JP2006013168A - コイルおよびラインフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で基板に固定でき、基板に固定した状態で全体として小型、低背化を図ることができるコイル、およびそのコイルを搭載したラインフィルタを提供する。
【解決手段】 基板１０に複数の第１の貫通孔が設けられると共に、板状のコア２０において、複数の第１の貫通孔１１Ａ，１１Ｂに対応する位置に複数の第２の貫通孔２１Ａ，２１Ｂが設けられ、基板１０の一方の面にそのコア２０が取り付けられる。そして、コア２０と共にコモンモードチョークコイルを形成する第１および第２のコイル用導体３１，３２が、各第１の貫通孔１１Ａ，１１Ｂおよび各第２の貫通孔２１Ａ，２１Ｂに挿通されると共に、コア２０を基板１０に固定するようにしてコア２０に巻かれる。基板１０の空き領域には、回路部品が実装される。第１および第２のコイル用導体３１，３２が固定部材としての機能を兼ねているので、実装用の固定部材をあらたに設ける必要がなくなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コアと巻線とを有するコイル、および電源ラインや信号ラインなどの導電線上を伝搬するノイズを抑制するラインフィルタに関する。

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。

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。

これらのノイズを抑制するために、電源ラインや信号ラインなどにラインフィルタを設けることが有効である。ラインフィルタとしては、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コンデンサ、Ｙコンデンサ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。

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（ディファレンシャルモード）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、配線基板にトロイダルタイプのコモンモードチョークコイルを装着してノイズフィルタを構成した例が記載されている。また特許文献２には、配線基板にボビンタイプのコモンモードチョークコイルを装着してノイズフィルタを構成した例が記載されている。

また特許文献３には、フェライト基板にスルーホールメッキの施された４列の貫通穴を設けると共に、フェライト基板の上下面に、隣り合う列の貫通穴を結ぶようにして導電性塗料を印刷することで平板状のコイルを形成した例が記載されている。
実開平５−６８２０号公報 特開平７−１５２６９号公報 特公平６−６６１９２号公報

近年の電子機器の小型化に伴い、ラインフィルタも小型化することが望まれる。特に電源ラインに用いられるラインフィルタの場合には、電源回路周辺に設けられることが多く、空冷ファンからの空気の流れを阻害しないために低背化することが望まれる。しかしながら、上記特許文献１，２に記載のように、単にトロイダルタイプやボビンタイプのコイルを配線基板に実装する構造では小型、低背化を図りにくいという問題がある。

一方、特許文献３に記載の構造では、平板状のコイルを形成していることで、特許文献１，２に記載の構造に比べればコイル自体を低背化しやすい。しかしながら、このコイル構造では、コイル自体は低背化できるものの、そのコイルを他の回路基板に実装して固定した場合、全体として十分に低背化できないという問題がある。すなわち、そのコイルを他の回路基板に実装するためには、コイルと回路基板とを厚み方向から挟み込むような固定部材があらたに必要となり、結果的に十分に低背化できない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、簡単な構成で基板に固定できると共に、基板に固定した状態で全体として小型、低背化を図ることができるコイルを提供することにある。
また、その第２の目的は、簡単な構成でコイルを基板に固定できると共に、コイルを基板に固定した状態で全体として小型、低背化を図ることができるラインフィルタを提供することにある。

本発明によるコイルは、複数の第１の貫通孔が設けられた基板と、複数の第１の貫通孔に対応する位置に複数の第２の貫通孔が設けられると共に、基板の一方の面に取り付けられた板状のコアと、各第１の貫通孔および各第２の貫通孔に挿通され、コアを基板に固定するようにしてコアに巻かれ、コアと共にコイルを形成するコイル用導体とを備えたものである。

本発明によるラインフィルタは、少なくともコイルとキャパシタとを含むＬＣフィルタ型のラインフィルタであって、複数の第１の貫通孔が設けられた基板と、基板上に形成され、少なくともキャパシタを含む回路部品と、複数の第１の貫通孔に対応する位置に複数の第２の貫通孔が設けられると共に、基板の一方の面に取り付けられた板状のコアと、各第１の貫通孔および各第２の貫通孔に挿通され、コアを基板に固定するようにしてコアに巻かれ、コアと共にコイルを形成するコイル用導体とを備えたものである。

本発明によるコイルおよびラインフィルタにおいて、コイル用導体は、例えば、各第１の貫通孔および各第２の貫通孔に挿通され、コアが基板に固定されるように基板に固着される複数の導体ピンと、基板に形成され、所定の導体ピン同士を接続する導体によるコイル用配線パターンとで構成することができる。

この場合、基板には、複数の第１の貫通孔として、２つの貫通孔の組が複数並列的に設けられ、コアには、複数の第２の貫通孔として、第１の貫通孔に対応する位置に２つの貫通孔の組が複数並列的に設けられていても良い。そして、各導体ピンは、Ｕ字状に形成され、コア側から貫通孔の組に挿通されて基板の他方の面側で基板に固着されると共に、コイル用配線パターンは、隣り合う貫通孔の組に挿通された各導体ピン同士を接続するようにパターン形成されていても良い。

また、本発明によるコイルおよびラインフィルタにおいて、コイル用導体を、コイル用の線材で構成し、そのコイル用の線材が、各第１の貫通孔および各第２の貫通孔を介してコアと基板とに一体的に巻かれている構成にすることも可能である。

また、本発明によるラインフィルタにおいて、コイル用導体として、第１および第２の巻線を形成する第１および第２のコイル用導体を有し、第１および第２のコイル用導体とコアとでコモンモードチョークコイルが形成されていても良い。またこの場合、回路部品として、第１および第２のキャパシタ、ならびにインダクタンス素子を有し、第１のキャパシタの一端が、第１のコイル用導体によって形成された第１の巻線の途中に接続されると共に、第２のキャパシタの一端が第２のコイル用導体によって形成された第２の巻線の途中に接続され、第１および第２のキャパシタの他端が、インダクタンス素子を介して接地されていても良い。

本発明によるコイルおよびラインフィルタでは、基板に複数の第１の貫通孔が設けられると共に、板状のコアにおいて、複数の第１の貫通孔に対応する位置に複数の第２の貫通孔が設けられ、基板の一方の面にそのコアが取り付けられる。そして、コアと共にコイルを形成するコイル用導体が、各第１の貫通孔および各第２の貫通孔に挿通されると共に、コアを基板に固定するようにしてコアに巻かれる。以上のような基本構造により、簡単な構成でコイルが基板に固定されると共に、コイルを基板に固定した状態で全体として小型、低背化が図られる。

特に、本発明によるラインフィルタにおいて、コイル用導体として、第１および第２の巻線を形成する第１および第２のコイル用導体を有し、第１および第２のコイル用導体とコアとでコモンモードチョークコイルを形成すると共に、第１および第２の巻線の途中に第１および第２のキャパシタの一端を接続し、他端をインダクタンス素子を介して接地するような構成にした場合には、例えばコモンモードチョークコイルの入出力端にキャパシタを接続するような従来の単純なＬＣフィルタ型のラインフィルタの回路構成に比べて、コモンモードノイズの低減に優れたフィルタ回路が実現可能となる。

本発明のコイルによれば、複数の第１の貫通孔が設けられた基板と、複数の第１の貫通孔に対応する位置に複数の第２の貫通孔が設けられると共に、基板の一方の面に取り付けられた板状のコアと、各第１の貫通孔および各第２の貫通孔に挿通され、コアを基板に固定するようにしてコアに巻かれ、コアと共にコイルを形成するコイル用導体とを備えるようにしたので、簡単な構成で基板に固定できると共に、基板に固定した状態で全体として小型、低背化を図ることができる。

本発明のラインフィルタによれば、複数の第１の貫通孔が設けられた基板と、基板上に形成され、少なくともキャパシタを含む回路部品と、複数の第１の貫通孔に対応する位置に複数の第２の貫通孔が設けられると共に、基板の一方の面に取り付けられた板状のコアと、各第１の貫通孔および各第２の貫通孔に挿通され、コアを基板に固定するようにしてコアに巻かれ、コアと共にコイルを形成するコイル用導体とを備えるようにしたので、簡単な構成でコイルを基板に固定できると共に、コイルを基板に固定した状態で全体として小型、低背化を図ることができる。

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。本実施の形態に係るラインフィルタは、本発明のコイルを含んで構成されている。本実施の形態に係るラインフィルタは、電源ラインや信号ラインなどに接続され、例えば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として利用される。また、電力線通信において電力線上のノイズを低減したり、室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も利用可能である。

図１は、このラインフィルタの全体構成を示し、図２は、このラインフィルタの要部断面を示している。図３は、このラインフィルタの等価回路を示している。このラインフィルタは、平板状の基板１０と、この基板１０上に形成され、実装された回路部品と、磁性材料よりなるコア２０と、コア２０と共にコモンモードチョークコイルを形成する第１および第２のコイル用導体３１，３２とを備えている。コア２０は、平板状に形成され（図１の例では長方形の平板状に形成され）、基板１０の一方の面（表面）において例えば中央部に取り付けられている。

基板１０とコア２０とにはそれぞれ、複数の貫通孔が設けられている。より詳しくは、基板１０のコア２０が取り付けられる部分に、第１の貫通孔として、２つの貫通孔１１Ａ，１１Ｂ（図２）の組が複数並列的に設けられている。コア２０にも第１の貫通孔１１Ａ，１１Ｂに対応する位置に、第２の貫通孔として、２つの貫通孔２１Ａ，２１Ｂの組が複数並列的に設けられている。

第１および第２のコイル用導体３１，３２は、各第１の貫通孔１１Ａ，１１Ｂおよび各第２の貫通孔２１Ａ，２１Ｂに挿通され、コア２０を基板１０に固定するようにしてコア２０に巻かれ、コア２０と共にコイルを形成している。

第１のコイル用導体３１はより詳しくは、複数の導体ピン３１Ａと、所定の導体ピン３１Ａ同士を接続する導体によるコイル用配線パターン３１Ｂとで構成されている。各導体ピン３１Ａは、図２に示したように例えばＵ字状に形成され、コア２０側から、各第２の貫通孔２１Ａ，２１Ｂおよび各第１の貫通孔１１Ａ，１１Ｂに挿通されている。そして、各導体ピン３１Ａの２つの先端部が、基板１０の他方の面（裏面）側でハンダ３３によりハンダ付けされ、基板１０に固着されている。これにより、コア２０が基板１０に固定されている。コイル用配線パターン３１Ｂは、基板１０の裏面側に形成され、隣り合う貫通孔の組に挿通された各導体ピン３１Ａ同士を接続するようにパターン形成されている。より詳しくは、隣り合う一方の導体ピン３１Ａの１つの先端部が、他方の導体ピン３１Ａの逆側の先端部に接続されるようにパターン形成されている。コイル用配線パターン３１Ｂは、ハンダ３３により導体ピン３１Ａに導通されている。

このようにして複数の導体ピン３１Ａがコイル用配線パターン３１Ｂに連続的に接続されることで、全体として１つの第１のコイル用導体３１が形成され、全体としてコモンモードチョークコイルの一方の巻線を形成している。ここで、各導体ピン３１Ａが同一形状でコイル用配線パターン３１Ｂが図示した形態であった場合、図示した中間接続部分Ｐ１が、第１のコイル用導体３１によって形成された一方の巻線の中点位置となる。この場合、中間接続部分Ｐ１を境界として、例えば図１の左側の端部から中間接続部分Ｐ１までの第１のコイル用導体３１とコア２０とで、図３の等価回路における第１のインダクタＬ１が形成され、中間接続部分Ｐ１から図１の右側の端部までの第１のコイル用導体３１とコア２０とで第２のインダクタＬ２が形成される。この場合、第１および第２のインダクタＬ１，Ｌ２のインダクタンスは同一の値となる。

第２のコイル用導体３２も同様に、複数の導体ピン３２Ａと、コイル用配線パターン３２Ｂとで構成されている。複数の導体ピン３２Ａがコイル用配線パターン３２Ｂに連続的に接続されることで、全体として１つの第２のコイル用導体３２が形成され、全体としてコモンモードチョークコイルの他方の巻線を形成している。なお、図示した例では同一の貫通孔に、第１のコイル用導体３１用の導体ピン３１Ａと第２のコイル用導体３２用の導体ピン３２Ａとが挿通されているが、導体ピン３１Ａと導体ピン３２Ａとに絶縁体による被覆をすることで、２つの導体ピン間がショートすることを防止できる。

ここで、各導体ピン３２Ａが同一形状でコイル用配線パターン３２Ｂが図示した形態であった場合、図示した中間接続部分Ｐ３が、第２のコイル用導体３２によって形成された他方の巻線の中点位置となる。この場合、中間接続部分Ｐ３を境界として、例えば図１の左側の端部から中間接続部分Ｐ３までの第２のコイル用導体３２とコア２０とで、図３の等価回路における第３のインダクタＬ３が形成され、中間接続部分Ｐ３から図１の右側の端部までの第２のコイル用導体３２とコア２０とで第４のインダクタＬ４が形成される。この場合、第３および第４のインダクタＬ３，Ｌ４のインダクタンスは同一の値となる。

なお、各導体ピン３１Ａ，３２Ａの接続位置やコイル用配線パターン３１Ｂ，３２Ｂの形成位置（形成パターン）については、図１に示したものに限定されず、他の形態を採りうる。

基板１０には、一対の入力端子１Ａ，１Ｂと、一対の出力端子２Ａ，２Ｂと、グランド端子５とが設けられている。これらの端子は例えば内面がメタライズされたスルーホールで形成されている。一対の入力端子１Ａ，１Ｂは、それぞれ基板１０の第１の辺に沿って所定の間隔を空けて配置されている。グランド端子５は、一対の入力端子１Ａ，１Ｂの間に配置されている。グランド端子５の周辺には、導体によるグランドパターン５５が形成されている。一方、一対の出力端子２Ａ，２Ｂは、基板１０の第１の辺に対向する第２の辺に沿って所定の間隔を空けて配置されている。

基板１０の表面には、回路部品（チップ部品）として、第１および第２のキャパシタＣ１，Ｃ２、およびインダクタンス素子（第５のインダクタＬ５）が実装されている。第１および第２のキャパシタＣ１，Ｃ２は、コア２０を挟んでほぼ対向するように、それぞれ基板１０の第３および第４の辺に沿った空き領域に実装され、第５のインダクタＬ５は、同じく基板１０の空き領域であってグランド端子５の近傍に配置されている。すなわち、これらの回路部品は同一基板の同一面上に実装されている。また第１および第２のキャパシタＣ１，Ｃ２は互いに対称的に配置されている。第５のインダクタＬ５は、本発明における「インダクタンス素子」の一具体例に対応する。

基板１０にはまた、各回路要素を接続するための導体による配線パターン５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ，５４が形成されている。配線パターン５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂは、例えば基板１０の裏面にパターン形成され、配線パターン５３Ａ，５３Ｂ，５４は、例えば基板１０の表面にパターン形成されている。ただし、いずれの配線パターンについても、逆側の面に形成することも可能であり、各回路要素との接続位置についても、以下の説明とは逆側の面であっても良い。この場合において、基板１０の表面と裏面とに接続する対象物があるときは、例えば内面がメタライズされたスルーホールを用いて接続すれば良い。各回路要素の接続関係は以下のとおりである。

一方の入力端子１Ａには、配線パターン５１Ａを介して第１のコイル用導体３１の一端が接続されている。同様に他方の入力端子１Ｂには、配線パターン５１Ｂを介して第２のコイル用導体３２の一端が接続されている。また、一方の出力端子２Ａには、配線パターン５２Ａを介して第１のコイル用導体３１の他端が接続されている。同様に他方の出力端子２Ｂには、配線パターン５２Ｂを介して第２のコイル用導体３２の他端が接続されている。配線パターン５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂは、例えば基板１０の裏面にパターン形成され、裏面側で第１および第２のコイル用導体３１，３２の端部に接続されている。

また、第１のキャパシタＣ１の一端が、基板１０の表面において、配線パターン５３Ａを介して第１のコイル用導体３１における中間接続部分Ｐ１に接続されている。同様に第２のキャパシタＣ２の一端が、基板１０の表面において、配線パターン５３Ｂを介して第２のコイル用導体３２の中間接続部分Ｐ３に接続されている。

第１および第２のキャパシタＣ１，Ｃ２の他端は、基板１０の表面において、配線パターン５４を介して第５のインダクタＬ５の一端に共通接続されている。第５のインダクタＬ５の他端は、基板１０の表面において、グランドパターン５５に共通接続され、接地されている。これにより、第１および第２のキャパシタＣ１，Ｃ２の他端が、第５のインダクタＬ５を介して接地されている。これにより、回路部品を介して第１および第２の中間接続部分Ｐ１，Ｐ３が接地されている。

以上のような構成により、図３の等価回路で示されるフィルタ回路が実現されている。このフィルタ回路は、一対の入力端子１Ａ，１Ｂと、出力端子２Ａ，２Ｂと、グランド端子５とを備えている。このフィルタ回路はさらに、一方の入力端子１Ａと一方の出力端子２Ａとの間に直列的に挿入された第１および第２のインダクタＬ１，Ｌ２を備えている。このフィルタ回路はさらに、他方の入力端子１Ｂと他方の出力端子２Ｂとの間に直列的に挿入され、第１および第２のインダクタＬ１，Ｌ２と協働してコモンモードノイズを抑制する第３および第４のインダクタＬ３，Ｌ４とを備えている。

第１および第２のインダクタＬ１，Ｌ２は、互いに電磁気的に結合されている。第３および第４のインダクタＬ３，Ｌ４も同様に、互いに電磁気的に結合されている。上述したように第１のコイル用導体３１により形成された一方の巻線の途中に接続点（中間接続部分Ｐ１）を設け、その巻線の一方の端部から接続点までを第１の巻線部分３１ａとして第１のインダクタＬ１が形成され、同様に、その巻線の他方の端部から接続点までを第２の巻線部分３１ｂとして第２のインダクタＬ２が形成されている。第３および第４のインダクタＬ３，Ｌ４についても同様に、第２のコイル用導体３２により形成された他方の巻線の途中に接続点（中間接続部分Ｐ３）を設け、その他方の巻線の一方の端部から接続点までを第３の巻線部分３２ａとして第３のインダクタＬ３が形成され、その他方の巻線の他方の端部から接続点までを第４の巻線部分３２ｂとして第４のインダクタＬ４が形成されている。ここで、第１および第２のインダクタＬ１，Ｌ２のインダクタンスは同一の値であることがフィルタとしての性能上、好ましい。第３および第４のインダクタＬ３，Ｌ４のインダクタンスも、同一の値にすることが好ましい。より好ましくは、第１および第２のインダクタＬ１，Ｌ２、ならびに第３および第４のインダクタＬ３，Ｌ４のすべてのインダクタンスを同一の値にすると良い。

第１および第２のインダクタＬ１，Ｌ２を構成する巻線（第１のコイル用導体３１）と、第３および第４のインダクタＬ３，Ｌ４を構成する巻線（第２のコイル用導体３２）は、共通のコア２０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、すなわちそれらの巻線は、それらにノーマルモードの電流が流れたときに各巻線を流れる電流によってコア２０に誘起される磁束が互いに相殺されるような向きにコア２０に巻かれている。このように、それらの巻線およびコア２０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。

このフィルタ回路はさらに、一端が中間接続部分Ｐ１に接続された第１のキャパシタＣ１と、一端が中間接続部分Ｐ３に接続された第２のキャパシタＣ２と、一端が第１および第２のキャパシタＣ１，Ｃ２の各他端に接続され、他端がグランド端子５に接続された第５のインダクタＬ５とを備えている。

直列に接続された第１のキャパシタＣ１と第５のインダクタＬ５は、一端が中間接続部分Ｐ１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、直列に接続された第２のキャパシタＣ２と第５のインダクタＬ５は、一端が中間接続部分Ｐ３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、このフィルタ回路では、第１の直列回路と第２の直列回路とで第５のインダクタＬ５が共通になっている。

次に、本実施の形態に係るラインフィルタの作用、効果について説明する。

まず、図３の等価回路で示されるフィルタ回路としての作用を説明する。始めに、入力端子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、第１のインダクタＬ１の一方の端部（中間接続部分Ｐ１とは逆側の端部）とアース間、および第３のインダクタＬ３の一方の端部（中間接続部分Ｐ３とは逆側の端部）とアース間に等しい電圧Ｖｉが発生する。第１のインダクタＬ１の一方の端部とアース間に発生した電圧Ｖｉは、第１のインダクタＬ１と第１の直列回路（第１のキャパシタＣ１と第５のインダクタＬ５）とによって分圧され、第１のインダクタＬ１の両端間と第１の直列回路の両端間とに、それぞれ所定の電圧が発生する。なお、図中の矢印は、その先の方が高い電位であることを表している。同様に、第３のインダクタＬ３の一方の端部とアース間に発生した電圧Ｖｉは、第３のインダクタＬ３と第２の直列回路（第２のキャパシタＣ２と第５のインダクタＬ５）とによって分圧され、第３のインダクタＬ３の両端間と第２の直列回路の両端間とに、それぞれ所定の電圧が発生する。第１のインダクタＬ１と第２のインダクタＬ２は互いに電磁気的に結合されているので、第１のインダクタＬ１の両端間に発生した電圧に応じて、第２のインダクタＬ２の両端間に所定の電圧が発生する。第２のインダクタＬ２の他方の端部（中間接続部分Ｐ１とは逆側の端部）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、第２のインダクタＬ２に発生する電圧と第１の直列回路に発生する電圧との総和で表されるが、これらの電圧は逆向きであることから互いに打ち消し合い、その結果、第１のインダクタＬ１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のインダクタＬ３と第４のインダクタＬ４は互いに電磁気的に結合されているので、第３のインダクタＬ３の両端間に発生した電圧に応じて、第４のインダクタＬ４の両端間に所定の電圧が発生する。その結果、第４のインダクタＬ４の他方の端部（中間接続部分Ｐ３とは逆側の端部）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、第３のインダクタＬ３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、入力端子１Ａ，１Ｂにコモンモードの電圧が印加された場合には、出力端子２Ａ，２Ｂに発生するコモンモードの電圧は、入力端子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、このフィルタ回路において、出力端子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、入力端子１Ａ，１Ｂに発生するコモンモードの電圧は、出力端子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、このフィルタ回路によれば、入力端子１Ａ，１Ｂにコモンモードノイズが印加された場合と、出力端子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。

このフィルタ回路によれば、比較的簡単な構成で、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。

次に、このラインフィルタの構造的な利点、効果について説明する。このラインフィルタでは、基板１０に複数の第１の貫通孔１１Ａ，１１Ｂが設けられると共に、板状のコア２０において、複数の第１の貫通孔１１Ａ，１１Ｂに対応する位置に複数の第２の貫通孔２１Ａ，２１Ｂが設けられ、基板１０の一方の面にそのコア２０が取り付けられる。そして、コア２０と共にコモンモードチョークコイルを形成する第１および第２のコイル用導体３１，３２が、各第１の貫通孔１１Ａ，１１Ｂおよび各第２の貫通孔２１Ａ，２１Ｂに挿通されると共に、コア２０を基板１０に固定するようにしてコア２０に巻かれる。また基板１０の空き領域には、各回路部品が実装される。以上のような基本構造により、簡単な構成でコイルを基板１０に固定することができると共に、コイルを基板１０に固定した状態で全体として小型、低背化を図ることができる。特に、第１および第２のコイル用導体３１，３２が固定部材としての機能を兼ねているので、実装用の固定部材をあらたに設ける必要がなくなる。また、コア２０を基板１０に実装する際には、それぞれに設けられた貫通孔により位置決めを行うことができ、位置決めが容易となる。

また、第１のコイル用導体３１により形成された一方の巻線の途中に接続点（中間接続部分Ｐ１）を設け、その接続点を第１のキャパシタＣ１の一端に接続すると共に、第２のコイル用導体３２により形成された他方の巻線の途中に接続点（中間接続部分Ｐ３）を設け、その接続点を第２のキャパシタＣ２の一端に接続し、さらに第１および第２のキャパシタＣ１，Ｃ２の他端を、インダクタンス素子（第５のインダクタＬ５）を介して接地するようにしたので、図３に示したフィルタ回路を実現できる。これにより、例えばコモンモードチョークコイルの入出力端にキャパシタを接続するような従来の単純なＬＣフィルタ型のラインフィルタの回路構成に比べて、コモンモードノイズの低減に優れたフィルタ回路を実現できる。

また、入力端子１Ａ，１Ｂなどの各端子と、第１および第２のキャパシタＣ１，Ｃ２などの各回路部品との配置の最適化を行ったことで、各基板の空き領域を効率的に利用しつつ、それぞれの部品間の結合が抑えられ、特性の劣化を防止できる。特に、図示した配置により、第１および第２のキャパシタＣ１，Ｃ２、第５のインダクタＬ５およびグランド端子５の配線距離を短くできるので、特性劣化が防止される。

［変形例］
図４および図５は、本実施の形態に係るラインフィルタの第１の変形例を示している。なお、図１および図２のラインフィルタと実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。図１および図２のラインフィルタでは、第１および第２のコイル用導体３１，３２を、導体ピン３１Ａ，３２Ａとコイル用配線パターン３１Ｂ，３２Ｂとで構成したが、本変形例ではコイル用の線材で構成された第１および第２のコイル用導体１３１，１３２を備えている。また、配線パターン５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂが、基板１０の裏面ではなく表面にパターン形成されている。ただし、図１および図２のラインフィルタの場合と同様、いずれの配線パターンについても、逆側の面に形成することも可能である。

第１および第２のコイル用導体１３１，１３２は、各第１の貫通孔１１Ａ，１１Ｂおよび各第２の貫通孔２１Ａ，２１Ｂに挿通され、図５に示したようにコア２０を基板１０に固定するようにしてコア２０と基板１０とに一体的に巻かれ、コア２０と共にコモンモードチョークコイルを形成している。なお、図５は、導体の巻き方を概念的に説明したものであり、断面構造を簡略化して示している。図５では、図４の左側から見た断面構成を示し、第１のコイル用導体１３１の一方の線材１３１Ａの巻き方を概念的に示している。

第１のコイル用導体１３１はより詳しくは、２本の線材１３１Ａ，１３１Ｂで構成されている。一方の線材１３１Ａの一端は、基板１０の表面において配線パターン５１Ａを介して一方の入力端子１Ａに接続されている。他方の線材１３１Ｂの一端は、基板１０の表面において配線パターン５２Ａを介して一方の出力端子２Ａに接続されている。各線材１３１Ａ，１３１Ｂの他端は、配線パターン５３Ａを介して第１のキャパシタＣ１の一端に共通接続されている。

この共通接続されている部分において、各線材１３１Ａ，１３１Ｂが連続的に接続されていることで、全体として１つの第１のコイル用導体１３１が形成され、全体としてコモンモードチョークコイルの一方の巻線を形成している。ここで、図示した形態では各線材１３１Ａ，１３１Ｂが同一の長さとなるように巻かれており、共通接続されている部分が中間接続部分Ｐ１となり、第１のコイル用導体１３１によって形成された一方の巻線の中点位置となる。この場合、中間接続部分Ｐ１を境界として、一方の線材１３１Ａとコア２０とで、図３の等価回路における第１のインダクタＬ１が形成され、他方の線材１３１Ｂとコア２０とで第２のインダクタＬ２が形成される。この場合、第１および第２のインダクタＬ１，Ｌ２のインダクタンスは同一の値となる。

第２のコイル用導体１３２も同様に、２本の線材１３２Ａ，１３２Ｂで構成されている。一方の線材１３１Ａの一端は、基板１０の表面において配線パターン５１Ｂを介して他方の入力端子１Ｂに接続されている。他方の線材１３２Ｂの一端は、基板１０の表面において配線パターン５２Ｂを介して他方の出力端子２Ｂに接続されている。各線材１３２Ａ，１３２Ｂの他端は、配線パターン５３Ｂを介して第２のキャパシタＣ２の一端に共通接続されている。

この共通接続されている部分において、各線材１３２Ａ，１３２Ｂが連続的に接続されていることで、全体として１つの第２のコイル用導体１３２が形成され、全体としてコモンモードチョークコイルの他方の巻線を形成している。ここで、図示した形態では各線材１３２Ａ，１３２Ｂが同一の長さとなるように巻かれており、共通接続されている部分が中間接続部分Ｐ３となり、第２のコイル用導体１３２によって形成された他方の巻線の中点位置となる。この場合、中間接続部分Ｐ３を境界として、一方の線材１３２Ａとコア２０とで、図３の等価回路における第３のインダクタＬ３が形成され、他方の線材１３２Ｂとコア２０とで第４のインダクタＬ４が形成される。この場合、第３および第４のインダクタＬ３，Ｌ４のインダクタンスは同一の値となる。

なお、第１および第２のコイル用導体１３１，１３２の巻き方や他の回路要素への接続方法については、図４に示したものに限定されず、他の形態を採りうる。また、図４では第１および第２のコイル用導体１３１，１３２がそれぞれ２本の線材で構成されているものとしているが、それぞれ１本の線材のみで構成されていても良い。また、それぞれ３本以上の線材で構成されていても良い。

図６は、第２の変形例を示している。図７は、この第２の変形例に係るラインフィルタの等価回路である。本発明によるラインフィルタは、図３に示したフィルタ回路に限らず、少なくともコイル（インダクタ）とキャパシタとを含むＬＣフィルタ全般に適用可能である。例えば図７に示したように、１つのインダクタＬ１１と１つのキャパシタＣ１１のみで構成されたＬＣフィルタ回路にも適用可能である。インダクタＬ１１は、一方の入力端子１Ａと一方の出力端子２Ａとの間の導電線１５１，１５２上に直列的に挿入されている。キャパシタＣ１１は、一端が一方の出力端子２Ａ側の導電線１５２を介してインダクタＬ１１の他端に接続され、他端が他方の入力端子１Ｂと他方の出力端子２Ｂとの間の導電線１５３に接続されている。

この変形例に係るラインフィルタは、図１および図２の構成例と同様、第１の貫通孔１１Ａ，１１Ｂが設けられた基板１０と、第２の貫通孔２１Ａ，２１Ｂが設けられたコア２０とを備えている。このラインフィルタはまた、コア２０と共にコイルを形成する１つのコイル用導体２３１を備えている。

コイル用導体２３１はより詳しくは、複数の導体ピン２３１Ａと、隣接する導体ピン２３１Ａ同士を接続する導体によるコイル用配線パターン２３１Ｂとで構成されている。図１および図２の構成例と同様、複数の導体ピン２３１Ａがコイル用配線パターン２３１Ｂを介して連続的に接続されることで、全体として１つのコイル用導体２３１が形成され、全体としてコイルの巻線を形成している。コイル用導体２３１とコア２０とで、図７の等価回路におけるインダクタＬ１１が形成されている。

基板１０の表面には、回路部品（チップ部品）として、図７の等価回路におけるキャパシタＣ１１が実装されている。基板１０の表面にはまた、図７の等価回路における導電線１５１，１５２，１５３に対応する導体による配線パターンが形成されている。各配線パターンは、図７の等価回路に対応するように各回路要素に接続されている。これにより、図７の等価回路が実現されている。

なお、図１および図２のラインフィルタの場合と同様、いずれの配線パターンについても、逆側の面に形成することも可能である。また、図６の変形例についても、図４の構成例と同様、コイル用導体２３１をコイル用の線材で構成することも可能である。

なお、本発明は上記実施の形態および変形例に限定されず、種々の変更が可能である。例えば図１の構成例において、基板１０に他の回路部品が実装されていても良い。例えば図３の等価回路において、第５のインダクタＬ５に並列的に他の回路素子（キャパシタや抵抗素子）が接続されていれば、より優れたフィルタ特性が得られる。このような回路素子がさらに実装されていても良い。

また、例えば図１の構成例では、第１および第２のコイル用導体３１，３２を、同一の第１の貫通孔１１Ａ，１１Ｂおよび第２の貫通孔２１Ａ，２１Ｂに挿通し共用するような構成にしたが、貫通孔を共用せず、第１および第２のコイル用導体３１，３２をそれぞれ別々の貫通孔に挿通するような構成にしても良い。図４の構成例の場合も同様である。また、図１の構成例において、コイル用配線パターン３１Ｂ，３２Ｂは、基板裏面ではなく表面側にパターン形成されていても良い。

本発明の一実施の形態に係るラインフィルタの一構成例を示す平面図である。 本発明の一実施の形態に係るラインフィルタの一構成例を示す部分断面図である。 本発明の一実施の形態に係るラインフィルタの等価回路を示す回路図である。 本発明の一実施の形態に係るラインフィルタの第１の変形例を示す平面図である。 本発明の一実施の形態に係るラインフィルタの第１の変形例を示す部分断面図である。 本発明の一実施の形態に係るラインフィルタの第２の変形例を示す平面図である。 第２の変形例に係るラインフィルタの等価回路を示す回路図である。

符号の説明

Ｃ１…第１のキャパシタ、Ｃ２…第２のキャパシタ、Ｃ３…第３のキャパシタ、Ｌ１…第１のインダクタ、Ｌ２…第２のインダクタ、Ｌ３…第３のインダクタ、Ｌ４…第４のインダクタ、Ｌ５…第５のインダクタ（インダクタンス素子）、１Ａ，１Ｂ…入力端子、２Ａ，２Ｂ…出力端子、５…グランド端子、１０…基板、１１Ａ，１１Ｂ…第１の導通孔、２０…コア、２１Ａ，２１Ｂ…第２の導通孔、３１…第１のコイル用導体（第１の巻線）、３１Ａ…第１の導体ピン、３１Ｂ…第１のコイル用配線パターン、３２…第２のコイル用導体（第２の巻線）、３２Ａ…第２の導体ピン、３２Ｂ…第２のコイル用配線パターン、５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ，５４…配線パターン。

Claims (9)

1. 複数の第１の貫通孔が設けられた基板と、
   前記複数の第１の貫通孔に対応する位置に複数の第２の貫通孔が設けられると共に、前記基板の一方の面に取り付けられた板状のコアと、
   前記各第１の貫通孔および前記各第２の貫通孔に挿通され、前記コアを前記基板に固定するようにして前記コアに巻かれ、前記コアと共にコイルを形成するコイル用導体と
   を備えたことを特徴とするコイル。
2. 前記コイル用導体は、
   前記各第１の貫通孔および前記各第２の貫通孔に挿通され、前記コアが前記基板に固定されるように前記基板に固着される複数の導体ピンと、
   前記基板に形成され、所定の導体ピン同士を接続する導体によるコイル用配線パターンと
   で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のコイル。
3. 前記基板には、前記複数の第１の貫通孔として、２つの貫通孔の組が複数並列的に設けられ、
   前記コアには、前記複数の第２の貫通孔として、前記第１の貫通孔に対応する位置に２つの貫通孔の組が複数並列的に設けられ、
   前記各導体ピンは、Ｕ字状に形成され、前記コア側から前記貫通孔の組に挿通されて前記基板の他方の面側で前記基板に固着されると共に、
   前記コイル用配線パターンは、隣り合う前記貫通孔の組に挿通された各導体ピン同士を接続するようにパターン形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のコイル。
4. 前記コイル用導体は、コイル用の線材で構成され、
   前記コイル用の線材は、前記各第１の貫通孔および前記各第２の貫通孔を介して前記コアと前記基板とに一体的に巻かれている
   ことを特徴とする請求項１に記載のコイル。
5. 少なくともコイルとキャパシタとを含むＬＣフィルタ型のラインフィルタであって、
   複数の第１の貫通孔が設けられた基板と、
   前記基板上に形成され、少なくともキャパシタを含む回路部品と、
   前記複数の第１の貫通孔に対応する位置に複数の第２の貫通孔が設けられると共に、前記基板の一方の面に取り付けられた板状のコアと、
   前記各第１の貫通孔および前記各第２の貫通孔に挿通され、前記コアを前記基板に固定するようにして前記コアに巻かれ、前記コアと共にコイルを形成するコイル用導体と
   を備えたことを特徴とするラインフィルタ。
6. 前記コイル用導体は、
   前記各第１の貫通孔および前記各第２の貫通孔に挿通され、前記コアが前記基板に固定されるように前記基板に固着される複数の導体ピンと、
   前記基板に形成され、所定の導体ピン同士を接続する導体によるコイル用配線パターンと
   で構成されていることを特徴とする請求項５に記載のラインフィルタ。
7. 前記基板には、前記複数の第１の貫通孔として、２つの貫通孔の組が複数並列的に設けられ、
   前記コアには、前記複数の第２の貫通孔として、前記第１の貫通孔に対応する位置に２つの貫通孔の組が複数並列的に設けられ、
   前記各導体ピンは、Ｕ字状に形成され、前記コア側から前記貫通孔の組に挿通されて前記基板の他方の面側で前記基板に固着されると共に、
   前記コイル用配線パターンは、隣り合う前記貫通孔の組に挿通された各導体ピン同士を接続するようにパターン形成されている
   ことを特徴とする請求項６に記載のラインフィルタ。
8. 前記コイル用導体は、コイル用の線材で構成され、
   前記コイル用の線材は、前記各第１の貫通孔および前記各第２の貫通孔を介して前記コアと前記基板とに一体的に巻かれている
   ことを特徴とする請求項５に記載のラインフィルタ。
9. 前記コイル用導体として、第１および第２の巻線を形成する第１および第２のコイル用導体を有し、前記第１および第２のコイル用導体と前記コアとでコモンモードチョークコイルが形成されると共に、
   前記回路部品として、第１および第２のキャパシタ、ならびにインダクタンス素子を有し、
   前記第１のキャパシタの一端が、前記第１のコイル用導体によって形成された第１の巻線の途中に接続されると共に、前記第２のキャパシタの一端が前記第２のコイル用導体によって形成された第２の巻線の途中に接続され、前記第１および第２のキャパシタの他端が、前記インダクタンス素子を介して接地されている
   ことを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載のラインフィルタ。
   
   

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