JP2005117218A - ノイズ抑制回路 - Google Patents

Abstract

【課題】広い周波数範囲においてノイズを抑制でき、且つ小型化が可能なノイズ抑制回路を実現する。
【解決手段】ノイズ抑制回路は、一対の端子１ａ，１ｂと、他の一対の端子２ａ，２ｂと、端子１ａ，２ａ間を接続する導電線３と、端子１ｂ，２ｂ間を接続する導電線４とを備えている。ノイズ抑制回路は、更に、導電線３に挿入された巻線１１を備えている。ノイズ抑制回路は、更に、直列に接続されたインダクタ１３とキャパシタ１４よりなり、一端が巻線１１の中点に接続され、他端が導電線４に接続された直列回路１５を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、導電線上を伝搬するノイズを抑制するノイズ抑制回路に関する。

スイッチング電源、インバータ、照明機器の点灯回路等のパワーエレクトロニクス機器は、電力の変換を行う電力変換回路を有している。電力変換回路は、直流を矩形波の交流に変換するスイッチング回路を有している。そのため、電力変換回路は、スイッチング回路のスイッチング周波数と等しい周波数のリップル電圧や、スイッチング回路のスイッチング動作に伴うノイズを発生させる。このリップル電圧やノイズは他の機器に悪影響を与える。そのため、電力変換回路と他の機器あるいは線路との間には、リップル電圧やノイズを低減する手段を設ける必要がある。

リップル電圧やノイズを低減する手段としては、インダクタンス素子（インダクタ）とキャパシタとを含むフィルタ、いわゆるＬＣフィルタがよく用いられている。ＬＣフィルタには、インダクタンス素子とキャパシタとを１つずつ有するものの他に、Ｔ型フィルタやπ型フィルタ等がある。また、電磁妨害（ＥＭＩ）対策用の一般的なノイズフィルタも、ＬＣフィルタの一種である。一般的なＥＭＩフィルタは、コモンモードチョークコイル、ノーマルモードチョークコイル、Ｘキャパシタ、Ｙキャパシタ等のディスクリート素子を組み合わせて構成されている。

また、最近、家庭内における通信ネットワークを構築する際に用いられる通信技術として電力線通信が有望視され、その開発が進められている。電力線通信は、電力線に高周波信号を重畳して通信を行う。この電力線通信では、電力線に接続された種々の電気・電子機器の動作によって、電力線上にノイズが発生し、このことが、エラーレートの増加等の通信品質の低下を招く。そのため、電力線上のノイズを低減する手段が必要になる。また、電力線通信では、屋内電力線上の通信信号が屋外電力線に漏洩することを阻止する必要がある。このような電力線上のノイズを低減したり、屋内電力線上の通信信号が屋外電力線に漏洩することを阻止する手段としても、ＬＣフィルタが用いられている。

なお、２本の導電線を伝搬するノイズには、２本の導電線の間で電位差を生じさせるノーマルモードノイズと、２本の導電線を同じ位相で伝搬するコモンモードノイズとがある。

特許文献１には、変圧器を用いたラインフィルタが記載されている。このラインフィルタは、変圧器とフィルタ回路とを備えている。変圧器の２次巻線は、交流電源から負荷に供給する電力を輸送する２本の導電線のうちの一方に挿入されている。フィルタ回路の２つの入力端は交流電源の両端に接続され、フィルタ回路の２つの出力端は変圧器の１次巻線の両端に接続されている。このラインフィルタでは、フィルタ回路によって電源電圧からノイズ成分を抽出し、このノイズ成分を変圧器の１次巻線に供給することによって、変圧器の２次巻線が挿入された導電線上において電源電圧からノイズ成分を差し引くようになっている。このラインフィルタは、ノーマルモードのノイズを低減する。

特許文献２には、３つのインピーダンス素子で構成されたローパスフィルタが記載されている。このローパスフィルタは、２本の導電線のうちの一方に直列に挿入された２つの高インピーダンス素子と、一端が２つの高インピーダンス素子の間に接続され、他端が２本の導電線のうちの他方に接続された低インピーダンス素子とを備えている。２つの高インピーダンス素子は、それぞれ、コイルと抵抗との並列接続回路で構成され、低インピーダンス素子はキャパシタで構成されている。このローパスフィルタは、ノーマルモードノイズを低減する。

特許文献３には、ノーマルモードノイズを低減するノーマルモードノイズ用フィルタ回路とコモンモードノイズを低減するコモンモードノイズ用フィルタ回路が記載されている。ノーマルモードノイズ用フィルタ回路は、２本の導電線のそれぞれに挿入された２つのコイルと、各コイルの巻線の途中同士を接続するキャパシタとで構成されている。コモンモードノイズ用フィルタ回路は、２本の導電線のそれぞれに挿入された２つのコイルと、各コイルの巻線の途中とアース間に設けられた２つのキャパシタとで構成されている。

特開平９−１０２７２３号公報 特開平５−１２１９８８号公報（図１） 特許第２７８４７８３号公報（第６図）

従来のＬＣフィルタでは、インダクタンスおよびキャパシタンスで決まる固有の共振周波数を有するため、所望の減衰量を狭い周波数範囲でしか得ることができないという問題点があった。

また、電力輸送用の導電線に挿入されるフィルタには、電力輸送用の電流が流れている状態で所望の特性が得られることと、温度上昇に対する対策が要求される。そのため、通常、電力変換回路用のフィルタにおけるインダクタンス素子では、磁芯として、ギャップ付きのフェライト磁芯が用いられる。しかしながら、このようなインダクタンス素子では、その特性が、空芯のインダクタンス素子の特性に近づくため、所望の特性を実現するためにはインダクタンス素子が大型化するという問題点があった。

また、特許文献１に記載されたラインフィルタでは、フィルタ回路のインピーダンスが０であると共に変圧器の結合係数が１であれば、理論的には、ノイズ成分を完全に除去することができる。しかしながら、実際には、フィルタ回路のインピーダンスは、０になることはなく、更に、周波数に応じて変化する。特に、キャパシタによってフィルタ回路を構成した場合には、このキャパシタと変圧器の１次巻線とによって直列共振回路が構成される。そのため、このキャパシタと変圧器の１次巻線とを含む信号の経路のインピーダンスは、直列共振回路の共振周波数近傍の狭い周波数範囲でのみ小さくなる。その結果、このラインフィルタでは、狭い周波数範囲でしかノイズ成分を除去することができない。これらのことから、実際に構成されたラインフィルタでは、広い周波数範囲においてノイズ成分を効果的に除去することができないという問題点がある。

また、特許文献２に記載されたローパスフィルタも、特許文献３に記載されたフィルタ回路も、ノイズ低減の原理的は従来のＬＣフィルタと同様であるため、従来のＬＣフィルタと同様の問題点を有している。

ところで、各国では、電子機器から交流電源線を介して外部へ放出されるノイズ、すなわち雑音端子電圧に関して、種々の規制を設けている場合が多い。例えば、ＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会）の規格では、１５０ｋＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲で雑音端子電圧の規格が設定されている。このような広い周波数範囲においてノイズを低減する場合には、特に、１ＭＨｚ以下の低い周波数の範囲におけるノイズの低減に関して、以下のような問題が発生する。すなわち、１ＭＨｚ以下の低い周波数の範囲では、コイルのインピーダンスの絶対値は、コイルのインダクタンスをＬ、周波数をｆとして、２πｆＬで表わされる。従って、一般に、１ＭＨｚ以下の低い周波数の範囲におけるノイズを低減するには、大きなインダクタンスを有するコイルを含むフィルタが必要になる。その結果、フィルタが大型化する。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、広い周波数範囲においてノイズを抑制でき、且つ小型化が可能なノイズ抑制回路を提供することにある。

本発明の第１のノイズ抑制回路は、第１および第２の導電線によって伝送され、これらの導電線の間で電位差を生じさせるノーマルモードノイズを抑制する回路であって、
第１の導電線に挿入された巻線と、
直列に接続されたインダクタとキャパシタよりなり、一端が巻線の途中に接続され、他端が第２の導電線に接続された直列回路とを備えたものである。

ここで、巻線において、直列回路が接続される位置から一方の端部までの部分を第１の部分と呼び、直列回路が接続される位置から他方の端部までの部分を第２の部分と呼ぶ。また、直列回路において、巻線に接続される端部を第１の端部と呼び、第２の導電線に接続される端部を第２の端部と呼ぶ。本発明の第１のノイズ抑制回路では、巻線の一方の端部と直列回路の第２の端部との間にノーマルモードの電圧が印加されると、この電圧が第１の部分と直列回路とによって分圧され、第１の部分の両端間と直列回路の両端間にそれぞれ所定の電圧が発生する。第１の部分と第２の部分は電磁気的に結合されているので、第１の部分の両端間に発生した電圧に応じて、第２の部分の両端間に所定の電圧が発生する。その結果、巻線の他方の端部と直列回路の第２の端部との間の電圧は、巻線の一方の端部と直列回路の第２の端部との間に印加された電圧よりも小さくなる。また、本発明の第１のノイズ抑制回路において、巻線の他方の端部と直列回路の第２の端部との間にノーマルモードの電圧が印加された場合も、上記の説明と同様にして、巻線の一方の端部と直列回路の第２の端部との間の電圧は、巻線の他方の端部と直列回路の第２の端部との間に印加された電圧よりも小さくなる。なお、第１の導電線、第２の導電線の例としては、単相２線式電力線における各導電線がある他、現在、電力供給のために多く用いられている単相３線式電力線における３線のうちの２線がある。

本発明の第１のノイズ抑制回路において、直列回路の一端は巻線の中点に接続されていてもよい。

本発明の第２のノイズ抑制回路は、第１および第２の導電線によって伝送され、これらの導電線の間で電位差を生じさせるノーマルモードノイズを抑制する回路であって、
第１の導電線に挿入された第１の巻線と、
第２の導電線に挿入された第２の巻線と、
直列に接続されたインダクタとキャパシタよりなり、一端が第１の巻線の途中に接続され、他端が第２の巻線の途中に接続された直列回路とを備えたものである。

ここで、第１の巻線において、直列回路が接続される位置から一方の端部までの部分を第１の部分と呼び、直列回路が接続される位置から他方の端部までの部分を第２の部分と呼ぶ。また、第２の巻線において、直列回路が接続される位置から一方の端部までの部分を第３の部分と呼び、直列回路が接続される位置から他方の端部までの部分を第４の部分と呼ぶ。また、直列回路において、第１の巻線に接続される端部を第１の端部と呼び、第２の巻線に接続される端部を第２の端部と呼ぶ。本発明の第２のノイズ抑制回路では、第１の巻線の一方の端部と第２の巻線の一方の端部との間にノーマルモードの電圧が印加されると、この電圧が第１の部分、直列回路および第３の部分によって分圧され、第１の部分の両端間、直列回路の両端間および第３の部分の両端間にそれぞれ所定の電圧が発生する。第１の部分と第２の部分は電磁気的に結合されているので、第１の部分の両端間に発生した電圧に応じて、第２の部分の両端間に所定の電圧が発生する。同様に、第３の部分と第４の部分は電磁気的に結合されているので、第３の部分の両端間に発生した電圧に応じて、第４の部分の両端間に所定の電圧が発生する。その結果、第１の巻線の他方の端部と第２の巻線の他方の端部との間の電圧は、第１の巻線の一方の端部と第２の巻線の一方の端部との間に印加された電圧よりも小さくなる。また、本発明の第２のノイズ抑制回路において、第１の巻線の他方の端部と第２の巻線の他方の端部との間にノーマルモードの電圧が印加された場合も、上記の説明と同様にして、第１の巻線の一方の端部と第２の巻線の一方の端部との間の電圧は、第１の巻線の他方の端部と第２の巻線の他方の端部との間に印加された電圧よりも小さくなる。

本発明の第２のノイズ抑制回路において、直列回路の一端は第１の巻線の中点に接続され、直列回路の他端は第２の巻線の中点に接続されていてもよい。

本発明の第３のノイズ抑制回路は、第１および第２の導電線を同じ位相で伝搬するコモンモードノイズを抑制する回路であって、
第１の導電線に挿入された第１の巻線と、
第２の導電線に挿入され、第１の巻線と協働してコモンモードノイズを抑制するように第１の巻線に結合された第２の巻線と、
直列に接続されたインダクタとキャパシタよりなり、一端が第１の巻線の途中に接続され、他端が接地された第１の直列回路と、
直列に接続されたインダクタとキャパシタよりなり、一端が第２の巻線の途中に接続され、他端が接地された第２の直列回路とを備えたものである。

ここで、第１の巻線において、第１の直列回路が接続される位置から一方の端部までの部分を第１の部分と呼び、第１の直列回路が接続される位置から他方の端部までの部分を第２の部分と呼ぶ。また、第２の巻線において、第２の直列回路が接続される位置から一方の端部までの部分を第３の部分と呼び、第２の直列回路が接続される位置から他方の端部までの部分を第４の部分と呼ぶ。また、第１の直列回路において、第１の巻線に接続される端部を第１の端部と呼び、接地される端部を第２の端部と呼ぶ。また、第２の直列回路において、第２の巻線に接続される端部を第３の端部と呼び、接地される端部を第４の端部と呼ぶ。本発明の第３のノイズ抑制回路では、第１の巻線の一方の端部と第２の巻線の一方の端部にコモンモードの電圧が印加されると、第１の巻線の一方の端部とアース間および第２の巻線の一方の端部とアース間に等しい電圧が発生する。第１の巻線の一方の端部とアース間に発生した電圧は、第１の部分と第１の直列回路とによって分圧され、第１の部分の両端間と第１の直列回路の両端間にそれぞれ所定の電圧が発生する。同様に、第２の巻線の一方の端部とアース間に発生した電圧は、第３の部分と第２の直列回路とによって分圧され、第３の部分の両端間と第２の直列回路の両端間にそれぞれ所定の電圧が発生する。第１の部分と第２の部分は電磁気的に結合されているので、第１の部分の両端間に発生した電圧に応じて、第２の部分の両端間に所定の電圧が発生する。同様に、第３の部分と第４の部分は電磁気的に結合されているので、第３の部分の両端間に発生した電圧に応じて、第４の部分の両端間に所定の電圧が発生する。その結果、第１の巻線の他方の端部と第２の巻線の他方の端部に発生するコモンモードの電圧は、第１の巻線の一方の端部と第２の巻線の一方の端部に印加されたコモンモードの電圧よりも小さくなる。また、本発明の第３のノイズ抑制回路において、第１の巻線の他方の端部と第２の巻線の他方の端部にコモンモードの電圧が印加された場合も、上記の説明と同様にして、第１の巻線の一方の端部と第２の巻線の一方の端部に発生するコモンモードの電圧は、第１の巻線の他方の端部と第２の巻線の他方の端部に印加されたコモンモードの電圧よりも小さくなる。

本発明の第３のノイズ抑制回路において、第１の直列回路の一端は第１の巻線の中点に接続され、第２の直列回路の一端は第２の巻線の中点に接続されていてもよい。

本発明の第３のノイズ抑制回路において、第１の直列回路のインダクタとキャパシタのうち、キャパシタの方が第１の巻線に近い位置に配置され、第２の直列回路のインダクタとキャパシタのうち、キャパシタの方が第２の巻線に近い位置に配置され、第１の直列回路のインダクタと第２の直列回路のインダクタは共通になっていてもよい。

本発明のノイズ抑制回路によれば、広い周波数範囲にわたってノイズを抑制でき、且つノイズ抑制回路の小型化が可能になるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態に係るノイズ抑制回路について説明する。本実施の形態に係るノイズ抑制回路は、２本の導電線によって伝送され、これらの導電線の間で電位差を生じさせるノーマルモードノイズを抑制する回路である。図１は、本実施の形態に係るノイズ抑制回路の構成を示す回路図である。このノイズ抑制回路は、一対の端子１ａ，１ｂと、他の一対の端子２ａ，２ｂと、端子１ａ，２ａ間を接続する導電線３と、端子１ｂ，２ｂ間を接続する導電線４とを備えている。ノイズ抑制回路は、更に、導電線３に挿入された巻線１１を備えている。巻線１１は、磁芯１２に巻かれている。ノイズ抑制回路は、更に、直列に接続されたインダクタ１３とキャパシタ１４よりなり、一端が巻線１１の途中に接続され、他端が導電線４に接続された直列回路１５を備えている。インダクタ１３は、磁芯１３ｂに巻かれた巻線１３ａを有している。キャパシタ１４は、周波数が所定値以上のノーマルモード信号を通過させるハイパスフィルタとして機能する。なお、図１では、インダクタ１３とキャパシタ１４のうち、インダクタ１３の方が巻線１１に近い位置に配置されている。しかし、インダクタ１３とキャパシタ１４の位置関係は、図１に示した関係とは逆でもよい。直列回路１５の一端は、巻線１１の中点に接続されていることが好ましい。

次に、図２を参照して、本実施の形態に係るノイズ抑制回路の作用について説明する。まず、巻線１１において、直列回路１５が接続される位置から端子１ａに接続される一方の端部までの部分を第１の部分１１ａと呼び、直列回路１５が接続される位置から端子２ａに接続される他方の端部までの部分を第２の部分１１ｂと呼ぶ。また、直列回路１５において、巻線１１に接続される端部を第１の端部と呼び、導電線４に接続される端部を第２の端部と呼ぶ。

始めに、図２に示したように、端子１ａ，１ｂ間にノーマルモードの電圧Ｖｉが印加された場合について説明する。この場合には、巻線１１の一方の端部と直列回路１５の第２の端部との間に電圧Ｖｉが印加される。この電圧Ｖｉは、第１の部分１１ａと直列回路１５とによって分圧され、第１の部分１１ａの両端間と直列回路１５の両端間にそれぞれ所定の電圧が発生する。第１の部分１１ａと第２の部分１１ｂは電磁気的に結合されているので、第１の部分１１ａの両端間に発生した電圧に応じて、第２の部分１１ｂの両端間に所定の電圧が発生する。その結果、巻線１１の他方の端部と直列回路１５の第２の端部との間の電圧、すなわち端子２ａ，２ｂ間の電圧Ｖｏは、端子１ａ，１ｂ間に印加された電圧Ｖｉよりも小さくなる。

また、本実施の形態において、端子２ａ，２ｂ間にノーマルモードの電圧が印加された場合も、上記の説明と同様にして、端子１ａ，１ｂ間の電圧は、端子２ａ，２ｂ間に印加された電圧よりも小さくなる。このように、本実施の形態に係るノイズ抑制回路によれば、端子１ａ，１ｂにノーマルモードノイズが印加された場合と、端子２ａ，２ｂにノーマルモードノイズが印加された場合のいずれの場合にも、ノーマルモードノイズを抑制することができる。

次に、特に、直列回路１５の一端が巻線１１の中点に接続されている場合におけるノイズ抑制回路の作用について説明する。ここで、説明をより分かりやすくするために、第１の部分１１ａと第２の部分１１ｂとの結合係数が１で、キャパシタ１４のインピーダンスがゼロであると仮定する。また、第１の部分１１ａ、第２の部分１１ｂおよびインダクタ１３の各インダクタンスが等しいものとする。この場合、図２に示したように、端子１ａ，１ｂ間にノーマルモードの電圧Ｖｉが印加されると、この電圧Ｖｉは、第１の部分１１ａとインダクタ１３とによって分圧され、第１の部分１１ａの両端間とインダクタ１３の両端間にそれぞれ１／２Ｖｉの電圧が発生する。なお、図２中の矢印は、その先の方が高い電位であることを表している。第１の部分１１ａの両端間に発生した電圧１／２Ｖｉに応じて、第２の部分１１ｂの両端間にも電圧１／２Ｖｉが発生する。その結果、端子２ａ，２ｂ間の電圧Ｖｏは、第２の部分１１ｂの両端間の電圧１／２Ｖｉとインダクタ１３の両端間の電圧１／２Ｖｉが相殺されることにより、原理的にはゼロとなる。また、端子２ａ，２ｂ間にノーマルモードの電圧Ｖｉが印加された場合も、上記の説明と同様にして、端子１ａ，１ｂ間の電圧は、原理的にはゼロとなる。

ここで、上述のように第１の部分１１ａ、第２の部分１１ｂおよびインダクタ１３の各インダクタンスが等しい場合について考える。これは、第１の部分１１ａ、第２の部分１１ｂおよびインダクタ１３の巻線１３ａの各巻線を等しくすることで実現することができる。この場合、巻線のインダクタンスは巻数の二乗に比例することから、巻線１１のインダクタンスは、インダクタ１３のインダクタンスの４倍となる。言い換えると、インダクタ１３のインダクタンスは、巻線１１のインダクタンスの１／４となる。このように、本実施の形態によれば、インダクタ１３は、インダクタンスの小さなもので済む。

次に、本実施の形態に係るノイズ抑制回路の効果を、以下のシミュレーションの結果によって具体的に示す。このシミュレーションでは、以下の数値を使用した。巻線１１のインダクタンスは４ｍＨとし、第１の部分１１ａ、第２の部分１１ｂおよびインダクタ１３の各インダクタンスは全て１ｍＨとした。また、キャパシタ１４のキャパシタンスは４７００ｐＦとした。

図３は、シミュレーションによって求めた、ノイズ抑制回路におけるノーマルモードノイズの減衰量の周波数特性を示す特性図である。なお、図３において、横軸は周波数を表し、縦軸はゲインを表している。ゲインが小さいほど、すなわち、マイナス方向のゲインの絶対値が大きいほど、ノイズの減衰量は大きい。図３において、符号２０で示した線は、ノイズ抑制回路におけるノーマルモードノイズの減衰量の周波数特性を表している。

図３から、本実施の形態に係るノイズ抑制回路によれば、１５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの低い周波数範囲を含む１５０ｋＨｚ〜３０ＭＨｚの広い周波数範囲にわたって、ノーマルモードノイズに対して高い減衰特性を得ることができることが分かる。

また、図３から分かるように、本実施の形態に係るノイズ抑制回路によれば、ノーマルモードノイズが問題となる１ＭＨｚ以下の低い周波数の範囲において、ノイズの減衰量が大きくなっている。そのため、本実施の形態によれば、１ＭＨｚ以下の低い周波数の範囲におけるノーマルモードノイズを効果的に抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、導電線３に挿入される巻線１１に、インダクタ１３とキャパシタ１４からなる直列回路１５を付加しただけの簡単な構成で、しかも大きなインダクタンスを有するコイルを用いることなく、上記の特性を有するノイズ抑制回路を実現することができる。従って、本実施の形態によれば、ノイズ抑制回路の小型化が可能になる。

以上説明したように、本実施の形態に係るノイズ抑制回路によれば、比較的簡単な構成で、１ＭＨｚ以下の低い周波数範囲を含む広い周波数範囲において効果的にノーマルモードノイズを抑制することができ、且つノイズ抑制回路の小型化が可能になる。

［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るノイズ抑制回路の構成を示す回路図である。本実施の形態に係るノイズ抑制回路は、一対の端子１ａ，１ｂと、他の一対の端子２ａ，２ｂと、端子１ａ，２ａ間を接続する導電線３と、端子１ｂ，２ｂ間を接続する導電線４とを備えている。ノイズ抑制回路は、更に、導電線３に挿入された巻線１１と、導電線４に挿入された巻線２１とを備えている。巻線１１は磁芯１２に巻かれ、巻線２１は磁芯２２に巻かれている。ノイズ抑制回路は、更に、直列に接続されたインダクタ１３とキャパシタ１４よりなり、一端が巻線１１の途中に接続され、他端が巻線２１の途中に接続された直列回路１５を備えている。インダクタ１３は、磁芯１３ｂに巻かれた巻線１３ａを有している。キャパシタ１４は、周波数が所定値以上のノーマルモード信号を通過させるハイパスフィルタとして機能する。なお、図４では、インダクタ１３とキャパシタ１４のうち、インダクタ１３の方が巻線１１に近い位置に配置されている。しかし、インダクタ１３とキャパシタ１４の位置関係は、図４に示した関係とは逆でもよい。直列回路１５の一端は巻線１１の中点に接続され、直列回路１５の他端は巻線２１の中点に接続されていることが好ましい。

次に、本実施の形態に係るノイズ抑制回路の作用について説明する。まず、巻線１１において、直列回路１５が接続される位置から端子１ａに接続される一方の端部までの部分を第１の部分１１ａと呼び、直列回路１５が接続される位置から端子２ａに接続される他方の端部までの部分を第２の部分１１ｂと呼ぶ。また、巻線２１において、直列回路１５が接続される位置から端子１ｂに接続される一方の端部までの部分を第３の部分２１ａと呼び、直列回路１５が接続される位置から端子２ｂに接続される他方の端部までの部分を第４の部分２１ｂと呼ぶ。また、直列回路１５において、巻線１１に接続される端部を第１の端部と呼び、巻線２１に接続される端部を第２の端部と呼ぶ。

始めに、端子１ａ，１ｂ間にノーマルモードの電圧Ｖｉが印加された場合について説明する。この場合には、巻線１１の一方の端部と巻線２１の一方の端部との間に電圧Ｖｉが印加される。この電圧Ｖｉは、第１の部分１１ａ、直列回路１５および第３の部分２１ａによって分圧され、第１の部分１１ａの両端間、直列回路１５の両端間および第３の部分２１ａの両端間にそれぞれ所定の電圧が発生する。第１の部分１１ａと第２の部分１１ｂは電磁気的に結合されているので、第１の部分１１ａの両端間に発生した電圧に応じて、第２の部分１１ｂの両端間に所定の電圧が発生する。同様に、第３の部分２１ａと第４の部分２１ｂは電磁気的に結合されているので、第３の部分２１ａの両端間に発生した電圧に応じて、第４の部分２１ｂの両端間に所定の電圧が発生する。その結果、巻線１１の他方の端部と巻線２１の他方の端部との間の電圧、すなわち端子２ａ，２ｂ間の電圧Ｖｏは、端子１ａ，１ｂ間に印加された電圧Ｖｉよりも小さくなる。

また、本実施の形態において、端子２ａ，２ｂ間にノーマルモードの電圧が印加された場合も、上記の説明と同様にして、端子１ａ，１ｂ間の電圧は、端子２ａ，２ｂ間に印加された電圧よりも小さくなる。このように、本実施の形態に係るノイズ抑制回路によれば、端子１ａ，１ｂにノーマルモードノイズが印加された場合と、端子２ａ，２ｂにノーマルモードノイズが印加された場合のいずれの場合にも、ノーマルモードノイズを抑制することができる。

次に、特に、直列回路１５の一端が巻線１１の中点に接続され、直列回路１５の他端が巻線２１の中点に接続されている場合におけるノイズ抑制回路の作用について説明する。ここで、説明をより分かりやすくするために、第１の部分１１ａと第２の部分１１ｂとの結合係数が１で、第３の部分２１ａと第４の部分２１ｂとの結合係数も１で、キャパシタ１４のインピーダンスがゼロであると仮定する。また、第１の部分１１ａ、第２の部分１１ｂ、第３の部分２１ａおよび第４の部分２１ｂの各インダクタンスは互いに等しく、インダクタ１３のインダクタンスの１／２であるとする。

この場合、端子１ａ，１ｂ間にノーマルモードの電圧Ｖｉが印加されると、この電圧Ｖｉは、第１の部分１１ａ、直列回路１５および第３の部分２１ａによって分圧され、第１の部分１１ａの両端間および第３の部分２１ａの両端間にそれぞれ１／４Ｖｉの電圧が発生し、直列回路１５の両端間に１／２Ｖｉの電圧が発生する。なお、図４中の矢印は、その先の方が高い電位であることを表している。第１の部分１１ａの両端間に発生した電圧１／４Ｖｉに応じて、第２の部分１１ｂの両端間にも電圧１／４Ｖｉが発生する。同様に、第３の部分２１ａの両端間に発生した電圧１／４Ｖｉに応じて、第４の部分２１ｂの両端間にも電圧１／４Ｖｉが発生する。その結果、端子２ａ，２ｂ間の電圧Ｖｏは、第２の部分１１ｂの両端間の電圧１／４Ｖｉと、第４の部分２１ｂの両端間の電圧１／４Ｖｉと、インダクタ１３の両端間の電圧１／２Ｖｉが相殺されることにより、原理的にはゼロとなる。また、端子２ａ，２ｂ間にノーマルモードの電圧Ｖｉが印加された場合も、上記の説明と同様にして、端子１ａ，１ｂ間の電圧は、原理的にはゼロとなる。

本実施の形態に係るノイズ抑制回路は、導電線３，４のインピーダンス特性が平衡になるように構成されている。そのため、このノイズ抑制回路によれば、導電線３，４からの放射電界強度の増加を抑制して、放射ノイズの発生を抑制することができる。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態に係るノイズ抑制回路について説明する。本実施の形態に係るノイズ抑制回路は、２本の導電線を同じ位相で伝搬するコモンモードノイズを抑制する回路である。図５は、本実施の形態に係るノイズ抑制回路の構成を示す回路図である。このノイズ抑制回路は、一対の端子１ａ，１ｂと、他の一対の端子２ａ，２ｂと、端子１ａ，２ａ間を接続する導電線３と、端子１ｂ，２ｂ間を接続する導電線４と、グランド端子５と、グランド端子５に接続されたグランド線６とを備えている。

ノイズ抑制回路は、更に、導電線３に挿入された巻線３１と、導電線４に挿入された巻線３２とを備えている。巻線３１と巻線３２は、磁芯３３に巻かれ、協働してコモンモードノイズを抑制するように互いに結合している。すなわち、巻線３１，３２は、これらにノーマルモードの電流が流れたときに各巻線３１，３２を流れる電流によって磁芯３３に誘起される磁束が互いに相殺されるような向きに、磁芯３３に巻かれている。このように、巻線３１，３２および磁芯３３は、コモンモードノイズを抑制し、ノーマルモード信号を通過させるコモンモードチョークコイルを構成している。

ノイズ抑制回路は、更に、一端が巻線３１の途中に接続されたキャパシタ３５と、一端が巻線３２の途中に接続されたキャパシタ３６と、一端がキャパシタ３５，３６の各他端に接続され、他端がグランド線６に接続されたインダクタ３７とを備えている。インダクタ３７は、磁芯３７ｂに巻かれた巻線３７ａを有している。

直列に接続されたキャパシタ３５とインダクタ３７は、一端が巻線３１の途中に接続され、他端が接地された第１の直列回路を構成している。また、直列に接続されたキャパシタ３６とインダクタ３７は、一端が巻線３２の途中に接続され、他端が接地された第２の直列回路を構成している。このように、本実施の形態では、第１の直列回路のインダクタ３７とキャパシタ３５のうち、キャパシタ３５の方が巻線３１に近い位置に配置され、第２の直列回路のインダクタ３７とキャパシタ３６のうち、キャパシタ３６の方が巻線３２に近い位置に配置され、第１の直列回路のインダクタ３７と第２の直列回路のインダクタ３７は共通になっている。

しかし、第１の直列回路のインダクタと第２の直列回路のインダクタを共通にせずに、別個に設けてもよい。この場合には、各直列回路において、インダクタとキャパシタの位置関係は、図５に示した関係とは逆でもよい。

次に、本実施の形態に係るノイズ抑制回路の作用について説明する。まず、巻線３１において、第１の直列回路が接続される位置から端子１ａに接続される一方の端部までの部分を第１の部分３１ａと呼び、第１の直列回路が接続される位置から端子２ａに接続される他方の端部までの部分を第２の部分３１ｂと呼ぶ。また、巻線３２において、第２の直列回路が接続される位置から端子１ｂに接続される一方の端部までの部分を第３の部分３２ａと呼び、第２の直列回路が接続される位置から端子２ｂに接続される他方の端部までの部分を第４の部分３２ｂと呼ぶ。また、第１の直列回路において、巻線３１に接続される端部を第１の端部と呼び、接地される端部を第２の端部と呼ぶ。また、第２の直列回路において、巻線３２に接続される端部を第３の端部と呼び、接地される端部を第４の端部と呼ぶ。

始めに、端子１ａ，１ｂにコモンモードの電圧Ｖｉが印加された場合について説明する。この場合には、巻線３１の一方の端部とアース間および巻線３２の一方の端部とアース間に等しい電圧Ｖｉが発生する。巻線３１の一方の端部とアース間に発生した電圧Ｖｉは、第１の部分３１ａと第１の直列回路とによって分圧され、第１の部分３１ａの両端間と第１の直列回路の両端間にそれぞれ所定の電圧が発生する。同様に、巻線３２の一方の端部とアース間に発生した電圧Ｖｉは、第３の部分３２ａと第２の直列回路とによって分圧され、第３の部分３２ａの両端間と第２の直列回路の両端間にそれぞれ所定の電圧が発生する。第１の部分３１ａと第２の部分３１ｂは電磁気的に結合されているので、第１の部分３１ａの両端間に発生した電圧に応じて、第２の部分３１ｂの両端間に所定の電圧が発生する。その結果、巻線３１の他方の端部とアース間の電圧、すなわち端子２ａとアース間の電圧Ｖｏは、巻線３１の一方の端部とアース間に発生した電圧、すなわち端子１ａとアース間に発生した電圧Ｖｉよりも小さくなる。同様に、第３の部分３２ａと第４の部分３２ｂは電磁気的に結合されているので、第３の部分３２ａの両端間に発生した電圧に応じて、第４の部分３２ｂの両端間に所定の電圧が発生する。その結果、巻線３２の他方の端部とアース間の電圧、すなわち端子２ｂとアース間の電圧Ｖｏは、巻線３２の一方の端部とアース間に発生した電圧、すなわち端子１ｂとアース間に発生した電圧Ｖｉよりも小さくなる。このようにして、端子１ａ，１ｂにコモンモードの電圧が印加された場合には、端子２ａ，２ｂに発生するコモンモードの電圧は、端子１ａ，１ｂに印加されたコモンモードの電圧よりも小さくなる。

また、本実施の形態において、端子２ａ，２ｂにコモンモードの電圧が印加された場合も、上記の説明と同様にして、端子１ａ，１ｂに発生するコモンモードの電圧は、端子２ａ，２ｂに印加されたコモンモードの電圧よりも小さくなる。このように、本実施の形態に係るノイズ抑制回路によれば、端子１ａ，１ｂにコモンモードノイズが印加された場合と、端子２ａ，２ｂにコモンモードノイズが印加された場合のいずれの場合にも、コモンモードノイズを抑制することができる。

次に、特に、第１の直列回路の一端が巻線３１の中点に接続され、第２の直列回路の一端が巻線３２の中点に接続されている場合におけるノイズ抑制回路の作用について説明する。ここで、説明をより分かりやすくするために、第１の部分３１ａと第２の部分３１ｂとの結合係数が１で、第３の部分３２ａと第４の部分３２ｂとの結合係数も１で、キャパシタ３５，３６の各インピーダンスがゼロであると仮定する。また、第１の部分３１ａ、第２の部分３１ｂ、第３の部分３２ａ、第４の部分３２ｂおよびインダクタ３７の各インダクタンスが等しいものとする。

この場合、端子１ａ，１ｂにコモンモードの電圧Ｖｉが印加されると、巻線３１の一方の端部とアース間および巻線３２の一方の端部とアース間に等しい電圧Ｖｉが発生する。巻線３１の一方の端部とアース間に発生した電圧Ｖｉは、第１の部分３１ａとインダクタ３７とによって分圧され、第１の部分３１ａの両端間とインダクタ３７の両端間にそれぞれ１／２Ｖｉの電圧が発生する。同様に、巻線３２の一方の端部とアース間に発生した電圧Ｖｉは、第３の部分３２ａとインダクタ３７とによって分圧され、第３の部分３２ａの両端間とインダクタ３７の両端間にそれぞれ１／２Ｖｉの電圧が発生する。なお、図５中の矢印は、その先の方が高い電位であることを表している。第１の部分３１ａの両端間に発生した電圧１／２Ｖｉに応じて、第２の部分３１ｂの両端間にも電圧１／２Ｖｉが発生する。その結果、端子２ａとアース間の電圧Ｖｏは、第２の部分３１ｂの両端間の電圧１／２Ｖｉとインダクタ３７の両端間の電圧１／２Ｖｉが相殺されることにより、原理的にはゼロとなる。同様に、第３の部分３２ａの両端間に発生した電圧１／２Ｖｉに応じて、第４の部分３２ｂの両端間にも電圧１／２Ｖｉが発生する。その結果、端子２ｂとアース間の電圧Ｖｏは、第４の部分３２ｂの両端間の電圧１／２Ｖｉとインダクタ３７の両端間の電圧１／２Ｖｉが相殺されることにより、原理的にはゼロとなる。このようにして、端子２ａ，２ｂに発生するコモンモードの電圧は、原理的にはゼロとなる。また、端子２ａ，２ｂにコモンモードの電圧Ｖｉが印加された場合も、上記の説明と同様にして、端子１ａ，１ｂに発生するコモンモードの電圧は、原理的にはゼロとなる。

本実施の形態に係るノイズ抑制回路の特性は、ノーマルモードとコモンモードの違いを除けば、第１の実施の形態に係るノイズ抑制回路と同様である。従って、本実施の形態に係るノイズ抑制回路によれば、コモンモードチョークコイルに、インダクタとキャパシタからなる２つの直列回路を付加しただけの簡単な構成で、しかも大きなインダクタンスを有するコイルを用いることなく、広い周波数範囲において効果的にコモンモードノイズを抑制することができる。また、本実施の形態によれば、ノイズ抑制回路の小型化が可能になる。

なお、各実施の形態に係るノイズ抑制回路は、電力変換回路が発生するリップル電圧やノイズを低減する手段や、電力線通信において電力線上のノイズを低減したり、屋内電力線上の通信信号が屋外電力線に漏洩することを防止する手段として利用することができる。

なお、本発明は上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明のノイズ抑制回路は、第１または第２の実施の形態に係るノーマルモードノイズ抑制用の回路と第３の実施の形態に係るコモンモードノイズ抑制用の回路とを備えていてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るノイズ抑制回路の構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係るノイズ抑制回路の作用について説明するための回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係るノイズ抑制回路の特性の一例を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係るノイズ抑制回路の構成を示す回路図である。 本発明の第３の実施の形態に係るノイズ抑制回路の構成を示す回路図である。

符号の説明

３，４…導電線、１１…巻線、１１ａ…第１の部分、１１ｂ…第２の部分、１３…インダクタ、１４…キャパシタ、１５…直列回路。

Claims (7)

1. 第１および第２の導電線によって伝送され、これらの導電線の間で電位差を生じさせるノーマルモードノイズを抑制する回路であって、
   前記第１の導電線に挿入された巻線と、
   直列に接続されたインダクタとキャパシタよりなり、一端が前記巻線の途中に接続され、他端が前記第２の導電線に接続された直列回路と
   を備えたことを特徴とするノイズ抑制回路。
2. 前記直列回路の一端は前記巻線の中点に接続されていることを特徴とする請求項１記載のノイズ抑制回路。
3. 第１および第２の導電線によって伝送され、これらの導電線の間で電位差を生じさせるノーマルモードノイズを抑制する回路であって、
   前記第１の導電線に挿入された第１の巻線と、
   前記第２の導電線に挿入された第２の巻線と、
   直列に接続されたインダクタとキャパシタよりなり、一端が前記第１の巻線の途中に接続され、他端が前記第２の巻線の途中に接続された直列回路と
   を備えたことを特徴とするノイズ抑制回路。
4. 前記直列回路の一端は前記第１の巻線の中点に接続され、前記直列回路の他端は前記第２の巻線の中点に接続されていることを特徴とする請求項３記載のノイズ抑制回路。
5. 第１および第２の導電線を同じ位相で伝搬するコモンモードノイズを抑制する回路であって、
   前記第１の導電線に挿入された第１の巻線と、
   前記第２の導電線に挿入され、前記第１の巻線と協働してコモンモードノイズを抑制するように前記第１の巻線に結合された第２の巻線と、
   直列に接続されたインダクタとキャパシタよりなり、一端が前記第１の巻線の途中に接続され、他端が接地された第１の直列回路と、
   直列に接続されたインダクタとキャパシタよりなり、一端が前記第２の巻線の途中に接続され、他端が接地された第２の直列回路と
   を備えたことを特徴とするノイズ抑制回路。
6. 前記第１の直列回路の一端は前記第１の巻線の中点に接続され、前記第２の直列回路の一端は前記第２の巻線の中点に接続されていることを特徴とする請求項５記載のノイズ抑制回路。
7. 前記第１の直列回路のインダクタとキャパシタのうち、キャパシタの方が前記第１の巻線に近い位置に配置され、前記第２の直列回路のインダクタとキャパシタのうち、キャパシタの方が前記第２の巻線に近い位置に配置され、前記第１の直列回路のインダクタと前記第２の直列回路のインダクタは共通になっていることを特徴とする請求項５または６記載のノイズ抑制回路。
   

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