JPS61157111A - ラインフイルタ - Google Patents

ラインフイルタ

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JPS61157111A
JPS61157111A JP59277716A JP27771684A JPS61157111A JP S61157111 A JPS61157111 A JP S61157111A JP 59277716 A JP59277716 A JP 59277716A JP 27771684 A JP27771684 A JP 27771684A JP S61157111 A JPS61157111 A JP S61157111A
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JP
Japan
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choke coil
inductance
capacitor
noise
line
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Sadao Okochi
大河内 貞男
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components

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  • Filters And Equalizers (AREA)

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】 [発明の技術分野] 本発明は、スイッチング電源装置を用いた場合に発生す
る、いわゆるノルマルモードノイズおよびコモンモード
ノイズを低減するラインフィルタに関する。
[発明の技術的背景とその問題点」 一般に、電子機器の電源装置としてスイッチング電源を
用いると、いわゆる伝導ノイズが発生するが、この伝導
ノイズは機器の誤動作等の原因になる。
伝導雑音には、大別してコモンモードノイズ(同相ノイ
ズ)とノルマルモードノイズ(差動ノイズ)とがあるが
、従来これらのノイズを低減させるために、第6図に示
したようなラインフィルタがスイッチング電源装置の前
段に介挿されていた。
第6図においてLot、LD2は、2つの絶縁コイルか
らなるチョークコイル、L2は1つの円形コアに2つの
コイルを同相で巻回したバルン(平衡−不平衡変成器)
からなるチョークコイル、CX1.CX2はライン間に
介挿されたコンデンサ、CY + 、Cv 2はライン
ーアース間にそれぞれ2個ずつ介挿されたコンデンサを
示している。
なお一般に、ライン間に介挿されるコンデンサはXコン
デンサ、ラインーアース間に介挿されるコンデンサはX
コンデンサと呼ばれている。
このようなラインフィルタにおいては、絶縁コイルLo
+、Lo2とXコンデンサCx1、Cx2とが共同して
ライン(以下L−Nとする)間に生じるノルマルモード
ノイズを除去し、バルンL2とYコンデンサCYI、C
Y2とが共同して、ラインーアース(以下L/N〜Gと
する)間に生じるコモンモードノイズを除去する。
ところで、ノルマルモードノイズはもともと発生レベル
自体が小さく、XコンデンサCx1、Cx2の容量を大
きくすれば、はぼ完全にに除去することができるが、コ
モンモードノイズは以下に述べる理由から容易に除去す
ることができない。
第7図は負荷のノイズ源並びに入力ラインの等価インピ
ータンスRを考慮してコモンモードノイズを説明するた
めに作成した等何回路を示す図である。
同図においてEcはノイズ源として発生する電圧、ER
は実際にL/N−G間に出現するノイズ電圧を示してい
る。
ノイズ源電圧Ecは、主としてスイッチング電源装置内
のパワートランジスタの電位変動により発生し、この電
圧Ecが電源装置のトランス(図示せず)の1次巻線に
かかると、1次巻線−アース間の静電容量Cによりアー
スにノイズ電流1cが流れ、このノイズ電流1cがライ
ンフィルタLFの部分を通つでスイッチング電源装置に
戻る。
このとき、スイッチング電IQ H置のライン入力側に
はインピーダンスRが存在するので、ここにノイズ電圧
ERが出現する。このノイズ電圧ERがコモンモードノ
イズである。
そしてこのノイズ電圧ERはチョークコイルL2のイン
ダクタンスおよびYコンデンサCYI、CY2の容量を
大きくすれば、はぼ完全に除去することができるが、安
全対策上、アースに流れる電流Icは数mA程度に抑え
ておかなければならないので、YコンデンサCY1 、
CY 2の容量には必然的に上限値が存在する。
このため、コイルL2のインダクタンスをできるだけ大
きくして必要な減衰量を確保しなければならないが、コ
イルL2のインダクタンスを大きくすると、そのサイズ
も大きくなり、またXコンデンサの容量を大きくする場
合と比較して製造コストも大幅に増加してしまう。
このような事情からノイズ電圧ER,すなわちコモンモ
ードノイズは、その除去が容易ではなかった。
[発明の目的] 本発明は上述したような従来のラインフィルタの問題点
を解決すべくなされたもので、Xコンデンサの容量を安
全対策上の上限値に抑え、しかも、チョークコイルの寸
法の増加を伴なうことなく、コモンモードノイズを除去
することができるコストの低いラインフィルタの提供を
目的としている。
[発明の概要] すなわち本発明のラインフィルタは、入力側のライン間
に介挿された第1のチョークコイルと、負荷側のライン
間に介挿された第2のチョークコイルと、前記第1のチ
ョークコイルの出力側のラインとアースとの間に介挿さ
れた第1のXコンデンサと、同ライン間に介挿された第
1のXコンデンサと、前記第2のチョークコイルの出力
側のラインとアースとの間に介挿された第2のXコンデ
ンサと、同ライン間に介挿された第2のXコンデンサと
を有してなるラインフィルタにおいて、前記第1および
第2のチョークコイルおよび第2のチョークコイルがそ
れぞれバルンにより構成され、かつ前記第2のチョーク
コイルのインダクタンスが前記第1のチョークコイルの
インダクタンスよりも大きくされていることを特徴とし
ている。
[発明の実施例] 以下本発明の一実施例の詳細を図面に基づいて説明する
第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。
同図においてLlはインダクタンスを押えることによっ
て分布容量を小さくしたバルンからなるチョークコイル
(以下、単にバルンと称する)LlはバルンL1よりも
インダクタンスが大きいバルン、Cx 1、Cx 2は
L〜N間に接続されたXコンデンサ、CI、C2みよび
C3、C4はL/N〜G間に介挿されたYコンデンサを
示している。
なお、YコンデンサCIとC2どの容量の和はYコンデ
ンサC3と04の容量の和よりも大きくされている。
そして例えば、本実施例のラインフィルタをスイッチン
グ周波数50kHzのスイッチング電源装置のラインフ
ィルタとして用い、50k)lzのノイズに対して10
0dBの減衰量を確保したい場合には、 L+=2mH Llの漏れインダクタンス=15μH 12=30mH Llの漏れインダクタンス=0.5mHOx +−0,
3μF CX  2  = 0 、 2 μF C+  =02  =9/100pF C3=04  =47001)F、 に設定すればよい。
続いて本実施例のラインフィルタを構成するに至った過
程について説明する。
なお、第°1図のラインフィルタはXコンデンサ、Yコ
ンデンサを共に備えているのでノルマルモードノイズ、
コモンモードノイズの両方を除去することができるが、
以下はコモンモードノイズの除去動作を中心に説明する
第2図および第3図に示したのは、コモンモードノイズ
除去用のフィルタ回路として適当か否かを検討すべき、
YコンデンサCYの介挿位置が異なる2つのタイプのフ
ィルタ回路である。
なお、各図においてEcはノイズ源として発生する電圧
、ERは実際にL/N−G間に出現するノイズ電圧、C
は電源装置のトランス(図示せず)の1次巻線とアース
との間の静電容但、Rはノイズ源並びに人力ラインの等
価インピーダンスを示す。
この2つのタイプのフィルタ回路についてIL=20λ
Ogt o  (EC/ER)  [dB]で定義され
る減衰量(IL)を求めると、第2図のフィルタ回路の
場合には、 1m(ω) =20ぶOCI    +  Y となる。
なあ、ω0は減衰量の落込む共振周波数を示し、ωo=
1/   2   Y+ として求められる。
一方、第3図のフィルタ回路の場合には、IL(ω) =20100    +  Y となる。
なお、この場合の共振周波数ω1は、 ωI=1/    2    v       y+て
D−丁である。
そして、ω=ω1の場合の減衰量は、 I L (ω1)=20λ0(l     ωIYで表
わされる。
次に第2図および第3図のフィルタ回路の減衰特性を第
4図により説明する。
第4図は第2図および第3図に示したフィルタ回路の周
波数と減衰量との関係を、先の計算式により求めた結果
を示すグラフであり、図中02が第2図のフィルタ回路
の特性、D3が第3図のフィルタ回路の特性を示す。
なお計算は、いずれの回路も、 L2=30mH Cy=28nF C=35pF R=500 として行った。
この図から明らかなように、比較的低域の周波数で減衰
量を確保したい場合には、同一のチヨークコイルL2に
対し第2図のフィルタ回路の方が落ち込みが小さいので
有利である。
ところで、第2図に示したフィルタ回路において、 CY=28nF L2 =30mH と設定すると、スイッチング周波数50kHzのとき、
50kHzのノイズに対して100dBの減衰量を確保
することができるが、30mHという比較的インダクタ
ンスの大きなチョークコイルとしては、バルンを用いる
のが適当である。
これは、バルンは差動電流に対してコアが飽和しないた
め、負荷電流を流した状態モは同相雑音電圧に対してイ
ンダクタンスを大きくとることができるからであるが、
インダクタンスの大きなバルンは巻回数が多く、分布容
量も大きいので、1M 82〜30M)Izの高周波数
帯域では、チョークコイルの役目を果たすことができず
、結果的に減衰量が低減するおそれがある。
このため、第5図に示したようにバルンL1を追加する
このバルンL1はインダクタンスを抑え、分布容量を小
さくしたバルンである。
そして第5図のフィルタ回路の減衰ff1ILは、1m
(ω) 〜20ぶOg++ °で求められる。
但し、 P=LI/L2 Q=CYI/CY2 S=Cyz/C A= [((Q+1 >+ (1/S))/Q (1+
(1/S)フ+1/PQ]/2 B=1/ [PQ (1+(1/S))コωR2= 1
/L2 CY 2 とする。
この計算式により第5図のフィルタ回路の各周波数にお
ける具体的な減衰量ILを計算し、5゜kHz 〜60
 kl(zでの減衰量を最大にするCYI、Cvzの組
合せを求めると、 L+=2mH L2 =30mH C=351)F R=50Ω の場合、 Cv + +Cv z =28nF という条件下では、 CY 1=18.8nF CY 2〜9.4nF が適当であった。
なお上記においては、Yコンデンサ素子+とCY2との
和が28.2nFになっているが、市販のコンデンサ素
子は、容量値が連続していないので、この組み合せが最
も近い。
そして上記において、仮にバルンL1とL2とを入替え
て、 L+=30ml−1 Lz=2mH CY I+Cy 2−28nF という条件下でコンデンサCYIとCY2とを変化させ
ると、50kHz〜60kHzでの減衰量が相当に落込
んでしまう。
これはバルンL1のインダクタンスをL2よりも相当大
きくすると、減衰周波数帯域内に減衰量ILの谷ができ
るためである。従って、バルンL1のインダクタンスは
バルンL2のそれよりも小さくしなければならない。
以上の計算結果および事実から、 L+=2mH 12=30mH CY + 〜18.8nF 従ってC+ 〜02 =9400pF CY 2゛=9.4 n F 従って03〜04 =4700pF という条件が判明し、第1図のフィルタ回路が得られた
なお本実施例のフィルタ回路をスイッチング電源の1次
コイル側に接続する場合には、1次コイル側に平滑コン
デンサを並列に介挿する。
そして本実施例におけるXコンデンサCx+、CX2の
容量はこの平滑コンデンサの容量に基づいて決定すべき
ものである。
本実施例では所定の計算式により、 Cx + =0.3μF1Cx 2 =0.2.czF
と設定したく前述)。
また本実施例のフィルタ回路において、バルンL1と1
2の漏れインダクタンスを大きくすれば、この漏れイン
ダクタンスとXコンデンサCx+、CX2との組合せに
よってノルマルモードノイズも十分に除去することがで
きる。
そしてバルンの漏れインダクタンスも上述したXコンデ
ンサの容量と同様にスイッチング電源の1次コイ°ル側
に介挿する平滑コンデンサの容量に基づいて決定すべき
ものである。
本実施例では、所定の計算式に基づき、Llの漏れイン
ダクタンス=115μHL2の漏れインダクタンス=0
.5mHと設定した(前述)。
[発明の効果] 以上説明したように本発明のラインフィルタでは、入力
側のライン間に介挿された第1のチョークコイルと、負
荷側のライン間に介挿された第2のチョークコイルと、
第1のチョークコイルの出力側のラインとアースとの間
に介挿された第1のYコンデンサと、同ライン間に介挿
された第1のXコンデンサと、第2のチョークコイルの
出力側のラインとアースとの間に介挿された第2のYコ
ンデンサと、同ライン間に介挿された第2のXコンデン
サとを有してなるラインフィルタにおいて、第1および
第2のチョークコイルがそれぞれバルンにより構成され
、かつ第2のチョークコイルのインダクタンスが第1の
チョークコイルのそれよりも大きくされているので、Y
コンデンサの容量を安全対策上の上限値に留め、しかも
、チョークコイルの寸法の増加を伴なうことなく、コモ
ンモードノイズを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路構成を示す図、第2図
、第3図および第5図は第1図の回路を導き出すために
用いる等価回路を示す図、第4図は第2図および第3図
の回路の減衰特性を示すグラフ、第6図は従来のライン
フィルタの回路構成を示す図、第7図は第6図の回路の
ある性質の一点に着目して作成した等価回路を示す図で
ある。 Ll、L2・・・・・・・・・チョークコイルCx I
 、Cx 2・・・XコンデンサCY + 、CY 2
・・・Yコンデンサ代理人弁理士   須 山 佐 − 第1図 第2図 第3図 第4図 第6図 第7図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力側のライン間に介挿された第1のチョークコ
    イルと、負荷側のライン間に介挿された第2のチョーク
    コイルと、前記第1のチョークコイルの出力側のライン
    とアースとの間に介挿された第1のYコンデンサと、同
    ライン間に介挿された第1のXコンデンサと、前記第2
    のチョークコイルの出力側のラインとアースとの間に介
    挿された第2のYコンデンサと、同ライン間に介挿され
    た第2のXコンデンサとを有してなるラインフィルタに
    おいて、前記第1および第2のチョークコイルがそれぞ
    れバルンにより構成され、かつ前記第2のチョークコイ
    ルのインダクタンスが前記第1のチョークコイルのイン
    ダクタンスよりも大きくされていることを特徴とするラ
    インフィルタ。
  2. (2)第1のYコンデンサの容量が、第2のYコンデン
    サの容量よりも大きくされている特許請求の範囲第1項
    記載のラインフィルタ。
JP59277716A 1984-12-28 1984-12-28 ラインフイルタ Expired - Lifetime JPH0611097B2 (ja)

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