JP3191892B2 - プリントコイル形ラインフィルタ - Google Patents

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のノイ
ズ低減に用いられるラインフィルタに係り、特に装置の
小型化と高性能化を達成する改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ラインフィルタ等のノイズ低減装置は、
例えば本出願人の提案に係る特開平４−３５５９０５号
公報等に開示されている。図４はそのようなノイズ低減
装置の動作説明図である。フィルタ回路１０は入力端子
としてＰ１，Ｐ２を有し、出力端子としてＰ３，Ｐ４を
有している。入力端子Ｐ１，Ｐ２には交流電源２が接続
され、出力端子Ｐ３，Ｐ４にはスイッチング電源４が接
続されている。そして、スイッチング電源４はインピー
ダンスＺ１を介して接地されている。

【０００３】次に、フィルタ回路１０の回路構成を説明
する。アクロスザラインコンデンサＣ_X1は、入力端子Ｐ
１，Ｐ２を連結するもので、これと並列に放電用の抵抗
Ｒ１が接続されている。ラインフィルタＬ１はアクロス
ザラインコンデンサＣ_X1の後段に接続されたもので、コ
モンモードノイズ電流とノーマルモードノイズ電流を低
減する。アクロスザラインコンデンサＣ_X2は、ラインフ
ィルタＬ１の後段に接続されたものであり、これと並列
にコンデンサＣ_Y1，Ｃ_Y2が接続されている。コンデンサ
Ｃ_Y1，Ｃ_Y2がは両者の共通接続点が接続されたもので、
コモンモードノイズ電流を低減する。また、ラインフィ
ルタＬ２はこのコンデンサＣ_Y1，Ｃ_Y2の後段に接続され
たもので、ノーマルモードノイズ電流ｉ２を削減すると
共に、後段の出力端子Ｐ３，Ｐ４と接続されている。

【０００４】ここで、スイッチング電源４をノイズ源と
すると、コモンモードノイズ電流ｉ１とノーマルモード
ノイズ電流ｉ２，ｉ３の２種類がある。コモンモードノ
イズ電流ｉ１は、図中破線で示すごとく、インピーダン
スＺ１とグランドを通して流れスイッチング電源４に戻
るものである。インピーダンスＺ１としては、例えばス
イッチング素子のカンケースとヒートシンク間のキャパ
シタ等がある。ノーマルモードノイズ電流ｉ２は実線で
示すごとく、交流電源２からフィルタ回路１０に流れる
ものであり、ノーマルモードノイズ電流ｉ３は一点鎖線
で示すごとく、スイッチング電源４からフィルタ回路１
０に流れるものであり、いずれも交流電源２とスイッチ
ング電源４とを接続する二本の信号線間を往復する経路
で流れるものである。

【０００５】続いてフィルタ回路１０のノイズ低減を各
ノイズ毎に分節する。コモンモードノイズ電流ｉ１は、
ラインフィルタＬ１，Ｌ２とコンデンサＣ_Y1，Ｃ_Y2の作
用で低減される。即ち、ラインフィルタＬ１，Ｌ２はそ
のインダクタンスがコモンモードノイズ電流ｉ１に対し
て大きなインピーダンスとして働く。またコンデンサＣ
_Y1，Ｃ_Y2は、その共通接続点が接地されているので、コ
モンモードノイズ電流ｉ１をスイッチング電源４側に還
流させて、交流電源２側に流れないようにしている。

【０００６】ノーマルモードノイズ電流ｉ２は、アクロ
スザラインコンデンサＣ_X2の作用により交流電源２側の
発生源に還流し、ノーマルモードノイズ電流ｉ３は、ア
クロスザラインコンデンサＣ_X1の作用によりスイッチン
グ電源４側の発生源に還流されている。そして、信号線
に流れるノーマルモードノイズ電流ｉ２，ｉ３の総量を
削減している。

【０００７】図５はラインフィルタの構成斜視図であ
る。コア２０は、ＵＵ形コアを２個突き合わせて口状の
閉磁路を形成している。このコア２０には、絶縁と整線
を目的としてボビン３０が取り付けられ、このボビン３
０にコイル４０が巻かれている。ここでは、ラインフィ
ルタＬ１，Ｌ２に対応して２巻線構造としているので、
ボビン３０とコイル４０が各２個装着されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コア２
０にコイル４０を巻装しているので、組立作業が複雑で
作業の自動化が難しいという課題があった。また、装置
を小型化するためにコイル４０の軸方向の巻幅ｄを狭く
すると、コイルの総巻数は一定数を確保する必要がある
ため、コイルを巻く半径の平均値が大きくなって巻線総
長が長くなり、抵抗損失が増大するという課題があっ
た。

【０００９】本発明は上述の課題を解決したもので、自
動組立が容易で装置の小型化ができるプリントコイル形
ラインフィルタを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、渦巻状の両端にパターン外側端子とパター
ン内側端子が形成された導体パターンを有するプリント
コイルを複数積層し、これらのプリントコイルの導体パ
ターンの中心部を貫通するコアを有すると共に、各プリ
ントコイルの導体パターンを電気的に接続したプリント
コイル形ラインフィルタにおいて、前記プリントコイル
各層の前記パターン外側端子が接続される外側用端子
と、前記プリントコイル各層の前記パターン内側端子が
接続される内側用端子と、前記外側用端子と前記内側用
端子との間を接続する連絡パターン、とが形成された共
通接続層を設けたことを特徴としている。

【００１１】

【作用】導体パターンは、積層される平板コイルに設け
られると共に、各層間で電気的に接続される。そこで、
コアに沿ったコイル長は、積層数に相当する厚さだけと
なり、ラインフィルタの小型化に寄与する。コアは２相
若しくは多相のコイル間を磁気的に連絡してノイズ低減
効果を高めている。

【００１２】

【実施例】以下図面を用いて、本発明を説明する。図１
は本発明の一実施例を示す構成斜視図である。図におい
て、平板コイル５０ａ〜ｃは同一のコア挿入穴５１と導
体パターン５２の形状を有するもので、ここでは３枚積
層されており、最上層５０ａ、中間層５０ｂ並びに最下
層５０ｃとなっている。コア挿入穴５１は各平板コイル
に２箇所設けられたもので、ＵＵ形コア２０の両脚部が
挿入される。導体パターン５２は各平板コイルに、コア
挿入穴５１を渦巻の中心として２個設けられたもので、
ここでは３ターンの箔状導電部が形成されており、両端
には端子５３〜５５が設けられている。入力側端子５３
は、最下層平板コイル５０ｃの導体パターン外側端に設
けられるもので、外部の信号線が接続される。層間接続
端子５４は隣接する層間の導体パターンを接続するもの
で、ここでは最下層平板コイル５０ｃの導体パターン内
側端、中間層平板コイル５０ｂの導体パターン両端並び
に最上層平板コイル５０ａの導体パターン外側端の４個
が対応している。出力側端子５５は、最上層平板コイル
５０ａの導体パターン内側端に設けられるもので、スイ
ッチング電源側の信号線が接続される。

【００１３】このように構成された装置によれば、コア
２０により磁気的に結合している二つのコイルが平板コ
イル５０により構成されている。平板コイル５０は各導
体パターンが直列に接続されているので、等価的には６
ターンのラインフィルタとなっている。ここでは、平板
コイル５０を３枚積層しているので、従来のボビンに導
線を巻装する場合に比較してコイルの軸長が短くてす
み、ラインフィルタの小型化に寄与する。なお、渦巻状
導体パターン５２の径を大きくすると、一枚の平板コイ
ル当たりのターン数を増すことができ、この場合には更
にコイルの積層数を少なくすることができる。

【００１４】好ましくは、各平板コイル５０ａ〜ｃに等
しく巻線を分割するために、各導体パターンの巻数は等
しいターン数とするとよい。このようにすると、各平板
コイル５０ａ〜ｃの形状が同じになって、製造時の量産
効果が高まり、コストの低下に寄与するという効果があ
る。

【００１５】図２は本発明の第２実施例の構成斜視図で
ある。ここでは、平板コイル５０が８層にわたって積層
されており、各平板コイルには４ターンの渦巻状導体パ
ターン５２が形成されている。この導体パターン５２に
は、巻線外側の端にパターン外側端子５６が設けられ、
巻線内側の端にパターン内側端子５７が設けられてい
る。最下層である第８層目の平板コイルに設けられてい
るパターン外側端子５６は、外部の信号線が接続される
入力側端子５３として用いられる。

【００１６】共通接続層６０は、８層の平板コイル５０
の上層に位置するもので、一対のコア挿入穴６１が形成
されると共に、各層のパターン外側端子５６と接続する
外側用端子６２、各層のパターン内側端子５７と接続す
る内側用端子６３並びにこれら外側用端子６２と内側用
端子６３との間を接続する連絡パターン６４を有してい
る。また出力側端子６５は、スイッチング電源側の信号
線が接続される。ここでは、外側用端子６２、内側用端
子６３並びに出力側端子６５を設けるため、各平板コイ
ルにおけるパターン外側端子５６とパターン内側端子５
７の位置は各層毎に僅かつづ順次ずらしている。そし
て、連絡パターン６４により、各導体パターン５２を直
列に接続して、合計３２ターンのコイルを得ている。

【００１７】ここで、平板コイル５０について特願平５
−６５２７号明細書で開示したように、平板コイル５０
を絶縁板を用いて構成すると共に、その絶縁板の両面に
導体パターンを形成する場合には、鏡像関係になるよう
にするとよい。ここで鏡像関係とは、隣接する絶縁板の
対向する表側導体パターンと裏側導体パターンとがその
対向面に対して鏡像関係にあることをいい、ラインフィ
ルタに組み込んだ状態でコアの挿入方向からみると全く
重なりあう導体パターン形状であることを言う。このよ
うにすると、二つのコイル間の電位差を最小にすること
ができ、入出力間の浮遊容量が減少して、ラインフィル
タの高周波特性が向上する。

【００１８】また、コイルの直列分割数は平板コイル５
０の積層数に応じて増大する。ここで、コイルの浮遊容
量は分割数の２乗に反比例するので、浮遊容量を減少さ
せることができ、ラインフィルタの高周波特性が向上す
る。例えば、図５のようなボビン巻に比較して、浮遊容
量は一桁程度減少する。またこの実施例では、共通配線
層６０で各平板コイル５０の導体パターン５２を接続し
ているので、平板コイルの数を増やしても接続が統一的
な思想で行える。

【００１９】また、導体パターン５２の層数は、平板コ
イル５０の層数に応じて定まるが、この際にこの導体パ
ターン５２の層数を導体パターン５２のターン数よりも
大きくすると、上述の浮遊容量を低下させる効果が得ら
れる。上述の例では、導体パターン５２の層数は８であ
るが、導体パターン５２のターン数は４になっている。
そこで、比較例として同一総巻数３２ターンを得るた
め、導体パターン５２の層数は４とし、導体パターン５
２のターン数を８にする場合をとると、フィルタとして
の高周波特性が良くなっている。

【００２０】図３は本発明の第２実施例を示す構成斜視
図である。ここでは３相電力に対してノイズ低減を行う
ためコイルが３個構成になっており、この３個のコイル
間をＹ形のコア２０により磁路連結している。このコイ
ル領域は、第１領域Ａ、第２領域Ｂ並びに第３領域Ｃが
平板コイル５０に設けられており、各コイル領域の中心
にはコア２０の挿入されるコア挿入穴５１と導体パター
ン５２よりなる。ここでは平板コイル５０が３枚積層さ
れているので、各導体パターンの間を連絡する端子が各
導体パターンに設けられている。層間の端子接続は、ピ
ン等の導電体を用いるとよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば導
体パターン５２が、積層される平板コイルに設けられる
と共に、各層間で電気的に接続されるので、コアに沿っ
たコイル長は、積層数に相当する厚さだけとなり、ライ
ンフィルタの小型化に寄与するという効果がある。コア
は２相若しくは多相のコイル間を磁気的に連絡してノイ
ズ低減効果を高めると共に、平板コイルを積層してコア
挿入穴にコアを装着すればラインフィルタが組み立てら
れるので、組立が容易になるという効果がある。また、
実施例のように共通接続層を設けて、各平板コイルの導
体パターンを接続するようにすると、コイルの結線が容
易に行えるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成斜視図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す構成斜視図である。

【図３】本発明の第３実施例を示す構成斜視図である。

【図４】ノイズ低減装置の動作説明図である。

【図５】従来のラインフィルタの構成斜視図である。

【符号の説明】

２０ コア ５０ 平板コイル ５１ コア挿入穴 ５２ 導体パターン ６０ 共通配線層

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】渦巻状の両端にパターン外側端子とパター
   ン内側端子が形成された導体パターンを有するプリント
   コイルを複数積層し、これらのプリントコイルの導体パ
   ターンの中心部を貫通するコアを有すると共に、各プリ
   ントコイルの導体パターンを電気的に接続したプリント
   コイル形ラインフィルタにおいて、 前記プリントコイル各層の前記パターン外側端子が接続
   される外側用端子と、前記プリントコイル各層の前記パ
   ターン内側端子が接続される内側用端子と、前記外側用
   端子と前記内側用端子との間を接続する連絡パターン、
   とが形成された共通接続層を設けた ことを特徴とするプ
   リントコイル形ラインフィルタ。