に用いた場合
の要部の一例を示す回路図である。 【符号の説明】 １ スイッチ素子 ２ トランス ３ １次巻線 ４ コア ５，６ 静電シールド ７ ２次巻線 ８，９ ダイオード １０ コイル １１，１７ コンデンサ １２ 測定器ケース Ｒ1，Ｒ2 抵抗（分圧回路）
の要部の一例を示す回路図である。 【符号の説明】 １ スイッチ素子 ２ トランス ３ １次巻線 ４ コア ５，６ 静電シールド ７ ２次巻線 ８，９ ダイオード １０ コイル １１，１７ コンデンサ １２ 測定器ケース Ｒ1，Ｒ2 抵抗（分圧回路）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 実開 昭61−176988（ＪＰ，Ｕ)
実開 平１−64986（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02M 3/28
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】1次側の直流入力電圧を高周波でスイッチ
ングして交流に変換した後トランスを介して2次側に伝
達し、整流平滑するように構成されたスイッチング電源
において、 2次側の平滑回路の入力端子の非コモン側と1次側コモン
間にコンデンサを接続し、2次側に伝送されるスイッチ
ングノイズを軽減させることを特徴とするスイッチング
電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15797792A JP3361835B2 (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | スイッチング電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15797792A JP3361835B2 (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | スイッチング電源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH066970A JPH066970A (ja) | 1994-01-14 |
| JP3361835B2 true JP3361835B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=15661559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15797792A Expired - Fee Related JP3361835B2 (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | スイッチング電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3361835B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7199569B1 (en) | 2005-09-30 | 2007-04-03 | Tdk Corporation | Switching power supply unit |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3981069B2 (ja) | 2003-12-26 | 2007-09-26 | 本田技研工業株式会社 | 無段変速機用金属ベルト、金属リングの製造方法および金属リングの形状測定方法 |
| JP5338171B2 (ja) * | 2008-07-22 | 2013-11-13 | 富士電機株式会社 | スイッチング電源 |
-
1992
- 1992-06-17 JP JP15797792A patent/JP3361835B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7199569B1 (en) | 2005-09-30 | 2007-04-03 | Tdk Corporation | Switching power supply unit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH066970A (ja) | 1994-01-14 |
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