JP2004297551A

JP2004297551A - Noise filter device and switching power supply

Info

Publication number: JP2004297551A
Application number: JP2003088541A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Goto; 正之後藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain miniaturization and weight reduction by reducing the inductor elements to be inserted into a power line without impairing an excellent noise reduction effect. <P>SOLUTION: This noise filter device has the excellent noise reduction effect and only one leakage transformer 12 is used as the inductor element existing on the power line since a normal mode noise signal is reduced by a passive filter circuit in addition to a noise cancellation effect by windings 12a, 12b of the leakage transformer 12 by generating a leakage inductance 12c on the power line by the leakage transformer 12 for injecting reversed phase noise for canceling the normal mode noise signal to be generated on the power line and forming the passive filter circuit with the leakage inductance 12c and a capacitor 4a. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種のスイッチング電源装置に係り、特にスイッチング電源装置の電源ラインに挿入されるノイズキャンセル効果を有するノイズフィルタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パワーエレクトロニクスは半導体技術、制御技術、材料技術等の進歩に支えられて幅広い分野で利用されている。それらの分野で使用されるスイッチング電源装置は小型・高効率・低ノイズ化の要求に応えるため、様々な構造のものが開発されている。
【０００３】
スイッチング電源装置はスイッチング動作に伴うノイズを発生し、これが近接する他の機器に悪影響を与える。また、電源線にキャリアを重畳して電源多重通信などを行う場合、スイッチング電源装置からのノイズは通信品質の低下を招くことになる。このため、スイッチング電源装置の低ノイズ化の要求に伴って、上記のようなノイズ障害に対する厳しい限度値を設定する規格ができている。
【０００４】
しかし、現在市販されている大半のスイッチング電源装置では、上記したノイズを除去するために、例えば図１８に示すようなインダクタ素子（チョークコイル）３とキャパシタ素子（ノイズ吸収用コンデンサ）４ａ、４ｂ、或は図１９に示すようなインダクタ素子（チョークコイル）５とキャパシタ素子（ノイズ吸収用コンデンサ）６ａ〜６ｄを組み合わせて構成されるノーマルモード、コモンモードノイズ用のパッシブフィルタ回路を採用している。ところが、これらパッシブフィルタ回路を用いた場合は低域でのノイズ減衰量を確保するのにインダクタ素子３、５を大型化したりキャパシタ素子４ａ、４ｂ、６ａ〜６ｄとして大容量のものが必要となる。
【０００５】
そこで、上記したスイッチング電源装置の低ノイズ化という要求に対して、図２０、図２１に示すようなノーマルモード、コモンモードノイズに対応したノイズキャンセル型のノイズフィルタが開発されている。この種のノイズフィルタは、図２０に示すように電源ラインに接続されるノイズ検出用コンデンサ８によってノイズ電圧を検出し、このノイズ電圧を注入トランス７のノイズ注入巻線７ｂに印加する或いは、図２１に示すようにノイズ検出用コンデンサ１１ａ、１１ｂによってノイズ電圧を検出し、このノイズ電圧を注入トランス１０のノイズ注入巻線１０ｃに印加して、それぞれ逆位相のノイズ電圧を前記電源ラインに対して直列に注入することで、ノイズをキャンセルすることを基本原理としている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２４４２７２号公報（第４頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来のパッシブフィルタ回路は、回路構成が簡単な上に比較的広い範囲でノイズ減衰特性を確保することができる。しかしながら、低域でのノイズ減衰量を確保するためにはチョークコイル３、５のインダクタンスを大きくするか、ノイズ吸収用コンデンサ４ａ、４ｂ、６ａ〜６ｄ、の静電容量を大きくしなければならず、従ってフィルタ回路のサイズは必然的に大きくなり、スイッチング電源の小型・軽量化の妨げとなっている。
【０００８】
また、図２０、図２１に示したノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタはパッシブフィルタと比較して低域のノイズ減衰量が大きく、優れたノイズ低減効果を有するが、これはパッシブフィルタ回路９ａ、９ｂとの組合せで始めて実現される。
【０００９】
しかし、パッシブフィルタ回路９ａには、ノイズ吸収用コンデンサ５ａ、５ｂとチョークコイル３、５が使用されているため、ノイズフィルタとしては電源ラインに少なくとも２つのインダクタ素子、即ち、図２０ではチョークコイル３と注入トランス７が、図２１ではチョークコイル５と注入トランス１０が存在してしまうため、小型化や高密度実装し難い回路構成となっている。
【００１０】
本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、優れたノイズ低減効果を損なうこと無く、電源ラインに挿入するインダクタ素子を削減して小型化及び軽量化を図ると共に、パッシブフィルタ回路と組み合わせて用いた場合にフィルタ回路を構成するインダクタ素子やキャパシタ素子を小型化することができるノイズフィルタ装置及びこのノイズフィルタ装置を用いたスイッチング電源装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の好ましい形態においては、第１、第２の導電線の間に生じるノーマルモードノイズ信号をキャンセルするために前記第１の導電線に挿入される第１の巻線を有するノイズキャンセル用のリーケージトランスと、前記リーケージトランスに設けられた第２の巻線に接続されると共に、前記第１の導電線に接続されて前記ノーマルモードノイズ信号を前記第２の巻線に伝送するノイズ信号伝送手段とを備える。
【００１２】
この発明によれば、第１、第２の導電線の間に生じるノーマルモードノイズ信号はノイズ信号伝送手段を通じてリーケージトランスの第２の巻線に供給され、第２の巻線に磁気結合された第１の巻線を介してノーマルモードノイズ信号と逆相の信号が第１の導電線に注入されるため、これにより元のノーマルモードノイズ信号がキャンセルされ、第１、第２の導電線の間に生じるノーマルモードノイズ信号を低減することができる。その際、リーケージトランスに発生するリーケージインダクタンス成分がパッシブフィルタ効果を有して前記ノーマルモードノイズ信号を低減することに寄与するため、ノーマルモードノイズ信号を低減させる能力を向上させることができる。
【００１３】
また本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスは、前記第１、第２の巻線と当該リーケージトランスの磁性体コアとを備え、前記第１の巻線は分割巻されてリーケージインダクタンス成分を発生させ、前記第１の導電線に対してリーケージインダクタンスとノイズキャンセル用のトランスが直列に形成されることが望ましい。
【００１４】
この発明によれば、リーケージトランスが発生したリーケージインダクタンス成分は、前記第１、第２の巻線と当該リーケージトランスの磁性体コアから成る逆相のノーマルモードノイズ信号注入機能の前または後ろの第１の導電線上に挿入されるため、このリーケージインダクタンス成分はパッシブフィルタとして働き、ノイズキャンセル効果に相乗してノーマルモードノイズ信号を低減させ、そのノイズ低減性能を向上させることができる。
【００１５】
さらに本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスは、第１、第２の外脚部と中脚部を有する磁性体コアと、前記第１の巻線が前記第１、第２の外脚部に分割巻され、前記第２の巻線が前記第２の外脚部に巻回されることが望ましい。
【００１６】
この発明によれば、第１の巻線の第１、第２の外脚部に巻回された各巻線部及び前記第１の巻線の第１の外脚部に巻回された巻線と第２の巻線との間に、第１の導電線上に挿入されるリーケージインダクタンス成分が発生する。
【００１７】
また本発明の好ましい形態においては、前記第１の巻線の前記第１の外脚部への巻数をＮ１、同第１の巻線の前記第２の外脚部への巻数をＮ２、前記第２の巻線の巻数をＮ３とし、ｋを前記第１、第２の外脚部に巻回された巻線同士の結合度とすると、Ｎ３＝ｋ・Ｎ１＋Ｎ２の関係があることが望ましい。
【００１８】
この発明によれば、Ｎ３＝ｋ・Ｎ１＋Ｎ２の関係を満足するように、第１の巻線の前記第１の外脚部への巻数、同第１の巻線の前記第２の外脚部への巻数及び第２の巻線の巻数を設定することにより、優れたノーマルモードノイズ低減効果を得ることができる。
【００１９】
さらに本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスは、前記第２の導電線に挿入されたと同等のリーケージインダクタンス成分を発生することが望ましい。
【００２０】
この発明によれば、リーケージトランスが発生するリーケージインダクタンス成分が第２の導電線に挿入された場合にも、このリーケージインダクタンス成分はパッシブフィルタとして働き、ノイズキャンセル効果に相乗してノーマルモードノイズ信号を低減させ、そのノイズ低減性能を向上させることができる。
【００２１】
また本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスが挿入された位置の両側または片側の前記第１、第２の導電線間にキャパシタ素子を挿介することが望ましい。
【００２２】
この発明によれば、第１、第２の導電線間に挿介されるキャパシタ素子とリーケージトランスにより発生されたリーケージインダクタンス成分とによりＬＣ型のパッシブフィルタを構成するため、十分なノイズ低減性能を得ることができる上に、第１の導電線には１個のインダクタ素子であるリーケージトランスのみが存在するため、ノイズフィルタ装置を小型・軽量化することができる。
【００２３】
さらに本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスが挿入された位置の両側または片側の前記第１、第２の導電線にパッシブフィルタ回路を挿介することが望ましい。
【００２４】
この発明によれば、リーケージトランスにより発生されたリーケージインダクタンス成分が第１、第２の導電線にパッシブフィルタ回路のインダクタンス成分として付与されるため、パッシブフィルタ回路が例えばチョークコイルとコンデンサで形成されている場合、同一ノイズ低減性能を得るのにチョークコイルを小型にでき、或いは、コンデンサの容量を小さくしてコンデンサを小型にすることができるため、十分なノイズ低減性能を保持したまま、パッシブフィルタ回路を小型化することができる。
【００２５】
また本発明の好ましい形態においては、第１、第２の導電線と接地線との間に同位相で生じるコモンモードノイズ信号をキャンセルするために前記第１の導電線に挿入される第１の巻線と、前記第２の導電線に挿入される第２の巻線を有するノイズキャンセル用のリーケージトランスと、前記リーケージトランスに設けられた第３の巻線に接続されると共に、前記第１の導電線及び前記第２の導電線に接続されて前記コモンモードノイズ信号を前記第３の巻線に伝送するノイズ信号伝送手段とを備える。
【００２６】
この発明によれば、第１、第２の導電線と接地線との間に同位相で生じるコモンモードノイズ信号は前記ノイズ信号伝送手段を通じてリーケージトランスに設けられた第３の巻線に供給され、前記第３の巻線に磁気結合された前記第１、第２の巻線を介して、前記コモンモードノイズ信号と逆相の信号を前記第１、第２の導電線に注入されるため、これにより前記第１、第２の導電線上の元のコモンモードノイズ信号が打ち消されて、コモンモードノイズ信号を低減することができる。その際、リーケージトランスに発生するリーケージインダクタンス成分がパッシブフィルタ効果を有して前記コモンモードノイズ信号を低減することに寄与するため、コモンモードノイズ信号を低減させる能力を向上させることができる。
【００２７】
さらに本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスは、前記第１、第２、第３の巻線と当該リーケージトランスの磁性体コアとを備え、前記第１の巻線は分割巻されて第１のリーケージインダクタンス成分を発生させ、前記第１の導電線に対して前記リーケージインダクタンスとノイズキャンセル用のトランスが直列に形成されると共に、前記第２の巻線は分割巻されて第２のリーケージインダクタンス成分を発生させ、前記第２の導電線に対して前記リーケージインダクタンスとノイズキャンセル用のトランスが直列に形成されることが望ましい。
【００２８】
この発明によれば、リーケージトランスから発生された第１のリーケージインダクタンス成分は、前記第１、第３の巻線と当該リーケージトランスの磁性体コアから成る逆相のノーマルモードノイズ信号注入機能の前または後ろの第１の導電線上に挿入されると共に、リーケージトランスから発生された第２のリーケージインダクタンス成分は、前記第２、第３の巻線と当該リーケージトランスの磁性体コアから成る逆相のノーマルモードノイズ信号注入機能の前または後ろの第２の導電線上に挿入されるため、これら第１、第２のリーケージインダクタンス成分はパッシブフィルタとして働き、前記両注入機能のノイズキャンセル効果に相乗してノーマルモードノイズ信号を低減させ、そのノイズ低減性能を向上させることができる。
【００２９】
また本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスは、第１、第２の外脚部と中脚部を有する磁性体コアを有し、前記第１の巻線が前記第１、第２の外脚部に分割巻されると共に前記第２の巻線が前記第１、第２の外脚部に分割巻され、前記第３の巻線が前記第２の外脚部に巻回されることが望ましい。
【００３０】
この発明によれば、第１の巻線の第１、第２の外脚部に巻回された各巻線部及び前記第１の巻線の第１の外脚部に巻回された巻線と第３の巻線との間に、第１の導電線上に挿入される第１のリーケージインダクタンス成分が発生すると共に、第２の巻線の第１、第２の外脚部に巻回された各巻線部及び前記第２の巻線の第１の外脚部に巻回された巻線と第３の巻線との間に、第２の導電線上に挿入される第２のリーケージインダクタンス成分が発生する。
【００３１】
さらに本発明の好ましい形態においては、前記第１、第２の巻線の前記第１の外脚部への巻数をＮ１、同第１、第２の巻線の前記第２の外脚部への巻数をＮ２、前記第３の巻線の巻数をＮ３とし、ｋを前記第１、第２の外脚部に巻回された巻線同士の結合度とすると、Ｎ３＝ｋ・Ｎ１＋Ｎ２の関係があることが望ましい。
【００３２】
この発明によれば、Ｎ３＝ｋ・Ｎ１＋Ｎ２の関係を満足するように、第１の巻線の前記第１の外脚部への巻数、同第１の巻線の前記第２の外脚部への巻数並びに、第２の巻線の前記第１の外脚部への巻数、同第２の巻線の前記第２の外脚部への巻数及び第３の巻線の巻数を設定することにより、優れたコモンモードノイズ低減効果を得ることができる。
【００３３】
また本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスが挿入された位置の両側または片側の前記第１の導電線と接地線との間に第１のキャパシタ素子を挿介すると共に前記第２の導電線と接地線との間に第２のキャパシタ素子を挿介することが望ましい。
【００３４】
この発明によれば、第１の導電線と接地線との間に挿介されるキャパシタ素子とリーケージトランスにより発生された前記第１のリーケージインダクタンス成分とにより第１のＬＣ型のパッシブフィルタを構成すると共に、第２の導電線と接地線との間に挿介されるキャパシタ素子とリーケージトランスにより発生された前記第２のリーケージインダクタンス成分とにより第２のＬＣ型のパッシブフィルタを構成するため、十分なノイズ低減性能を得ることができる上に、第１、第２の導電線には１個のインダクタ素子であるリーケージトランスのみが存在するため、ノイズフィルタ装置を小型・軽量化することができる。
【００３５】
さらに本発明の好ましい形態においては、前記リーケージトランスが挿介された位置の両側または片側の前記第１、第２の導電線と接地線とにパッシブフィルタ回路を挿介することが望ましい。
【００３６】
この発明によれば、リーケージトランスにより発生された前記第１、第２のリーケージインダクタンス成分が第１、第２の導電線と接地線とに挿介されたパッシブフィルタ回路のインダクタンス成分として付与されるため、パッシブフィルタ回路が例えばチョークコイルとコンデンサで形成されている場合、同一ノイズ低減性能を得るのにチョークコイルを小型にでき、或いは、コンデンサの容量を小さくしてコンデンサを小型にすることができるため、十分なノイズ低減性能を保持したまま、パッシブフィルタ回路を小型化することができる。
【００３７】
また本発明の好ましい形態においては、電源部から供給される電力を電力変換するためのスイッチング電源部を有するスイッチング電源装置にあって、前記電源部と前記スイッチング電源部との間に挿介される請求項１乃至１３いずれかに記載のノイズフィルタ装置を備える。
【００３８】
この発明によれば、ノイズフィルタ装置はノイズ低減性能を損なうこと無く、小型・軽量化されているため、このノイズフィルタ装置を備えたスイッチング電源装置を小型・軽量化することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。但し、従来例と同様の部分には同一符号を付して説明する。
【００４０】
本例のノイズフィルタ装置はリーケージトランス１２と、パッシブフィルタ回路を形成するノイズ吸収用コンデンサ４ａ、４ｂ及びノイズ検出用コンデンサ８を備え、電源ラインのノーマルモードノイズを低減する機能を有している。
【００４１】
上記のリーケージトランス１２の磁性体コアは両側の外脚部（１）、（２）と中央の中脚部（３）から成り、外脚部（１）、（２）には巻線１２ａ−１、１２ａ−２が巻回され、外脚部（２）にはさらに巻線１２ｂが巻回されている。また、巻線１２ａ−１の一端は入力端子１ａに接続され、巻線１２ａ−２の一端は出力端子２ａに接続され、巻線１２ａ−１と巻線１２ａ−２の他端は共通接続されているため、両巻線１２ａ−１、１２ａ−２は直列接続されている。さらに、巻線１２ｂの一端はノイズ検出用コンデンサ８を介して出力端子２ａ側の電源ラインに接続され、他端は出力端子２ｂ側の電源ラインに接続されている。また、入力端子１ａと入力端子１ｂ側の電源ライン間には後述するフィルタ回路を形成するノイズ吸収用コンデンサ４ａが接続され、出力端子２ａと出力端子２ｂ側の電源ライン間にも後述するフィルタ回路を形成するノイズ吸収用コンデンサ４ｂが接続されている。
【００４２】
上記したリーケージトランス１２の各巻線の巻数比には以下のような関係式が成り立つようにしてある。
【００４３】
Ｎ３＝ｋ・Ｎ１＋Ｎ２…（１）
【００４４】
ここで、Ｎ１は１２ａ−１の巻数であり、Ｎ２は１２ａ−２の巻数である。Ｎ３は逆相ノイズ注入用巻線１２ｂの巻数である。ｋは外脚部（１）、（２）に施された巻線同士の結合度であり、１２ａ−１と１２ａ−２の巻線状態と磁性体コア形状に依存する。但し、巻線１２ａ−２と巻線１２ｂの結合度を１とする。上記関係式に従うことにより以下に述べるような優れたノイズ低減効果を得ることができる。
【００４５】
図２は図１に示したノイズフィルタ装置のリーケージトランス１２の部分を等価回路で示した回路図である。リーケージトランス１２は、注入巻線１２ｂに対する結合成分巻線１２ａとで注入トランス機能を有すると共に、リーケージトランス１２のリーケージインダクタンス１２ｃを有し、結合成分巻線１２ａの入力側にリーケージインダクタンス１２ｃが直列接続された回路と等価な回路構成を有している。
【００４６】
従って、リーケージインダクタンス１２ｃとノイズ吸収用コンデンサ４ａで、インダクタンス成分とキャパシタンス成分から成るパッシブフィルタ回路２０ａが形成されるため、この図２の等価回路は従来の図２０に示したノイズフィルタ装置の回路と同等になる。従って、図２の回路は、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタ機能（注入巻線１２ｂと結合成分巻線１２ａの部分）の入力側と出力側にフィルタ回路２０ａ、２０ｂを組み合わせて構成されるノイズフィルタ装置を構成しているのと同等の回路構成となる。
【００４７】
これにより、従来のノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタにパッシブフィルタを組み合わせた装置と同等な十分なノイズ低減性能を有すると共に、リーケージインダクタンス１２ｃが入力側のフィルタ回路２０ａの構成要素であるインダクタンス成分を提供しているため、電源ラインには１個のリーケージトランス１２のみが存在するだけでよく、従来２個必要であったインダクタ素子を１個にでき且つ、十分なノイズ低減性能を得ることができる。特にＡＭ帯（５３１〜１６０２ｋＨｚ）のノイズ低減性能に優れている。
【００４８】
図１６は本実施の形態のノイズフィルタ装置のノイズ低減特性をシミュレーションにより得た特性図である。特性曲線１５、１６、１７、１８はそれぞれリーケージトランス１２の結合係数ｋを１．０、０．９、０．８、０．５とした場合のノイズ低減特性を示し、特性曲線１９は結合係数ｋを０．０にした場合で従来のインダクタ素子を２個使用した場合のノイズフィルタ装置のノイズ低減特性に相当する。この特性図から分るようにリーケージトランス１２を使用した本実施の形態のノイズフィルタ装置のノイズ低減特性は、その結合度ｋを調整することで、従来と同等或いはそれ以上のノイズ低減効果が得られることが分る。
【００４９】
但し、（１）式で示したＮ１＝Ｎ２＝１０（ターン）、リーケージトランス１２のＡＬ値＝４．５［μＨ／Ｎ^２］、ノイズ検出用コンデンサ８の静電容量を１０００［ｐＦ］、ノイズ吸収用コンデンサ４ａ、４ｂの静電容量を０［ｐＦ］としてシミュレーションを行った。
【００５０】
本実施の形態によれば、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタとしてリーケージトランス１２を用いて構成することにより、このリーケージトランス１２のリーケージインダクタンス１２ｃを入力側に形成するパッシブフィルタ回路２０ａのインダクタンス成分として利用することができるため、フィルタ回路２０ａを形成するためのインダクタ素子を別途設ける必要がなく、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタにパッシブフィルタを組み合わせた回路と同等の回路構成とすることができるので、ノイズを低域まで十分に低減する性能を損なうこと無く、ノイズフィルタ装置の小型・軽量化を図ることができる。
【００５１】
なお、リーケージトランス１２のリーケージインダクタンス１２ｃを利用する位置を変えると、図３、図４に示した回路構成とすることもできるが、このような回路構成にても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【００５３】
本実施の形態のノイズフィルタ装置は、第１の実施の形態と同様にリーケージトランス１２を用いてノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタを形成し、このノイズフィルタの入力側と出力側にパッシブフィルタ回路３０ａ、３０ｂを挿入した構成を有している。なお、リーケージトランス１２の部分は第１の実施の形態と同様の等価回路で示してある。
【００５４】
図６は上記した図５に示したフィルタ回路３０ａをノイズ吸収用コンデンサ４ａとチョークコイル３で形成し、フィルタ回路３０ｂをノイズ吸収用コンデンサ４ｂで形成した場合の具体的な回路図である。この場合、リーケージトランス１２のリーケージインダクタンス１２ｃがフィルタ回路３０ａのチョークコイル３と直列接続され、フィルタ回路３０ａのインダクタンス成分を補うため、ノイズ低減性能が向上している。
【００５５】
本実施の形態によれば、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタにリーケージトランス１２を用いることにより、このノイズフィルタにパッシブフィルタ回路を組み合わせた小型・軽量のノイズフィルタ装置のノイズ低減性能をより一層向上させることができる。
【００５６】
また、従来と同一のノイズの低減性能でよい場合は、リーケージインダクタンス１２ｃが加わる分、フィルタ回路３０ａのチョークコイル３に小型のものを用いることができ、或いは、ノイズ吸収用コンデンサ４ａの容量を小さくして小型のものを用いることができるため、ノイズフィルタ装置の小型・軽量化に貢献することができる。
【００５７】
なお、上記実施の形態ではリーケージトランス１２で構成されるノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタにパッシブフィルタ回路を組み合わせて十分なノイズ低減効果を得ると共に、フィルタ装置の小型・軽量化を図るものであったが、リーケージトランス１２で構成されるノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタを単体で用いた場合でも、リーケージインダクタンス１２ｃがインダクタンス成分で形成されたパッシブフィルタ機能として働くため、従来のノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタを単体で用いた場合に比べて、ノイズ低減性能を向上させることができる。
【００５８】
また、上記実施の形態で説明したリーケージトランス１２としては、図１に示した構造のもの以外に、図７に示すようなトロイダルコアを用いた構成としてもよい。この図７の例では巻線１２ａ−１と１２ａ−２を分割巻にし、巻線１２ａ−２と巻線１２ｂは近傍に巻き付けて結合度を高める構成となっている。これにより、巻線１２ａ−１と１２ｂ−２及び巻線１２ａ−１と１２ｂとの間に、リーケージインダクタンス１２ｃを発生させることができる。大きなリーケージインダクタンスを発生するには、さらに結合度を下げればよいが、これにはトロイダルコアにギャッブを設けることなどが考えられる。しかし、これではインダクタンス値が低下してしまうという問題が発生する。そこで、大きなリーケージインダクタンスを発生するために、図８に示すように２つの独立した巻枠を持つ磁性体コア形状を採用したリーケージトランス構造とすることがより好ましい。このような構造のリーケージトランス１２では、中脚部の存在により２つの外脚部同士の結合度を低下させるようにするため、各巻線にとって中脚部は磁気抵抗が低下して、大きなインダクタンス値を実現できる。
【００５９】
図１に示したリーケージトランス１２は図８の構造に加えて、２つの外脚部にエアギャップを設けることにより、磁性体コアの直流重畳特性と結合度（リーケージインダクタンス値）を調整できるようにしている。
【００６０】
（実施の形態３）
図９は、本発明の第３の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。但し、第１の実施の形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。
【００６１】
本例のノイズフィルタ装置はリーケージトランス１３と、パッシブフィルタを形成するためのノイズ吸収用コンデンサ５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ及びノイズ検出用コンデンサ１１ａ、１１ｂを備え、電源ラインのコモンモードノイズを低減する機能を有している。
【００６２】
上記のリーケージトランス１３の磁性体コアは両側の外脚部（１）、（２）と中央の中脚部（３）から成り、外脚部（１）、（２）には巻線１３ａ−１、１３ａ−２及び巻線１３ｂ−１、１３ｂ−２が巻回され、外脚部（２）にはさらに巻線１３ｃが巻回されている。巻線１３ａ−１の一端は入力端子１ａに接続され、巻線１３ａ−２の一端は出力端子２ａに接続され、巻線１３ａ−１と巻線１３ａ−２の他端は接続されていて両巻線は直列接続されている。また、巻線１３ｂ−１の一端は入力端子１ｂに接続され、巻線１３ｂ−２の一端は出力端子２ｂに接続され、巻線１３ｂ−１と巻線１３ｂ−２の他端は接続されていて両巻線は直列接続されている。さらに、巻線１３ｃの一端はノイズ検出用コンデンサ１１ａ、１１ｂを介して出力端子２ａ、２ｂ側の電源ラインに接続され、他端は入力端子１ｃと出力端子２ｃを接続する接地線に接続されている。また、入力端子１ａと上記接地線との間にはノイズ吸収用コンデンサ５ａが接続され、入力端子１ｂと上記接地線との間にはノイズ吸収用コンデンサ５ｂが接続され、出力端子２ａの電源ラインと上記接地線との間にはノイズ吸収用コンデンサ６ａが、出力端子２ｂの電源ラインと上記接地線との間にはノイズ吸収用コンデンサ６ｂが接続されている。
【００６３】
ここで、リーケージトランス１３の各巻線の巻数比には（１）式で示した関係式が成り立つようにしてある。但し、この例では、Ｎ１は１３ａ−１、１３ｂ−１の巻数であり、Ｎ２は巻数１３ａ−２、１３ｂ−２の巻数である。Ｎ３は逆相ノイズ注入用巻線１３ｃの巻数である。ｋは外脚部（１）、（２）に施された巻線同士の結合度であり、１３ａ−１と１３ａ−２（或いは１３ｂ−１と１３ｂ−２）の巻線状態と磁性体コア形状に依存する。但し、巻線１３ａ−２と巻線１３ｂ−２と巻線１３ｃの結合度を１とする。（１）で示した関係式に従うことにより以下に述べるような優れたノイズ低減効果を得ることができる。
【００６４】
図１０は図９に示したノイズフィルタ装置のリーケージトランス１３の部分を等価回路で示した回路図である。リーケージトランス１３は、注入巻線１３ｃに対する結合成分巻線１３ａ、１３ｂとで２相の電源ラインに逆相のノイズ成分を注入する注入トランス機能を有すると共に、リーケージトランス１３のリーケージインダクタンス１３ｄ、１３ｅを有し、結合成分巻線１３ａの入力側にリーケージインダクタンス１３ｄが直列接続され、結合成分巻線１３ｂの入力側にリーケージインダクタンス１３ｅが直列接続された回路と等価な回路構成を有している。
【００６５】
従って、リーケージインダクタンス１３ｄは入力端子１ａと出力端子２ａの電源ライン（以降、電源ラインａと称する）の入力側に挿入されたノイズ吸収用コンデンサ５ａと共にパッシブ型の第１のフィルタ回路を形成し、リーケージインダクタンス１３ｅは入力端子１ｂと出力端子２ｂの電源ライン（以降、電源ラインｂと称する）の入力側に挿入されたノイズ吸収用コンデンサ５ｂと共にパッシブ型の第２のフィルタ回路を形成し、これら第１、第２のフィルタ回路により入力側のパッシブフィルタ回路４０ａが構成されている。このため、この図１０の等価回路は従来の図２１に示したノイズフィルタ装置の回路と同等になる。従って、図１０の回路は、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタ機能（注入巻線１３ｃと結合成分巻線１３ａ、１３ｂの部分）の入力側と出力側にコモンモードノイズ低減用のパッシブ型のノイズフィルタ回路４０ａ、４０ｂを組み合わせて構成されるノイズフィルタ装置を構成しているのと同等の回路構成となる。
【００６６】
これにより、従来のノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタにパッシブフィルタを組み合わせた装置と同等な十分なノイズ低減性能を有すると共に、リーケージインダクタンス１３ｄ、１３ｅが入力側のコモンモード用のパッシブフィルタ回路４０ａの構成要素であるインダクタンス成分を提供しているため、電源ラインａ、電源ラインｂには１個のリーケージトランス１３のみが存在するだけでよく、従来各電源ラインに２個必要であったインダクタ素子を１個にしても、十分なノイズ低減性能を得ることができ、特にＡＭ帯（５３１〜１６０２ｋＨｚ）のノイズ低減性能に優れている。
【００６７】
本実施の形態によれば、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタとしてリーケージトランス１３を用いて構成することにより、このリーケージトランス１３のリーケージインダクタンス１３ｄ、１３ｅを入力側に形成するフィルタ回路４０ａのインダクタンス成分として利用することができるため、フィルタ回路４０ａを構成するためのインダクタ素子を別途設ける必要がなく、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタにパッシブフィルタ回路を組み合わせた回路と同等の回路構成にすることができ、コモンモードノイズを低域まで十分に低減する性能を損なうこと無く、ノイズフィルタ装置の小型・軽量化を図ることができる。
【００６８】
なお、リーケージトランス１３のリーケージインダクタンス１３ｄ、１３ｅを利用する位置を変えると、図１１に示した回路構成とすることもできるが、このような回路構成にても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
（実施の形態４）
図１２は、本発明の第４の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【００７０】
本実施の形態のノイズフィルタ装置は、第１の実施の形態と同様にリーケージトランス１３を用いてノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタを形成し、このノイズフィルタの入力側と出力側にフィルタ回路５０ａ、５０ｂを挿入した構成を有している。なお、リーケージトランス１３の部分は第３の実施の形態と同様の等価回路で示してある。
【００７１】
図１３は上記した図１２に示したフィルタ回路５０ａをノイズ吸収用コンデンサ５ａ、５ｂとチョークコイル５で形成し、フィルタ回路５０ｂをノイズ吸収用コンデンサ６ａ、６ｂで形成した場合の具体的な回路図である。この場合、リーケージトランス１３のリーケージインダクタンス１３ｄ、１３ｅがフィルタ回路５０ａのチョークコイル５と直列接続されて、フィルタ回路５０ａのインダクタンス成分を補うことにより、コモンモードノイズの低減性能を向上させている。
【００７２】
本実施の形態によれば、ノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタ部にリーケージトランス１３を用いることにより、このノイズフィルタ部にパッシブフィルタ回路５０ａ、５０ｂを組み合わせたノイズフィルタ装置のコモンモードのノイズ低減性能を向上させることができる。
【００７３】
また、従来と同一のノイズの低減性能でよい場合は、リーケージインダクタンス１３ｄ、１３ｅが加わる分、フィルタ回路５０ａのチョークコイル５として小型のものを用いたり、或いはノイズ吸収用コンデンサ５ａ、５ｂとして小型のものを用いることができるため、ノイズフィルタ装置の小型・軽量化に貢献することができる。
【００７４】
なお、上記実施の形態ではリーケージトランス１３で構成されるノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタにパッシブフィルタ回路を組み合わせて十分なノイズ低減効果を得ると共に、フィルタ装置の小型・軽量化を図るものであったが、リーケージトランス１３で構成されるノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタを単体で用いた場合でも、リーケージインダクタンス１３ｄ、１３ｅがインダクタンス成分で形成されたパッシブフィルタ機能として働くため、従来のノイズキャンセル効果を利用したノイズフィルタを単体で用いた場合に比べて、コモンモードのノイズ低減性能を向上させることができる。
【００７５】
また、上記実施の形態で説明したリーケージトランス１３としては、図９に示した構造のもの以外に、図１４に示すようにトロイダルコアを用いた構成としてもよい。この図１４の例では巻線１３ａ−１と１３ａ−２及び巻線１３ｂ−１と１３ｂ−２を分割巻にして、巻線１３ａ−２、１３ｂ−２と巻線１３ｃは近傍に巻き付けて結合度を高める構成となっている。これにより、巻線１３ａ−１と１３ａ−２及び巻線１３ａ−１と１３ｃとの間にリーケージインダクタンス１３ｄが、巻線１３ｂ−１と１３ｂ−２及び巻線１３ｂ−１と１３ｃとの間にリーケージインダクタンス１３ｅが発生される。大きなリーケージインダクタンスを発生するには、さらに結合度を下げればよいが、これにはトロイダルコアにギャッブを設けることなどが考えられる。しかし、これではインダクタンス値が低下してしまうという問題が発生する。そこで、大きなリーケージインダクタンスを発生するために、図１５に示すように２つの独立した巻枠を持つ磁性体コア形状を採用しリーケージトランス１３の構造とすることがより好ましい。このような構造のリーケージトランス１３では、中脚部の存在により２つの外脚部同士の結合度を低下させるようにするため、各巻線にとって中脚部は磁気抵抗が低下して、大きなインダクタンス値を実現できる。
【００７６】
図９に示したリーケージトランスは図１５の構造に加えて、中脚部にエアギャップを設けることにより、結合度（リーケージインダクタンス値）を調整できるようにしている。
【００７７】
（実施の形態５）
図１７は、本発明の第５の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示した回路図である。スイッチング電源装置は、主に、第１〜第４の実施の形態のいずれかと同一構成のノイズフィルタ装置６２とスイッチング電源部６３から成る。
【００７８】
次に本実施の形態の動作について説明する。電源部６１から供給された電力はノイズフィルタ装置６２を介してスイッチング電源部６３に供給される。これにより、スイッチング電源部６３が動作して負荷６４に所定の電源を供給する際に発生するスイッチングノイズはノイズフィルタ装置６２により減衰され、同じ電源ラインに接続される周囲の機器に対するノイズ障害を低減することができる。
【００７９】
本実施の形態によれば、ノイズフィルタ装置６２はリーケージトランスを有し、このリーケージトランスにより発生されるリーケージインダクタンスを前記スイッチングノイズを除去するために積極的に利用する構成のため、十分なノイズ低減性能を損なうこと無く、ノイズフィルタ装置６２を小型・軽量とすることができるため、このノイズフィルタ装置６２を備えたスイッチング電源装置を小型・軽量とすることができる。また、ノイズフィルタ装置６２を用いた場合には、ＡＭ帯（５３１〜１６０２ｋＨｚ）のノイズ低減性能に優れ、ＡＭラジオ等にノイズ障害を与えないスイッチング電源装置を製造することができる。
【００８０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のノイズフィルタ装置によれば、ノーマルモードノイズ或いはコモンモードノイズが発生する導電線に逆相のノーマルモードノイズ或いはコモンモードノイズを注入するトランスとして、リーケージトランスを用い、このリーケージトランスにより発生されるリーケージインダクタンス成分を前記ノーマルモードノイズ或いはコモンモードノイズを低減させるパッシブフィルタとして積極的に利用することにより、優れたノイズ低減効果を損なうこと無く、電源ラインに挿入するインダクタ素子を削減して小型化及び軽量化を図ることができると共に、パッシブフィルタ回路と組み合わせて用いた場合は、低域まで十分なノイズ低減特性を確保しつつ、パッシブフィルタ回路を構成するインダクタ素子やキャパシタ素子を小型化することができる。
また、前記リーケージトランスを用いたノイズフィルタ装置を単独で用いた場合、ノイズキャンセル効果に重畳して前記リーケージインダクタンス成分がパッシブフィルタ回路として働くため、単独で用いた場合のノイズ低減性能を向上させることができる。
さらに、本発明のスイッチング電源装置は本発明のノイズフィルタ装置を搭載することにより、優れたスイッチングノイズ低減効果を確保しつつ、装置を小型・軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【図２】図１に示したリーケージトランスの部分を等価回路で示したノイズフィルタ装置の回路図である。
【図３】図１に示したリーケージトランスにより発生されるインダクタンス成分の発生位置が異なる場合のノイズフィルタ装置の回路図である。
【図４】図１に示したリーケージトランスにより発生されるインダクタンス成分の発生位置が異なる場合の他のノイズフィルタ装置の回路図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【図６】図５に示したフィルタ回路の具体的な構成を示した回路図である。
【図７】ノーマルモードノイズキャンセル用のリーケージトランスをトロイダルコアを用いて構成した場合の図である。
【図８】ノーマルモードノイズキャンセル用のリーケージトランスを２つの独立した巻枠を持つ磁性体コアを用いて構成した場合の図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【図１０】図９に示したリーケージトランスの部分を等価回路で示したノイズフィルタ装置の回路図である。
【図１１】図９に示したリーケージトランスにより発生されるインダクタンス成分の発生位置が異なる場合のノイズフィルタ装置の回路図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係るノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【図１３】図１２に示したフィルタ回路の具体的な構成を示した回路図である。
【図１４】コモンモードノイズキャンセル用のリーケージトランスをトロイダルコアを用いて構成した場合の図である。
【図１５】コモンモードノイズキャンセル用のリーケージトランスを２つの独立した巻枠を持つ磁性体コアを用いて構成した場合の図である。
【図１６】第１の実施の形態のノイズフィルタ装置のノイズ低減特性をシミュレーションにより得た特性図である。
【図１７】本発明の第５の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示した回路図である。
【図１８】従来のパッシブフィルタ回路の構成を示した回路図である。
【図１９】従来のパッシブフィルタ回路の他の構成を示した回路図である。
【図２０】従来のノーマルモードノイズ低減用のノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【図２１】従来のコモンモードノイズ低減用のノイズフィルタ装置の構成を示した回路図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ入力端子
２ａ、２ｂ、２ｃ出力端子
３、５チョークコイル
４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂノイズ吸収用コンデンサ
８、１１ａ、１１ｂノイズ検出用コンデンサ
１２、１３リーケージトランス
１２ａ結合成分巻線
１２ａ−１、１２ａ−２、１２ｂ、１３ａ−１、１３ａ−２、１３ｂ−１、１３ｂ−２巻線
１２ｂ、１３ｃ注入用巻線
１２ｃ、１３ｄ、１３ｅリーケージインダクタンス
２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂ、４０ａ、４０ｂ、５０ａ、５０ｂパッシブフィルタ回路
６１電源部
６２ノイズフィルタ装置
６３スイッチング電源部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to various switching power supply devices, and more particularly to a noise filter device having a noise canceling effect inserted into a power supply line of the switching power supply device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, power electronics has been used in a wide range of fields, supported by advances in semiconductor technology, control technology, material technology, and the like. Switching power supply devices used in those fields have been developed with various structures in order to meet demands for miniaturization, high efficiency, and low noise.
[0003]
The switching power supply generates noise accompanying the switching operation, which adversely affects other nearby devices. Further, when performing power multiplex communication or the like by superimposing a carrier on a power supply line, noise from the switching power supply device causes deterioration in communication quality. For this reason, with the demand for lowering the noise of the switching power supply device, a standard has been set which sets a strict limit value for the above-mentioned noise disturbance.
[0004]
However, in most switching power supplies currently on the market, in order to remove the above-mentioned noise, for example, an inductor element (choke coil) 3 and capacitor elements (noise absorbing capacitors) 4a, 4b, as shown in FIG. Alternatively, a passive filter circuit for normal mode and common mode noise constituted by combining an inductor element (choke coil) 5 and capacitor elements (noise absorbing capacitors) 6a to 6d as shown in FIG. 19 is employed. However, when these passive filter circuits are used, it is necessary to increase the size of the inductor elements 3 and 5 or to use large-capacity capacitors 4a, 4b and 6a to 6d in order to secure the noise attenuation in the low frequency range. .
[0005]
Therefore, in response to the demand for lowering the noise of the switching power supply device, a noise canceling noise filter corresponding to normal mode and common mode noise as shown in FIGS. 20 and 21 has been developed. This type of noise filter detects a noise voltage by a noise detection capacitor 8 connected to a power supply line as shown in FIG. 20, and applies this noise voltage to a noise injection winding 7b of an injection transformer 7, or As shown in FIG. 21, a noise voltage is detected by the noise detecting capacitors 11a and 11b, and this noise voltage is applied to the noise injection winding 10c of the injection transformer 10, and the noise voltages of opposite phases are applied to the power supply line. The basic principle is to cancel noise by injecting in series (for example, see Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-244272 A (Page 4, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, the above-described conventional passive filter circuit has a simple circuit configuration and can secure noise attenuation characteristics in a relatively wide range. However, in order to ensure the amount of noise attenuation in the low frequency range, the inductance of the choke coils 3 and 5 must be increased, or the capacitance of the noise absorbing capacitors 4a, 4b, 6a to 6d must be increased. Therefore, the size of the filter circuit is inevitably increased, which hinders the reduction in size and weight of the switching power supply.
[0008]
The noise filter using the noise canceling effect shown in FIGS. 20 and 21 has a large amount of low-frequency noise attenuation as compared to the passive filter, and has an excellent noise reduction effect. 9b.
[0009]
However, since the passive filter circuit 9a includes the noise absorbing capacitors 5a and 5b and the choke coils 3 and 5, the noise filter includes at least two inductor elements in the power supply line, that is, the choke coil 3 in FIG. In FIG. 21, the choke coil 5 and the injection transformer 10 exist, and the injection transformer 7 has a circuit configuration that is difficult to be miniaturized and mounted at high density.
[0010]
The present invention has been made in order to solve the conventional problems as described above, and without reducing an excellent noise reduction effect, reducing the number of inductor elements to be inserted into a power supply line to reduce the size and weight, It is an object of the present invention to provide a noise filter device capable of reducing the size of an inductor element and a capacitor element constituting a filter circuit when used in combination with a passive filter circuit, and a switching power supply device using the noise filter device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in a preferred embodiment of the present invention, a first mode line inserted into the first conductive line to cancel a normal mode noise signal generated between the first and second conductive lines is provided. A noise transformer having a winding and a second winding provided in the leakage transformer, and connected to the first conductive line for transmitting the normal mode noise signal to the second transformer. Noise signal transmitting means for transmitting the signal to the winding.
[0012]
According to the present invention, the normal mode noise signal generated between the first and second conductive lines is supplied to the second winding of the leakage transformer through the noise signal transmission means, and is magnetically coupled to the second winding. Since a signal having a phase opposite to that of the normal mode noise signal is injected into the first conductive line through the first winding, the original normal mode noise signal is thereby canceled, and the first and second conductive lines are disconnected. It is possible to reduce a normal mode noise signal generated therebetween. At this time, the leakage inductance component generated in the leakage transformer has a passive filter effect and contributes to reducing the normal mode noise signal, so that the ability to reduce the normal mode noise signal can be improved.
[0013]
In a preferred embodiment of the present invention, the leakage transformer includes the first and second windings and a magnetic core of the leakage transformer, and the first winding is dividedly wound to reduce a leakage inductance component. Preferably, a leakage inductance and a noise canceling transformer are formed in series with the first conductive line.
[0014]
According to the present invention, the leakage inductance component generated by the leakage transformer is located before or after the opposite-phase normal mode noise signal injection function comprising the first and second windings and the magnetic core of the leakage transformer. Since the leakage inductance component is inserted on the first conductive line, the leakage inductance component acts as a passive filter, reduces the normal mode noise signal in synergy with the noise canceling effect, and can improve the noise reduction performance.
[0015]
Further, in a preferred aspect of the present invention, the leakage transformer includes a magnetic core having first and second outer legs and a middle leg, and the first winding is formed of the first and second outer legs. And the second winding is preferably wound around the second outer leg.
[0016]
According to the present invention, each of the winding portions wound around the first and second outer legs of the first winding and the winding wound around the first outer leg of the first winding A leakage inductance component inserted on the first conductive wire is generated between the first and second windings.
[0017]
In a preferred embodiment of the present invention, the number of turns of the first winding on the first outer leg is N1, the number of turns of the first winding on the second outer leg is N2, Assuming that the number of turns of the second winding is N3 and k is the degree of coupling between the windings wound on the first and second outer legs, it is desirable that the relationship of N3 = kN1 + N2 be satisfied.
[0018]
According to the present invention, the number of turns of the first winding on the first outer leg and the second outer leg of the first winding are set so as to satisfy the relationship of N3 = kN1 + N2. By setting the number of turns and the number of turns of the second winding, an excellent normal mode noise reduction effect can be obtained.
[0019]
Further, in a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the leakage transformer generates a leakage inductance component equivalent to that inserted into the second conductive line.
[0020]
According to the present invention, even when the leakage inductance component generated by the leakage transformer is inserted into the second conductive line, the leakage inductance component functions as a passive filter, and generates a normal mode noise signal in synergy with the noise canceling effect. And the noise reduction performance can be improved.
[0021]
In a preferred embodiment of the present invention, it is desirable to insert a capacitor element between the first and second conductive lines on both sides or one side of the position where the leakage transformer is inserted.
[0022]
According to the present invention, an LC-type passive filter is constituted by the capacitor element inserted between the first and second conductive lines and the leakage inductance component generated by the leakage transformer, so that sufficient noise reduction performance is obtained. In addition, since only the leakage transformer, which is one inductor element, exists in the first conductive line, the size and weight of the noise filter device can be reduced.
[0023]
Further, in a preferred embodiment of the present invention, it is desirable to insert a passive filter circuit into the first and second conductive lines on both sides or one side of the position where the leakage transformer is inserted.
[0024]
According to the present invention, since the leakage inductance component generated by the leakage transformer is provided to the first and second conductive wires as the inductance component of the passive filter circuit, the passive filter circuit is formed by, for example, a choke coil and a capacitor. In this case, the choke coil can be reduced in size to obtain the same noise reduction performance, or the capacitor can be reduced in size by reducing the capacitance of the capacitor. Can be reduced in size.
[0025]
Further, in a preferred embodiment of the present invention, the first conductive line inserted into the first conductive line to cancel a common mode noise signal generated in the same phase between the first and second conductive lines and the ground line. A winding, a noise canceling leakage transformer having a second winding inserted into the second conductive line, and a third winding provided in the leakage transformer, wherein the first winding is connected to the third winding. And a noise signal transmitting means connected to the second conductive line for transmitting the common mode noise signal to the third winding.
[0026]
According to the present invention, the common mode noise signal generated in the same phase between the first and second conductive lines and the ground line is supplied to the third winding provided in the leakage transformer through the noise signal transmission means. A signal having a phase opposite to that of the common mode noise signal is injected into the first and second conductive lines via the first and second windings magnetically coupled to the third winding. Thus, the original common mode noise signal on the first and second conductive lines is canceled, and the common mode noise signal can be reduced. At this time, the leakage inductance component generated in the leakage transformer has a passive filter effect and contributes to reducing the common mode noise signal, so that the ability to reduce the common mode noise signal can be improved.
[0027]
Further, in a preferred aspect of the present invention, the leakage transformer includes the first, second, and third windings and a magnetic core of the leakage transformer, and the first winding is divided and wound. A leakage inductance component, a leakage inductance and a noise canceling transformer are formed in series with the first conductive line, and the second winding is divided and wound to form a second leakage. Preferably, an inductance component is generated, and the leakage inductance and a noise canceling transformer are formed in series with the second conductive line.
[0028]
According to the present invention, the first leakage inductance component generated from the leakage transformer is provided before the function of injecting the normal-mode noise signal of opposite phase comprising the first and third windings and the magnetic core of the leakage transformer. Alternatively, the second leakage inductance component that is inserted on the first conductive line behind and generated from the leakage transformer is a reverse phase of the second and third windings and the magnetic core of the leakage transformer. Since the first and second leakage inductance components are inserted on the second conductive line before or after the normal mode noise signal injection function, the first and second leakage inductance components act as a passive filter, synergistic with the noise canceling effect of the two injection functions. The normal mode noise signal can be reduced, and the noise reduction performance can be improved.
[0029]
In a preferred aspect of the present invention, the leakage transformer has a magnetic core having first and second outer leg portions and a middle leg portion, and the first winding is formed of the first and second outer leg portions. The second winding is divided and wound around the first and second outer legs, and the third winding is wound around the second outer leg. It is desirable.
[0030]
According to the present invention, each of the winding portions wound around the first and second outer legs of the first winding and the winding wound around the first outer leg of the first winding A first leakage inductance component inserted on the first conductive wire is generated between the first winding and the third winding, and is wound around the first and second outer legs of the second winding. A second leakage inductance inserted on the second conductive wire between the third winding and the windings wound around the respective winding portions and the first outer leg of the second winding. Ingredients are generated.
[0031]
In a preferred embodiment of the present invention, the number of turns of the first and second windings on the first outer leg is set to N1, and the number of turns of the first and second windings on the second outer leg of the first and second windings. Where N2 is the number of turns of the third winding and N3 is the number of turns of the third winding, and k is the degree of coupling between the windings wound around the first and second outer legs, the relationship of N3 = kN1 + N2 is obtained. It is desirable that there is.
[0032]
According to the present invention, the number of turns of the first winding on the first outer leg and the second outer leg of the first winding are set so as to satisfy the relationship of N3 = kN1 + N2. , The number of turns of the second winding on the first outer leg, the number of turns of the second winding on the second outer leg, and the number of turns of the third winding are set. Thereby, an excellent common mode noise reduction effect can be obtained.
[0033]
In a preferred embodiment of the present invention, a first capacitor element is inserted between the first conductive line and a ground line on both sides or one side of a position where the leakage transformer is inserted, and the second conductive line is inserted. It is desirable to insert a second capacitor element between the first capacitor and the ground line.
[0034]
According to the present invention, a first LC-type passive filter is constituted by the capacitor element inserted between the first conductive line and the ground line and the first leakage inductance component generated by the leakage transformer. In addition, the capacitor element inserted between the second conductive line and the ground line and the second leakage inductance component generated by the leakage transformer constitute a second LC-type passive filter. In addition to providing noise reduction performance, the first and second conductive lines include only one leakage transformer, which is an inductor element, so that the noise filter device can be reduced in size and weight.
[0035]
Further, in a preferred embodiment of the present invention, it is desirable to insert a passive filter circuit between the first and second conductive lines and the ground line on both sides or one side of the position where the leakage transformer is inserted.
[0036]
According to the present invention, the first and second leakage inductance components generated by the leakage transformer are provided as inductance components of the passive filter circuit inserted between the first and second conductive lines and the ground line. Therefore, when the passive filter circuit is formed of, for example, a choke coil and a capacitor, the choke coil can be downsized to obtain the same noise reduction performance, or the capacitor can be downsized by reducing the capacitance of the capacitor. Therefore, the passive filter circuit can be downsized while maintaining sufficient noise reduction performance.
[0037]
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a switching power supply device having a switching power supply unit for converting electric power supplied from a power supply unit, wherein the switching power supply unit is inserted between the power supply unit and the switching power supply unit. Item 13 includes the noise filter device according to any one of Items 1 to 13.
[0038]
According to the present invention, since the noise filter device is reduced in size and weight without impairing the noise reduction performance, the switching power supply device including the noise filter device can be reduced in size and weight.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of the noise filter device according to the first embodiment of the present invention. However, the same parts as in the conventional example will be described with the same reference numerals.
[0040]
The noise filter device of the present embodiment includes a leakage transformer 12, noise absorbing capacitors 4a and 4b and a noise detecting capacitor 8 forming a passive filter circuit, and has a function of reducing normal mode noise in a power supply line.
[0041]
The magnetic core of the leakage transformer 12 includes outer legs (1) and (2) on both sides and a middle leg (3) at the center, and the outer legs (1) and (2) have windings 12a-. 1, 12a-2 are wound, and the outer leg (2) is further wound with a winding 12b. One end of the winding 12a-1 is connected to the input terminal 1a, one end of the winding 12a-2 is connected to the output terminal 2a, and the other ends of the windings 12a-1 and 12a-2 are commonly connected. Therefore, the two windings 12a-1 and 12a-2 are connected in series. Further, one end of the winding 12b is connected to the power supply line on the output terminal 2a side via the noise detection capacitor 8, and the other end is connected to the power supply line on the output terminal 2b side. A noise absorbing capacitor 4a forming a filter circuit described later is connected between the input terminal 1a and the power line on the input terminal 1b side, and a filter circuit described later is also provided between the output terminal 2a and the power line on the output terminal 2b side. Is connected to the noise absorbing capacitor 4b.
[0042]
The following relational expression is established for the turns ratio of each winding of the leakage transformer 12 described above.
[0043]
N3 = kN1 + N2 (1)
[0044]
Here, N1 is the number of turns of 12a-1, and N2 is the number of turns of 12a-2. N3 is the number of turns of the anti-phase noise injection winding 12b. k is the degree of coupling between the windings applied to the outer legs (1) and (2), and depends on the winding state of 12a-1 and 12a-2 and the shape of the magnetic core. However, the degree of coupling between the windings 12a-2 and 12b is 1. By following the above relational expression, an excellent noise reduction effect as described below can be obtained.
[0045]
FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the leakage transformer 12 of the noise filter device shown in FIG. The leakage transformer 12 has an injection transformer function with the coupling component winding 12a with respect to the injection winding 12b, has a leakage inductance 12c of the leakage transformer 12, and a leakage inductance 12c is connected in series to the input side of the coupling component winding 12a. It has a circuit configuration equivalent to the circuit shown.
[0046]
Accordingly, a passive filter circuit 20a composed of an inductance component and a capacitance component is formed by the leakage inductance 12c and the noise absorbing capacitor 4a. Therefore, the equivalent circuit of FIG. 2 is different from the circuit of the conventional noise filter device shown in FIG. Be equivalent. Therefore, the circuit shown in FIG. 2 is configured by combining the filter circuits 20a and 20b on the input side and the output side of the noise filter function (the portion of the injection winding 12b and the coupling component winding 12a) using the noise cancellation effect. The circuit configuration is equivalent to the configuration of the filter device.
[0047]
As a result, while having a sufficient noise reduction performance equivalent to that of a device in which a passive filter is combined with a noise filter using a conventional noise cancellation effect, the leakage inductance 12c reduces the inductance component which is a component of the input-side filter circuit 20a. Since only one leakage transformer 12 needs to be present in the power supply line, only two inductor elements, which are conventionally required two, can be reduced to one and sufficient noise reduction performance can be obtained. . In particular, it has excellent noise reduction performance in the AM band (531-1602 kHz).
[0048]
FIG. 16 is a characteristic diagram obtained by simulating the noise reduction characteristic of the noise filter device according to the present embodiment. Characteristic curves 15, 16, 17, and 18 show noise reduction characteristics when the coupling coefficient k of the leakage transformer 12 is 1.0, 0.9, 0.8, and 0.5, respectively. When k is set to 0.0, this corresponds to the noise reduction characteristic of the noise filter device when two conventional inductor elements are used. As can be seen from this characteristic diagram, the noise reduction characteristics of the noise filter device of the present embodiment using the leakage transformer 12 can achieve a noise reduction effect equal to or higher than the conventional one by adjusting the coupling k. You can see that it is done.
[0049]
However, N1 = N2 = 10 (turns) shown in the equation (1), and the AL value of the leakage transformer 12 = 4.5 [μH / N ² The simulation was performed with the capacitance of the noise detection capacitor 8 set to 1000 [pF] and the capacitance of the noise absorption capacitors 4a and 4b set to 0 [pF].
[0050]
According to the present embodiment, by using the leakage transformer 12 as a noise filter utilizing the noise canceling effect, the leakage inductance 12c of the leakage transformer 12 is used as an inductance component of the passive filter circuit 20a formed on the input side. Since it can be used, it is not necessary to separately provide an inductor element for forming the filter circuit 20a, and a circuit configuration equivalent to a circuit in which a passive filter is combined with a noise filter using a noise cancellation effect can be obtained. In addition, the size and weight of the noise filter device can be reduced without impairing the performance of sufficiently reducing noise to a low frequency range.
[0051]
When the position where the leakage inductance 12c of the leakage transformer 12 is used is changed, the circuit configuration shown in FIGS. 3 and 4 can be obtained. However, even with such a circuit configuration, the same configuration as that of the above-described embodiment is obtained. The effect can be obtained.
[0052]
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the noise filter device according to the second embodiment of the present invention.
[0053]
The noise filter device according to the present embodiment forms a noise filter utilizing a noise canceling effect using the leakage transformer 12 as in the first embodiment, and a passive filter circuit is provided on the input side and the output side of the noise filter. It has a configuration in which 30a and 30b are inserted. Note that the leakage transformer 12 is shown by an equivalent circuit similar to that of the first embodiment.
[0054]
FIG. 6 is a specific circuit diagram in the case where the filter circuit 30a shown in FIG. 5 is formed by the noise absorbing capacitor 4a and the choke coil 3, and the filter circuit 30b is formed by the noise absorbing capacitor 4b. In this case, the leakage inductance 12c of the leakage transformer 12 is connected in series with the choke coil 3 of the filter circuit 30a to supplement the inductance component of the filter circuit 30a, so that the noise reduction performance is improved.
[0055]
According to the present embodiment, by using the leakage transformer 12 for a noise filter utilizing a noise canceling effect, the noise reduction performance of a small and lightweight noise filter device in which a passive filter circuit is combined with this noise filter is further improved. Can be done.
[0056]
If the same noise reduction performance as that of the related art is sufficient, a small-sized choke coil 3 of the filter circuit 30a can be used because the leakage inductance 12c is added, or the capacitance of the noise absorbing capacitor 4a is reduced. As a result, it is possible to contribute to the reduction in size and weight of the noise filter device.
[0057]
In the above embodiment, a sufficient noise reduction effect is obtained by combining a passive filter circuit with a noise filter using the noise cancellation effect constituted by the leakage transformer 12, and the size and weight of the filter device are reduced. However, even when a single noise filter using the noise canceling effect formed by the leakage transformer 12 is used, the leakage noise 12c functions as a passive filter function formed by an inductance component, so that the conventional noise canceling effect is used. The noise reduction performance can be improved as compared with the case where the noise filter is used alone.
[0058]
Further, the leakage transformer 12 described in the above embodiment may have a configuration using a toroidal core as shown in FIG. 7 in addition to the configuration shown in FIG. In the example of FIG. 7, the windings 12a-1 and 12a-2 are divided and the windings 12a-2 and 12b are wound close to each other to increase the degree of coupling. Thereby, the leakage inductance 12c can be generated between the windings 12a-1 and 12b-2 and between the windings 12a-1 and 12b. In order to generate a large leakage inductance, the degree of coupling may be further reduced. For example, providing a gap in the toroidal core may be considered. However, this causes a problem that the inductance value decreases. Therefore, in order to generate a large leakage inductance, it is more preferable to adopt a leakage transformer structure employing a magnetic core shape having two independent winding frames as shown in FIG. In the leakage transformer 12 having such a structure, since the degree of coupling between the two outer legs is reduced by the presence of the middle leg, the magnetic resistance of the middle leg is reduced for each winding, and a large inductance value is obtained. Can be realized.
[0059]
In the leakage transformer 12 shown in FIG. 1, in addition to the structure shown in FIG. 8, an air gap is provided in two outer legs so that the DC superposition characteristics and the coupling (leakage inductance value) of the magnetic core can be adjusted. ing.
[0060]
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of the noise filter device according to the third embodiment of the present invention. However, the same parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals.
[0061]
The noise filter device of this example includes a leakage transformer 13, noise absorbing capacitors 5a, 5b, 6a, 6b and noise detecting capacitors 11a, 11b for forming a passive filter, and reduces the common mode noise of the power supply line. Has a function.
[0062]
The magnetic core of the leakage transformer 13 includes outer legs (1) and (2) on both sides and a middle leg (3) at the center, and the outer legs (1) and (2) have windings 13a-. 1, 13a-2 and the windings 13b-1, 13b-2 are wound, and the outer leg (2) is further wound with the winding 13c. One end of the winding 13a-1 is connected to the input terminal 1a, one end of the winding 13a-2 is connected to the output terminal 2a, and the other ends of the windings 13a-1 and 13a-2 are connected. The windings are connected in series. One end of the winding 13b-1 is connected to the input terminal 1b, one end of the winding 13b-2 is connected to the output terminal 2b, and the other ends of the winding 13b-1 and the winding 13b-2 are connected. The two windings are connected in series. Further, one end of the winding 13c is connected to the power supply lines on the output terminals 2a and 2b side via the noise detecting capacitors 11a and 11b, and the other end is connected to a ground line connecting the input terminal 1c and the output terminal 2c. I have. A noise absorbing capacitor 5a is connected between the input terminal 1a and the ground line, a noise absorbing capacitor 5b is connected between the input terminal 1b and the ground line, and a power supply line of the output terminal 2a. A noise absorbing capacitor 6a is connected between the power supply line of the output terminal 2b and the ground line, and a noise absorbing capacitor 6b is connected between the power supply line of the output terminal 2b and the ground line.
[0063]
Here, the relation expressed by the equation (1) is established for the turns ratio of each winding of the leakage transformer 13. However, in this example, N1 is the number of turns of 13a-1 and 13b-1, and N2 is the number of turns of 13a-2 and 13b-2. N3 is the number of turns of the anti-phase noise injection winding 13c. k is the degree of coupling between the windings applied to the outer legs (1) and (2), and the winding state of 13a-1 and 13a-2 (or 13b-1 and 13b-2) and the magnetic core Depends on the shape. However, the degree of coupling between the windings 13a-2, 13b-2, and 13c is set to 1. By following the relational expression shown in (1), an excellent noise reduction effect as described below can be obtained.
[0064]
FIG. 10 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the leakage transformer 13 of the noise filter device shown in FIG. The leakage transformer 13 has an injection transformer function of injecting a reverse-phase noise component into a two-phase power supply line with the coupling component windings 13a and 13b with respect to the injection winding 13c, and also includes leakage inductances 13d and 13e of the leakage transformer 13. It has a circuit configuration equivalent to a circuit in which a leakage inductance 13d is connected in series to the input side of the coupling component winding 13a and a leakage inductance 13e is connected in series to the input side of the coupling component winding 13b.
[0065]
Accordingly, the leakage inductance 13d forms a passive type first filter circuit together with the noise absorbing capacitor 5a inserted on the input side of the power supply line (hereinafter referred to as the power supply line a) of the input terminal 1a and the output terminal 2a, The leakage inductance 13e forms a passive type second filter circuit together with the noise absorbing capacitor 5b inserted on the input side of the power supply line (hereinafter referred to as the power supply line b) of the input terminal 1b and the output terminal 2b. The first and second filter circuits constitute an input-side passive filter circuit 40a. Therefore, the equivalent circuit of FIG. 10 is equivalent to the circuit of the conventional noise filter device shown in FIG. Therefore, the circuit shown in FIG. 10 includes passive-type noise for reducing common-mode noise on the input side and the output side of the noise filter function (the injection winding 13c and the coupling component windings 13a and 13b) utilizing the noise canceling effect. The circuit configuration is equivalent to the configuration of a noise filter device configured by combining the filter circuits 40a and 40b.
[0066]
As a result, while having a sufficient noise reduction performance equivalent to that of a device in which a passive filter is combined with a noise filter using a conventional noise canceling effect, the leakage inductances 13d and 13e of the passive filter circuit 40a for the common mode on the input side are reduced. Since an inductance component, which is a component, is provided, only one leakage transformer 13 needs to be provided for the power supply line a and the power supply line b. Even if it is one, sufficient noise reduction performance can be obtained, and particularly, the noise reduction performance in the AM band (531 to 1602 kHz) is excellent.
[0067]
According to the present embodiment, by using the leakage transformer 13 as a noise filter utilizing the noise canceling effect, the inductance component of the filter circuit 40a that forms the leakage inductances 13d and 13e of the leakage transformer 13 on the input side is provided. Therefore, there is no need to separately provide an inductor element for configuring the filter circuit 40a, and a circuit configuration equivalent to a circuit in which a passive filter circuit is combined with a noise filter using a noise cancellation effect can be provided. Thus, the size and weight of the noise filter device can be reduced without impairing the performance of sufficiently reducing the common mode noise to a low frequency range.
[0068]
If the position where the leakage inductances 13d and 13e of the leakage transformer 13 are used is changed, the circuit configuration shown in FIG. 11 can be obtained. However, even with such a circuit configuration, the same effects as those of the above embodiment can be obtained. Can be obtained.
[0069]
(Embodiment 4)
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a noise filter device according to the fourth embodiment of the present invention.
[0070]
The noise filter device according to the present embodiment forms a noise filter utilizing a noise canceling effect using the leakage transformer 13 as in the first embodiment, and a filter circuit 50a is provided on the input side and the output side of the noise filter. , 50b are inserted. The leakage transformer 13 is shown by an equivalent circuit similar to that of the third embodiment.
[0071]
FIG. 13 is a specific circuit diagram when the filter circuit 50a shown in FIG. 12 is formed by the noise absorbing capacitors 5a and 5b and the choke coil 5, and the filter circuit 50b is formed by the noise absorbing capacitors 6a and 6b. It is. In this case, the leakage inductances 13d and 13e of the leakage transformer 13 are connected in series with the choke coil 5 of the filter circuit 50a to supplement the inductance component of the filter circuit 50a, thereby improving the performance of reducing the common mode noise.
[0072]
According to the present embodiment, by using the leakage transformer 13 in the noise filter unit utilizing the noise cancellation effect, the common mode noise reduction performance of the noise filter device in which the passive filter circuits 50a and 50b are combined with this noise filter unit Can be improved.
[0073]
If the same noise reduction performance as in the related art is sufficient, a small-sized choke coil 5 of the filter circuit 50a may be used or a small-sized noise absorbing capacitor 5a, 5b may be used because of the addition of the leakage inductances 13d and 13e. Since such a filter can be used, it is possible to contribute to reducing the size and weight of the noise filter device.
[0074]
In the above-described embodiment, a sufficient noise reduction effect is obtained by combining a passive filter circuit with a noise filter using the noise cancellation effect constituted by the leakage transformer 13, and the size and weight of the filter device are reduced. However, even when a single noise filter using the noise canceling effect constituted by the leakage transformer 13 is used, the leakage inductances 13d and 13e function as a passive filter function formed of an inductance component. The noise reduction performance of the common mode can be improved as compared with the case where the noise filter using the above is used alone.
[0075]
Further, the leakage transformer 13 described in the above embodiment may have a configuration using a toroidal core as shown in FIG. 14 in addition to the configuration shown in FIG. In the example of FIG. 14, the windings 13a-1 and 13a-2 and the windings 13b-1 and 13b-2 are divided into windings, and the windings 13a-2, 13b-2 and the winding 13c are wound around and coupled. It is configured to increase the degree. Thereby, the leakage inductance 13d is formed between the windings 13a-1 and 13a-2 and between the windings 13a-1 and 13c, and between the windings 13b-1 and 13b-2 and between the windings 13b-1 and 13c. A leakage inductance 13e is generated. In order to generate a large leakage inductance, the degree of coupling may be further reduced. For example, providing a gap in the toroidal core may be considered. However, this causes a problem that the inductance value decreases. Therefore, in order to generate a large leakage inductance, it is more preferable to adopt a magnetic core shape having two independent winding frames as shown in FIG. In the leakage transformer 13 having such a structure, since the degree of coupling between the two outer legs is reduced by the presence of the middle leg, the magnetic resistance of the middle leg is reduced for each winding, and a large inductance value is obtained. Can be realized.
[0076]
In the leakage transformer shown in FIG. 9, the degree of coupling (leakage inductance value) can be adjusted by providing an air gap in the middle leg in addition to the structure of FIG.
[0077]
(Embodiment 5)
FIG. 17 is a circuit diagram showing the configuration of the switching power supply according to the fifth embodiment of the present invention. The switching power supply device mainly includes a noise filter device 62 and a switching power supply unit 63 having the same configuration as any one of the first to fourth embodiments.
[0078]
Next, the operation of the present embodiment will be described. The power supplied from the power supply unit 61 is supplied to the switching power supply unit 63 via the noise filter device 62. As a result, the switching noise generated when the switching power supply unit 63 operates to supply a predetermined power to the load 64 is attenuated by the noise filter device 62, thereby reducing noise disturbance to peripheral devices connected to the same power supply line. can do.
[0079]
According to the present embodiment, the noise filter device 62 has a leakage transformer, and the leakage inductance generated by the leakage transformer is actively used to remove the switching noise. Since the noise filter device 62 can be reduced in size and weight without impairing the performance, the switching power supply device including the noise filter device 62 can be reduced in size and weight. In addition, when the noise filter device 62 is used, a switching power supply device that is excellent in noise reduction performance in the AM band (531 to 1602 kHz) and does not cause noise interference in an AM radio or the like can be manufactured.
[0080]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied in other various forms in a specific configuration, function, operation, and effect without departing from the gist thereof.
[0081]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the noise filter device of the present invention, a leakage transformer is used as a transformer for injecting opposite-phase normal mode noise or common mode noise into a conductive line where normal mode noise or common mode noise occurs. By using the leakage inductance component generated by the leakage transformer as a passive filter for reducing the normal mode noise or the common mode noise, the leakage inductance component is inserted into the power supply line without impairing the excellent noise reduction effect. When used in combination with a passive filter circuit, it is possible to reduce the size and weight of the inductor element by reducing the number of inductor elements. Yaki The Pashita element can be miniaturized.
Further, when the noise filter device using the leakage transformer is used alone, the leakage inductance component acts as a passive filter circuit superimposed on the noise canceling effect, so that the noise reduction performance when used alone is improved. Can be.
Further, by mounting the noise filter device of the present invention on the switching power supply device of the present invention, the device can be reduced in size and weight while ensuring an excellent switching noise reduction effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a noise filter device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a noise filter device showing an equivalent circuit of a leakage transformer shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram of a noise filter device in a case where positions where inductance components generated by the leakage transformer shown in FIG. 1 are different;
FIG. 4 is a circuit diagram of another noise filter device when the positions where inductance components generated by the leakage transformer shown in FIG. 1 are different.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a noise filter device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a specific configuration of the filter circuit shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram when a leakage transformer for normal mode noise cancellation is configured using a toroidal core;
FIG. 8 is a diagram when a leakage transformer for normal mode noise cancellation is configured using a magnetic core having two independent winding frames;
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a noise filter device according to a third embodiment of the present invention.
10 is a circuit diagram of a noise filter device showing an equivalent circuit of the leakage transformer shown in FIG. 9;
11 is a circuit diagram of a noise filter device in a case where positions where inductance components generated by the leakage transformer shown in FIG. 9 are different.
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a noise filter device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a circuit diagram showing a specific configuration of the filter circuit shown in FIG.
FIG. 14 is a diagram when a leakage transformer for common mode noise cancellation is configured using a toroidal core.
FIG. 15 is a diagram when a leakage transformer for common mode noise cancellation is configured using a magnetic core having two independent winding frames.
FIG. 16 is a characteristic diagram obtained by simulating noise reduction characteristics of the noise filter device according to the first embodiment.
FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration of a switching power supply according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional passive filter circuit.
FIG. 19 is a circuit diagram showing another configuration of a conventional passive filter circuit.
FIG. 20 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional noise filter device for reducing normal mode noise.
FIG. 21 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional noise filter device for reducing common mode noise.
[Explanation of symbols]
1a, 1b, 1c input terminal
2a, 2b, 2c output terminal
3, 5 choke coil
4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b Noise absorbing capacitor
8, 11a, 11b Noise detection capacitor
12, 13 Leakage transformer
12a Coupling component winding
12a-1, 12a-2, 12b, 13a-1, 13a-2, 13b-1, 13b-2 Winding
12b, 13c Injection winding
12c, 13d, 13e Leakage inductance
20a, 20b, 30a, 30b, 40a, 40b, 50a, 50b Passive filter circuit
61 Power supply section
62 Noise filter device
63 Switching power supply

Claims

A noise canceling leakage transformer having a first winding inserted into the first conductive line to cancel a normal mode noise signal generated between the first and second conductive lines;
The normal mode noise is connected to the second winding provided in the leakage transformer and to the first conductive wire so that mutual inductance is generated between the normal mode noise and the first winding. Noise signal transmission means for transmitting a signal to the second winding,
The noise signal transmitting means detects a normal mode noise signal, supplies the detected normal mode noise signal to the second winding, and magnetically couples the first winding to the second winding. A signal having a phase opposite to that of the normal mode noise signal is injected into the first conductive line through the first conductive line.

The leakage transformer includes the first and second windings and a magnetic core of the leakage transformer,
2. The device according to claim 1, wherein the first winding is divided and generates a leakage inductance component, and the leakage inductance and a noise canceling transformer are formed in series with the first conductive line. The noise filter device as described in the above.

The leakage transformer has a magnetic core having first and second outer legs and a middle leg, and the first winding is divided and wound around the first and second outer legs. 3. The noise filter device according to claim 1, wherein the winding is wound around the second outer leg portion. 4.

The number of turns of the first winding to the first outer leg is N1, the number of turns of the first winding to the second outer leg is N2, and the number of turns of the second winding is N3. The noise filter according to claim 3, wherein, when k is a degree of coupling between the windings wound around the first and second outer legs, there is a relationship of N3 = kN1 + N2. apparatus.

2. The noise filter device according to claim 1, wherein the leakage transformer forms the noise canceling transformer on the first conductive line and generates a leakage inductance component on the second conductive line.

The noise filter device according to claim 1, wherein a capacitor element is inserted between the first and second conductive lines on both sides or one side of the position where the leakage transformer is inserted.

6. A T-type or .pi.-type passive filter circuit is inserted between the first and second conductive lines on both sides or one side of the position where the leakage transformer is inserted. Noise filter device.

A first winding inserted into the first conductive line to cancel a common mode noise signal generated in phase between the first and second conductive lines and the ground line;
A leakage transformer for noise cancellation having a second winding inserted into the second conductive line;
The first and second windings are connected to a third winding provided in the leakage transformer so that mutual inductance is generated between the first and second windings. Noise signal transmission means connected to a conductive line and transmitting the common mode noise signal to the third winding;
The noise signal transmission unit detects a common mode noise signal, supplies the detected common mode noise signal to the third winding, and magnetically couples the first and second magnetic signals to the third winding. A signal having a phase opposite to that of the common mode noise signal is injected into the first and second conductive lines through the windings.

The leakage transformer includes the first, second, and third windings and a magnetic core of the leakage transformer,
The first winding is divided and wound to generate a first leakage inductance component, and the leakage inductance and a noise canceling transformer are formed in series with the first conductive line,
The second winding is divided and wound to generate a second leakage inductance component, and the leakage inductance and a noise canceling transformer are formed in series with the second conductive line. The noise filter device according to claim 8.

The leakage transformer has a magnetic core having first and second outer legs and a middle leg, and the first winding is dividedly wound around the first and second outer legs. 9. The method according to claim 8, wherein the second winding is divided and wound around the first and second outer legs, and the third winding is wound around the second outer leg. 10. The noise filter device according to item 9.

The number of turns of the first and second windings on the first outer leg is N1, the number of turns of the first and second windings on the second outer leg is N2, the third The relationship of N3 = kN1 + N2, where N3 is the number of turns of the winding and k is the degree of coupling between the windings wound around the first and second outer legs. The noise filter device according to claim 10.

A first capacitor element is inserted between the first conductive line and the ground line on both sides or one side of the position where the leakage transformer is inserted, and a second capacitor is inserted between the second conductive line and the ground line. The noise filter device according to claim 8, wherein the capacitor element is inserted.

12. A T-type or .pi.-type passive filter circuit is inserted between the first and second conductive lines and a ground line on both sides or one side of a position where the leakage transformer is inserted. A noise filter device according to any one of the above.

In a switching power supply device having a switching power supply unit for converting power supplied from a power supply unit,
A switching power supply device comprising the noise filter device according to claim 1 inserted between the power supply unit and the switching power supply unit.