JPH04320506A - アクティブフィルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアクティブフィルタ装置
に関し、特にリアクタに流れる電流を制御するアクティ
ブフィルタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、整流電源のノイズ対策の点からア
クティブフィルタが注目されている。一般的なアクティ
ブフィルタを図４を参照して説明する。このアクティブ
フィルタは、ダイオードＤ１〜Ｄ４からなるブリッジ整
流回路、ブリッジ整流回路の正の直流出力端に一端が接
続されるリアクタＬ、このリアクタＬの他端とグランド
間にコレクタ、エミッタがそれぞれ接続されるトランジ
スタＱ、このトランジスタＱのコレクタにアノードが接
続されるダンパ・ダイオードＤ５、このダンパ・ダイオ
ードＤ５のカソードとグランド間に接続される平滑コン
デンサＣｄおよびトランジスタＱのベースに制御パルス
φを供給する制御回路ＣＯＭから構成される。

【０００３】制御回路ＣＯＭの主回路はマイクロコンピ
ュータ等により構成されて、１５ＫＨｚ以上の周波数の
制御パルスφを出力している。次に、このアクティブフ
ィルタの動作を説明する。商用交流のダイオードＤ１と
Ｄ２の接続点電位が正となる半周期では、制御回路ＣＯ
Ｍから出力される１５ＫＨｚ以上の周波数の制御パルス
φがハイレベルのときトランジスタＱがオンし、ダイオ
ードＤ１−リアクタＬ−トランジスタＱ−ダイオードＤ
４の閉回路が形成されてリアクタＬに電流ＩＬが流れる
。 そして、制御パルスφがローレベルのときトランジスタ
Ｑがオフして先の閉回路が開路されると、リアクタＬは
それ以前の電気的状態を接続させようとして逆起電力を
発生する。このリアクタＬの逆起電力とブリッジ整流回
路出力とが加算された電圧はコンデンサ入力型の整流回
路に比較して長い期間において平滑コンデンサＣｄの充
電電圧を上回り、ダンパ・ダイオードＤ５を介して平滑
コンデンサＣｄを充電する。

【０００４】また、商用交流のダイオードＤ１とＤ２の
接続点電位が負となる半周期では、制御パルスφがハイ
レベルのときトランジスタＱがオンし、ダイオードＤ３
−リアクタＬ−トランジスタＱ−ダイオードＤ２の閉回
路が形成されてリアクタＬに電流ＩＬが流れる。そして
、制御パルスφがローレベルとなってトランジスタＱが
オフし、先の閉回路が開路されると、先と同様にリアク
タＬに逆起電力を生じ、逆起電力とブリッジ整流回路出
力とが加算された電圧により平滑コンデンサＣｄが充電
される。

【０００５】斯上したアクティブフィルタでは、制御回
路ＣＯＭからの制御パルスφでトランジスタＱのオンオ
フを制御している。即ち、この制御パルスφはリアクタ
Ｌに流れるコイル電流ＩＬの制御を行っている。図４に
示すアクティブフィルタでは、補助巻線（１）によるコ
イル電流の検出を行う制御方式を採用している。補助巻
線（１）はリアクタＬに磁気結合して巻かれ、リアクタ
Ｌを流れるコイル電流ＩＬの極性を検出する。つまり、
トランジスタＱがオンしコイル電流ＩＬが流れて、リア
クタＬにエネルギが蓄積されている期間は補助巻線（１
）からは負の電圧が出力され、トランジスタＱがオフし
リアクタＬのエネルギが放出されている期間は補助巻線
（１）からは正の電圧が出力され、コイル電流ＩＬがゼ
ロになると補助巻線（１）はゼロ電圧となる。この波形
を図５に示している。制御回路ＣＯＭはこのゼロ電圧を
検知して次の一定期間の制御パルスφを出力し、リアク
タＬにコイル電流ＩＬを流す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】斯上したアクティブフ
ィルタ装置では以下の問題点を有している。第１に、リ
アクタＬは補助巻線（１）を巻く必要があり、リアクタ
Ｌが複雑な構造となり、高価格となる問題点がある。第
２に、補助巻線（１）の巻数の設定を制御回路ＣＯＭお
よび２次出力電圧とマッチングする必要があり、アクテ
ィブフィルタの設計が複雑化する問題点がある。

【０００７】第３に、整流回路の整流電圧と充電電圧と
の差が小さくなると、補助巻線（１）の出力電圧が非常
に小さくなり、制御回路ＣＯＭを正常に動作させること
ができない問題点がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は斯上した諸々の
問題点に鑑みて為され、リアクタに流れる電流を金属抵
抗体で検出する検出回路を設けることにより、従来の問
題点を解決したアクティブフィルタ装置を実現するもの
である。

【０００９】

【作用】本発明に依れば、リアクタに流れる電流を抵抗
温度係数（ＴＣＲ）の低い金属抵抗体を検出抵抗として
備えた検出回路で直接検出しているため、従来の如き、
補助巻線を不要とし、且つ温度変化に関係することなく
電流検出レベルの変化に対応して確実に電流を検出する
ことができ、検出回路の検出出力で制御回路より制御パ
ルスφを出力でき、スイッチング素子のスイッチングを
制御できる。

【００１０】

【実施例】本発明に依るアクティブフィルタ装置を図１
乃至図３を参照して詳細に説明する。本発明のアクティ
ブフィルタは、図１に示すように、ダイオードＤ１〜Ｄ
４からなるブリッジ整流回路、ブリッジ整流回路の正の
直流出力端に一端が接続されるリアクタＬ、このリアク
タＬの他端とグランド間にコレクタ、エミッタがそれぞ
れ接続されるトランジスタＱ０、　このトランジスタＱ
０のコレクタにアノードが接続されるダンパ・ダイオー
ドＤ５、このダンパ・ダイオードＤ５のカソードとグラ
ンド間に接続される平滑コンデンサＣｄおよびトランジ
スタＱ０のベースに制御パルスφを供給する制御回路Ｃ
ＯＭ、本発明の特徴とするリアクタに流れる電流を検出
する抵抗温度係数（ＴＣＲ）の低い金属抵抗体を検出抵
抗体として備えた検出回路ＤＥＣから構成されている。

【００１１】制御回路ＣＯＭの主回路はマイクロコンピ
ュータにより構成されて、可聴域外の１５ＫＨｚ以上の
周波数の制御パルスφを出力している。本発明の特徴と
する検出回路ＤＥＣはリアクタＬにトランジスタＱ０が
オン時に流れるコイル電流Ｉ０を検出する金属抵抗体か
らなる検出抵抗Ｒ０に流し、その電圧降下によって得ら
れる電圧信号を発生する。その電圧信号を制御回路にて
定められた所定値、即ち、電源電圧と同期した正弦波状
のレベル以下のときにトランジスタＱ０をオンさせ、リ
アクタＬに電流を流す。この電流が所定の設定レベルに
なると、オペアンプＯＰの出力信号に基づいてトランジ
スタＱ０がオフされ、リアクタＬに流れる電流を遮断す
る。このようにトランジスタＱ０を順次オン・オフをく
り返えして正弦波状の電流を流すようにする。

【００１２】図２を参照して具体化された本発明の検出
回路を説明する。この検出回路は、トランジスタＱ０の
エミッタと接地ラインに接続されリアクタＬに流れる電
流を検出する金属の抵抗体からなる検出抵抗Ｒ０と、検
出抵抗Ｒ０とトランジスタＱ０との接続点と＋入力端子
が接続されたオペアンプＯＰと、検出抵抗Ｒ０（接地ラ
イン側）とオペアンプＯＰの−入力端子間に接続された
抵抗Ｒ１と、オペアンプＯＰの−端子とオペアンプＯＰ
の出力端子間に接続された抵抗Ｒ２とから構成される。 尚、オペアンプＯＰは検出抵抗Ｒ０による検出電圧が大
きいときは省略することができる。

【００１３】検出抵抗Ｒ０は抵抗温度係数（ＴＣＲ）の
低い金属抵抗体を用いる。検出抵抗Ｒ０として、具体的
にはニッケルメッキ抵抗を用いる。かかる、ニッケルメ
ッキはＴＣＲが銅、Ａｇ等の金属よりも極めて低いため
、温度変化に関係なくある程度一定した電流を検出する
ことができる。ニッケルメッキは溶断電流値自体は小さ
いが、面積あるいは厚みを大きくすることにより、ある
程度の電流を検出することが可能である。

【００１４】ニッケルメッキ抵抗体では、上記したよう
にある程度の電流を検出するためには面積を大きくする
か、あるいはメッキ厚を厚くしなければならないという
欠点はあるが、銅、Ａｇ等の金属はＴＣＲが極めて高い
ため検出抵抗として用いることができないためにリアク
タＬに流れる電流を温度変化に関係なく確実に検出でき
ずニッケルメッキ抵抗体が不可欠となる。

【００１５】次に図３を参照して、上記したアクティブ
フィルタ装置をリアクタＬおよび平滑コンデンサＣｄを
除いて、絶縁金属基板よりなる混成集積回路基板上に実
装した実施例の具体構造を説明する。斜線が施された回
路パターンはグランド・パターンであり、回路基板はそ
のグランド・パターンの一部により、図面の略上半分の
空白部分に対応する小信号回路ブロックと図面の下半分
に対応する大電流回路ブロックに２分割される。本実施
例では小信号回路ブロックから大電流回路ブロックに供
給される制御パルスφの配線、リアクタＬの出力側から
検出回路ＤＥＣへの配線、あるいは大電流回路ブロック
から小信号回路ブロックへ供給されるトランジスタＱ０
のエミッタ電位の配線は前記グランド・パターンの一部
を迂回するように形成されているが、これに限定される
ものではなく、例えば、トランジスタＱ０のエミッタ電
位の配線は小信号回路ブロックの所定の位置へボンディ
ングワイアによって接続（ジャンピングワイア接続）し
てもよい。

【００１６】更に、このグランド・パターンは高周波、
大電流が流れるトランジスタＱ０のエミッタに最も近い
位置でアルミニウム基板にボンディングワイアＷで接続
されて、アルミニウム基板電位をグランド・パターン電
位と等電位にしている。大電流回路ブロックには、ブリ
ッジ整流回路を構成するダイオードＤ１〜Ｄ４、ダンパ
・ダイオードＤ５、トランジスタＱ０がヒートシンクを
介して表面実装され、更にトランジスタＱ０のエミッタ
電流を制限し、またその値を計測するための検出抵抗Ｒ
０が形成される。これら素子は先の小信号回路ブロック
と大電流回路ブロックを分割するグランド・パターン部
に大電流が流れないようにそれぞれ配置される。大電流
回路ブロックと外部回路とを接続する外部リード端子と
小信号回路ブロックの外部リード端子は互いの結合が疎
になるように回路基板の相対する周端辺に配置される。

【００１７】また、外部接続される平滑コンデンサＣｄ
とダンパ・ダイオードＤ５の距離は平滑コンデンサＣｄ
の充放電能に大きく影響するため、ダンパ・ダイオード
Ｄ５は図５にＶ＋で示す端子に近接して配置される。ま
た、同様な理由によりこのＶ＋で示す端子とグランド端
子ＧＮＤは隣接配置される。小信号回路ブロックには、
制御回路ＣＯＭと抵抗温度係数（ＴＣＲ）の低い金属抵
抗体を検出抵抗Ｒ０と接続される検出回路ＤＥＣとが図
示されないが実装配置されている。

【００１８】

【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明に依れば、
ＴＣＲの低い金属抵抗体でリアクタＬのコイル電流を検
出するために、従来の如き、補助巻線を不要とでき、リ
アクタＬの構造を簡略化できる利点を有する。また、補
助巻線と制御回路ＣＯＭとのマッチング設計も不要とな
る。

【００１９】また、本発明では、ＴＣＲの低い金属抵抗
体を検出抵抗としているために、温度上昇変化に関係な
く確実に検出を行えることができる。その結果、アクテ
ィブフィルタ装置自体の信頼性が向上する。更に、本発
明では、補助巻線を不要とするために、検出回路を同一
の混成集積回路基板上に実装できる様になり、極めて小
型化した混成集積回路装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に依るアクティブフィルタ装置を
説明する回路図である。

【図２】図２は本発明に用いる検出回路ＤＥＣを説明す
る回路図である。

【図３】図３は本発明のアクティブフィルタを混成集積
回路基板に実装した状態を説明する上面図である。

【図４】図４は従来のアクティブフィルタ装置を説明す
る回路図である。

【図５】図５は従来のアクティブフィルタ装置の動作を
説明する波形図である。

【符号の説明】

Ｌ　　　　　　　　リアクタ Ｄ１〜Ｄ５　　　　ダイオード Ｃｄ　　　　　　平滑コンデンサ Ｑ０　　　　　　　トランジスタ ＣＯＭ　　　　制御回路 ＤＥＣ　　　　検出回路 Ｒ０　　　　　　　検出抵抗

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　整流回路とスイッチング素子とリアク
   タと前記リアクタより充電電圧を取り出すダイオードと
   充電電圧を充電されるコンデンサと前記スイッチング素
   子のスイッチングを制御する制御回路とを具備し、前記
   整流回路で交流電源を整流交流電圧に変換した後前記ス
   イッチング素子で前記リアクタに断続的にコイル電流を
   流すように構成したアクティブフィルタ装置において、
   前記リアクタに流れる電流を検出する金属抵抗体を備え
   た検出回路を設け、この検出出力を前記制御回路に印加
   することを特徴とするアクティブフィルタ装置。
2. 【請求項２】　　前記検出回路は、前記低抵抗の金属の
   検出抵抗の一端と＋入力端子が接続されたオペアンプと
   前記低抵抗の金属の検出抵抗の他端と前記オペアンプの
   −入力端子間に接続された抵抗と前記比較器の−入力端
   子と出力端子間に接続された抵抗とを備えたことを特徴
   とする請求項１記載のアクティブフィルタ装置。
3. 【請求項３】　　前記金属抵抗体としてニッケルメッキ
   抵抗を用いたことを特徴とする請求項１記載のアクティ
   ブフィルタ装置。
4. 【請求項４】　　前記整流回路、前記スイッチング素子
   、前記ダイオード、前記制御回路を同一の混成集積回路
   基板上に実装することを特徴とする請求項１記載のアク
   ティブフィルタ装置。