专利名称：噪声抑制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及噪声抑制电路，能够抑制导线上所传导的噪声。
背景技术：
众所周知，开关电源等电子机器，从100kHz左右的低频到数百MHz的高频广域频率范围内都在发生噪声干扰。由电子机器所发生的噪声，经由交流电源线而传导至其他电子机器，对其他电子机器会造成不良影响。因此，各国对于由电子机器经由交流电源线而向外部发出的噪声，也就是对于噪声端子电压，都设定种种限制。各国对于噪声端子电压的管制中，对于从150kHz或者450kHz开始，到30MHz之间的频率范围，多视为管制对象的频率范围。30MHz以上的频率范围，则成为辐射干扰的管制对象。
这里，以图21和图22表示，在并未实施任何防止噪声对策的情况下下，开关电源的噪声端子电压的频率特性的一例。图21表示0-1MHz频率范围的特性，图22则表示0-200MHz频率范围的特性。此外，图21和图22中也表示有噪声端子电压的尖峰值。在图21和图22中，符号201表示共模噪声所存在的频率范围。在图21中，符号202表示常模噪声问题存在的频率范围。另外，在图21和图22中，符号203表示成为噪声端子电压管制对象的频率范围的一例。在图21中，符号204表示对应CISPR(国际无线干扰特别委员会)标准的欧洲标准EN55022的噪声端子电压的容许水平范围。此外，在图21中，符号205表示对应FCC(美国联邦通信委员会)标准Class B的噪声端子电压的容许水平范围。如图21和图22所示，开关电源所产生的噪声，包含噪声端子电压相关规定的管制对象频率范围150kHz-30MHz、以及辐射噪声相关规定的管制范围30MHz以上的频率范围，存在于宽广的频率范围中。
在图21中，噪声端子电压出现较大尖峰值大约75kHz的频率，即为开关电源的开关频率。从图21可得知，对于开关频率所发生的多组高频波成为较大噪声。
为防止以上所述的噪声发生不良影响，以往多将如图23所示的滤波电路，设置于产生噪声的电子机器和电源线之间。这里，就图23所示的滤波电路加以说明。该滤波电路具备连接于电源线的两个端子101a和101b、以及连接于噪声源的电子机器的两个端子102a、102b。并且，滤波电路也具备以一端连接于端子101a，另一端连接于端子101b的电容器111；设于端子101a、101b和端子102a、102b之间的共模扼流线圈112；一端连接于端子102a、另一端接地的电容器113；一端连接于端子102b、另一端接地的电容器114；以及一端连接于端子102a、另一端连接于端子102b的电容器115。共模扼流线圈112也具有一个磁芯112a和卷绕于该磁芯112a上的两线圈112b、112c。线圈112b的一端连接于端子101a、另一端连接于端子102a。线圈112c的一端连接于端子101b、另一端连接于端子102b。线圈112b和112c卷绕于磁芯112a上的方向，是在常模电流流通于线圈112b、112c上时，使流通于各该线圈112b、112c上的电流在磁芯112a所引起的磁力线可互相抵销的方向。
图23所示的滤波电路的各构成要素中，共模扼流线圈112和电容器113、114，都具有减少共模噪声的功能。一般而言，电容器113、114合称为Y电容。此外，电容器111、115，都具有减少常模噪声的功能。电容器111、115，一般而言，分别被称为X电容或者跨线电容(Cross-the-line capacitor)。
以下，就图23所示的滤波电路的问题加以说明。
首先，就该滤波电路在对共模噪声对策上的问题加以说明。对于在图23中通过电容器113、114流通的漏电流，各国都从确保安全性，也就是防止触电的观点而言，多将其限制在所规定的标准数值之下。该漏电电流和电容器113、114的电容量成比例。从而，电容器113、114的电容量也被限制在所规定的数值以下。漏电电流的标准数值，随各国情形和电源电压而有所不同，不过一般而言，电容器113、114的电容量都被限制在数千pF以下。
这里，图24中，以一例表示包含电容器113、114的Y电容的阻抗的频率特性。在图24中，分别表示电容器113、114的容量数值分别在330pF、680pF、1000pF、2200pF、4700pF、或者10000pF时的特性。
在图21中所示的开关电源的噪声端子电压频率特性例中，500kHz以下的频率范围内，噪声变得较大。但是，如图24所示在500kHz以下的频率范围内，Y电容的阻抗较大，在该频率范围内无法期待Y电容对于减少共模噪声的贡献能力。从而，图21所示的滤波电路中，在500kHz以下的频率范围内，造成无法充分减少共模噪声的问题。
接着，就图23所示的滤波电路在常模噪声对策上的问题加以说明。在图23所示的滤波电路中，因为共模扼流线圈112的磁力线外漏而造成漏电感(leak inductance)的发生。图25表示在图23中加入假想线圈的电路，具有相等于图23所示滤波电路的漏电感的电感值。图25所示的电路，是在图23所示的电路中，共模扼流线圈112的线圈112b和端子102a之间，设置假想线圈116，而在共模扼流线圈112的线圈112c和端子102b之间设置假想线圈117。
在图25所示的电路中，具有减少常模噪声功能的元件，是电容器111、115、和线圈116、117。由它们构成π型滤波器。但是，线圈116、117的电感，也就是共模扼流线圈112中的漏电感，随着共模扼流线圈112的电感、和线圈112的线圈112b、112c之间的耦合系数而改变。因此，一般而言，漏电感不但较难取较大值，并且也较难设计为能取得任意数值。
此外，一般而言，常模噪声在1MHz以下的低频范围内会造成问题。在这样的频率范围中，频率设为f，则线圈阻抗的绝对值即可以2πfL来表示。从而，在1MHz以下的低频范围内，为了能够将线圈阻抗的绝对值放大而充分减少常模噪声，即需要具有更大电感的线圈。因此，在图23所示的滤波电路中，即发生无法充分减少常模噪声的问题。
这里，实际的滤波电路，多为如图26所示的结构。图26所示的滤波电路，具备连接于电源线的两个端子101a和101b、以及连接于噪声源电子机器的两个端子102a、102b。并且，滤波电路也具备一端连接于端子101a的保险丝121；以一端连接于保险121的另一端，另一端连接于端子101b的电容器111；以及连接于电容器111两端的共模扼流线圈112。共模扼流线圈112具有一个磁芯112a和卷绕于该磁芯112a上的两线圈112b、112c。线圈112b的一端连接于保险丝121的另一端、两线圈112c的一端连接于端子101b。
图26所示的滤波电路，并且也具备以一端连接于线圈112b另一端，而另一端连接于线圈112c另一端的电容器122；一端连接于线圈112b的另一端，而另一端接地的电容器123；一端连接于线圈112c另一端，另一端接地的电容器124；设于电容器123、124和端子102a、102b之间的共模扼流线圈125。共模扼流线圈125具有一个磁芯125a和卷绕于该磁芯125a上的两线圈125b、125c。线圈125b的一端连接于电容器123的一端、另一端连接于端子102a。线圈125c的一端连接于电容器124的一端、另一端连接于端子102b。
图26所示的滤波电路，其实就是图23的滤波电路加上共模扼流线圈125所构成的。如依照图26所示的滤波电路，通过共模扼流线圈125，即可补充图23所示滤波电路的共模噪声降低能力不足以及常模噪声降低能力不足的问题。但是，图26所示的滤波电路，因为具有两个共模扼流线圈112、125，不但使得电路结构复杂，并且造成滤波电路更大型化的问题。
此外，在图26所示的滤波电路中，为了在1MHz以下的低频范围内充分减少常模噪声，必须使各共模轭流线圈112、125的漏电感加大。因此，必须增加各线圈112、125的线圈数目。若各线圈112、125的圈数目增加，线圈之间的浮游电容也增加，造成在高频范围中的噪声减少效果降低等问题。而且，为了减少各线圈112、125的浮游电容，可将各线圈112、125，作成将线圈分离成多数个部分的构造。但是如此一来，另外又会造成各线圈112、125成本增加的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供噪声抑制电路，其能够抑制广域频率范围的噪声。
本发明的噪声抑制电路，插入于连接在噪声发生源上的两条导线路径中，抑制通过噪声发生源所产生而传导于导线上的噪声，具备主要用来减少第1频率范围内噪声的第1噪声降低电路；以及主要用来减少包含比第1频率范围内频率低的频率的第2频率范围内噪声的第2噪声降低电路，其中第1噪声降低电路具有检测装置，配置于导线上所规定位置，用来检测出传导于导线上的噪声；反相信号产生装置，用来产生和检测装置所检测出的噪声反相的信号的反相信号；以及噪声抵消装置，配置在导线、并和检测装置不同位置上，对导线注入由反相信号产生装置所产生的反相信号，抵消导线上的噪声。
在本发明的噪声抑制电路中，在以第1噪声降低电路减低第1频率范围内的噪声的同时，也能以第2噪声降低电路，能够减低包含比第1频率范围内频率更低的频率在内的第2频率范围内的噪声。
本发明的噪声抑制电路中，第1噪声降低电路，也可减低共模噪声。
此外，在本发明的噪声抑制电路中，第2噪声降低电路，也可减低常模噪声。
此外，在本发明的噪声抑制电路中，第2噪声降低电路，也可包含在所规定共振频率下共振的并联共振电路，能够减低包含共振频率的频率范围内的噪声。
在第2噪声降低电路包含有并联共振电路的情况下下，第2噪声降低电路所减低的噪声的频率范围，也可设定为将噪声发生源所产生的噪声的大小取其尖端值时的频率包含在内。
本发明的噪声抑制电路中，第2噪声降低电路，也可具有插入其中一导线路径中的线圈、以及对线圈并联连接的电容器，线圈和电容器构成并联共振电路。
本发明的噪声抑制电路中，第2噪声降低电路，也可具有一个磁芯、和卷绕在磁芯上的两个线圈、以及对其中的一线圈并联连接的电容器，而卷绕在磁芯上的两个线圈中，其中的一线圈插入于一导线路径中，另一线圈插入另一导线路径中，由一线圈以及电容器构成并联共振电路。
本发明的噪声抑制电路中，第2噪声降低电路，也可具有插入其中一条导线路径中的第1线圈、对第1线圈并联连接的第1电容器、插入另一条导线路径中的第2线圈、以及对第2线圈并联连接的第2电容器，其中第1线圈和第1电容器构成第1并联共振电路，而第2线圈和第2电容器构成第2并联共振电路。
本发明的噪声抑制电路中，第2噪声降低电路，具有插入其中一条导线路径中的线圈、对线圈并联连接的第1电容器、一个磁芯、和卷绕在磁芯上的两个线圈、以及对其中的一线圈并联连接的第2电容器，其中的一线圈插入于一导线路径中，另一线圈插入另一导线路径中，由线圈以及第1电容器构成第1并联共振电路，而另一线圈以及第2电容器构成第2并联共振电路亦可。
本发明的噪声抑制电路中，第2噪声降低电路，具有一个磁芯、和卷绕在磁芯上的第1线圈和第2线圈、以及设在第2线圈两端之间的电容器，其中第1线圈插入于一导线路径中，而第2线圈和电容器构成并联共振电路亦可。
本发明的噪声抑制电路中，第2噪声降低电路，具有一个磁芯、和卷绕在磁芯上的第1线圈和第2线圈，其中第1线圈插入于一导线路径中，而第2线圈，构成由根据第2线圈的电感和第2线圈的线间电容值所确定的共振频率而共振的并联共振电路亦可。
本发明的噪声抑制电路中，共振频率亦可在1MHz以下。
图1是表示本发明之一实施形态相关的噪声抑制电路概略构造的方块图。
图2是表示图1中高频区域噪声降低电路结构之一例的电路图。
图3是表示图2所示高频区域噪声降低电路效果的特性图。
图4为图2所示高频区域噪声降低电路特性和图26所示噪声滤波电路特性的特性图。
图5是表示图1中低频区域噪声降低电路构造的一例的电路图。
图6是表示图1中低频区域噪声降低电路构造的另一例的电路图。
图7是表示图5所示低频区域噪声降低电路效果的特性图。
图8是表示图5所示低频区域噪声降低电路效果的特性图。
图9是表示图5所示低频区域噪声降低电路效果的特性图。
图10是表示图5所示低频区域噪声降低电路效果的特性图。
图11是表示并联共振电路的电路图。
图12为释义性地表示图11所示并联共振电路的阻抗绝对值的频率特性说明图。
图13是表示图11所示并联共振电路中改变电路容器时，阻抗绝对值的频率特性变化的特性图。
图14是表示包含并联共振电路的低频区域噪声降低电路构造的第1例的电路图。
图15是表示包含并联共振电路的低频区域噪声降低电路构造的第2例的电路图。
图16是表示包含并联共振电路的低频区域噪声降低电路构造的第3例的电路图。
图17是表示包含并联共振电路的低频区域噪声降低电路构造的第4例的电路图。
图18是表示包含并联共振电路的低频区域噪声降低电路构造的第5例的电路图。
图19是表示包含并联共振电路的低频区域噪声降低电路构造的第6例的电路图。
图20是表示图14所示低频区域噪声降低电路效果的特性图。
图21是表示开关电源的噪声端子电压频率特性的一例的特性图。
图22是表示开关电源的噪声端子电压频率特性的一例的特性图。
图23是表示相关技术滤波电路的一例的电路图。
图24是表示图23的Y电容器的阻抗的频率特性的一例的特性图。
图25是表示图23所示滤波电路中，加上具有和漏电感相等电感的假想线圈的电路的电路图。
图26是表示滤波电路的另一例的电路图。
发明的
具体实施例方式
以下参照附图详细说明本发明的较佳实施形态。
首先，参照图1，就本发明一实施形态相关噪声抑制电路的概略构造加以说明。本实施形态相关的噪声抑制电路1，是插入于连接在成为噪声发生源的电子机器2上的两条导线3a、3b路径中。导线3a、3b是连接于输送交流电或者直流电的电源线4上。电源线41包含有两条导线4a、4b。导线3a、3b分别连接于导线4a、4b。电子机器2经由导线3a、3b，从电源线4接受电力供应。电子机器2为例如开关电源等设备。
噪声抑制电路1，是用来抑制由电子机器2所发生，经导线3a、3b所传输的噪声。噪声抑制电路1具备有低频区域噪声降低电路10和高频区域噪声降低电路80。低频区域噪声降低电路10经由导线3a、3b而连接于电子机器2。高频区域噪声降低电路80则对于低频区域噪声降低电路10串联连接，并且和电源线4的导线4a、4b连接。此外，在电子机器2和电源线4之间所配置的低频区域噪声降低电路10和高频区域噪声降低电路80的配置，也可和图1所示配置相反。
高频区域噪声降低电路80主要用来减少第1频率范围内的噪声。低频区域噪声降低电路10主要用来减少包含有比第1频率范围内的频率更低频的第2频率范围内的噪声。高频区域噪声降低电路80对应于本发明中第1噪声降低电路，低频区域噪声降低电路10则对应于本发明中第2噪声降低电路。第1频率范围为包含例如1MHz-30MHz在内的范围，而第2频率范围为包含例如0-1MHz在内的范围，或者该范围内一部分的范围。
低频区域噪声降低电路10和高频我域噪声降低电路80被收纳于相对成为接地功能的框体5中。低频区域噪声降低电路10和高频区域噪声降低电路80中连接接地的部分连接于接地线3c上。该接地线3c电连接于框体5上。高频区域噪声降低电路80可配置在比低频区域噪声降低电路10更靠近框体5的位置。此外，在电源线4在除了导线4a、4b之外还有接地线的情况下，接地线3c可和该电源线4的接地线作电连接。
噪声抑制电路1也可和电子机器2分开，也可和电子机器2成一体化。噪声抑制电路1和电子机器2分开的情况下，框体5为噪声抑制电路1的专用框体。而在噪声抑制电路1和电子机器2成一体的情况下，框体5也可作为电子机器2的框体，也可以做收容于电子机器2的框体内的噪声抑制电路1专用的框体。在电子机器2中连接于接地的部分，也可连接于接地线3c。
接着，参照图2，说明高频区域噪声降低电路80的具体电路结构的一例。图2所示的高频区域噪声降低电路80，是为减少在导线3a、3b上传输的共模噪声之用。这里，高频区域噪声降低电路80是说明当配置在低频区域噪声降低电路10和电源线4之间的情况。高频区域噪声降低电路80具备有连接于低频区域噪声降低电路10的两个端子81a、81b、和连接于电源线4的导线4a、4b的两端子82a、82b。
高频区域噪声降低电路80还具备检测电路84，配置于导线3a、3b的规定位置上，用来检测出传输于导线3a、3b上的共模噪声；反相信号产生电路85，用来产生和该检测电路84所检测出的信号相反相的信号；注入电路86，在导线3a、3b上配置并和检测电路84的位置不同，用来对导线3a、3b将反相信号产生电路85所产生的反相信号注入；阻抗元件87，在导线3a、3b上设置于检测电路84所设的位置和注入电路86所设的位置之间，具有可用来减少所通过的噪声的波尖峰值的阻抗；以及阻抗元件88，设置于反相信号产生电路85和注入电路86之间。
检测电路84即对应为本发明的检测装置。反相信号产生电路85在本发明中对应为反相信号产生装置。注入电路86则对应为本发明的噪声抵消装置。
阻抗元件88用来调整反相信号的相位，使得输入于注入电路86的噪声和由注入电路86注入导线3a、3b的反相信号的相位差能够接近于180°。此外，由该阻抗元件88，可将由注入电路86注入导线3a、3b的反相信号的波尖峰值，尽量调整到和输入注入电路86的噪声波尖峰值接近。
检测电路84具有电容器84a，其一端连接于导线3a，另一端连接于反相信号产生电路85的输入端；以及电容器84b，其一端连接于导线3b，另一端连接于反相信号产生电路85的输入端。电容器84a、84b，分别在导线3a、3b上的电压变化当中，让高频成分通过，而截断包含交流电频率的低频成分。注入电路86具有一端连接于阻抗元件88的输出端，另一端连接于导线3a的电容器86a；以及一端连接于阻抗元件88的输出端，另一端连接于导线3b的电容器86b。在本例中，注入电路86经由电容器86a、86b，对于导线3a、3b，供应能对应反相信号的相同的电压变化。
反相信号产生电路85具有变压器89。变压器89的一次线圈一端连接于电容器84a、84b。变压器89的一次线圈的另一端，和变压器89的二次线圈一端同样接地。变压器89的二次线圈另一端连接于阻抗元件88。阻抗元件87上使用共模扼流线圈90，而阻抗元件88上使用线扼流线圈91或者具有同等相位特性的阻抗元件。
电容器84a、84b、86a、86b的电容值，设定为例如能使泄漏电流值在规定标准数值之内。具体而言，电容器84a、84b、86a、86b的电容值，在例如10-20,000pF的范围内。
此外，变压器89的一次线圈和二次线圈的圈数比，以1∶1较为理想，但也可考虑变压器89的信号衰减而改变圈数比。
接着，就图2所示高频区域噪声降低电路80的作用加以说明。在该高频区域噪声降低电路80中，从阻抗元件87在检测电路84侧的导线3a、3b(以下仅称为检测电路84侧的导线3a、3b)上所产生的噪声，通过阻抗元件87，由阻抗元件87也流入注入电路86侧的导线3a、3b(以下仅称为注入电路86侧的导线3a、3b)的时候，注入电路86侧的导线3a、3b上噪声的频率尖峰值，比检测电路84侧的导线3a、3b上的噪声的频率尖峰值更小。此外，在该高频区域噪声降低电路80中，通过阻抗元件87，可使检测电路84侧的导线3a、3b上的噪声的频率尖峰值和注入电路86的导线3a、3b上的噪声的频率尖峰值，维持在不同的状态下。
另外，在图2所示的高频区域噪声降低电路80中，通过检测电路84来检测出导线3a、3b上的共模噪声。而且，通过反相信号产生电路85，产生出和检测电路84所检测出的噪声信号方向反相的反相信号。并且，通过注入电路86，对于导线3a、3b注入由反相信号产生电路85所产生的反相信号。如此一来，注入电路86侧的导线3a、3b上的共模噪声即可互相抵消。
附带说明，通过阻抗元件87以后的噪声的频率尖峰值，比通过阻抗元件87之前的频率尖峰值变得更小。因此，必须将由注入电路86注入于导线3a、3b的反相信号的频率尖峰值，调整得更接近通过阻抗元件87后输入注入电路86的噪声的频率尖峰值。
此外，在图2所示高频区域噪声降低电路80中，因阻抗元件88的存在，不但可使输入注入电路86的噪声和由注入电路86注入导线3a、3b的反相信号之间的相位差尽可能接近180度，同时也可使由注入电路86注入导线3a、3b的反相信号的频率尖峰值，更加接近输入注入电路86的噪声的频率尖峰值。因此，如依照该高频区域噪声降低电路80，即可更有效的减低注入电路86侧的导线3a、3b上的噪声。
相对于具有图22所示噪声端子电压的频率特性的开关电源，图3是表示图2所示连接高频区域噪声降低电路80时的噪声端子电压的频率特性的一例。附带说明，在图3所示的例中，表示噪声端子电压的尖峰值。此外，在该例中，电容器84a、84b的电容值为2200pF，电容器86a、86b的电容值为1000pF，而线圈89、90、91的电感，分别在0.1mH以下、3mH以下、3mH以下。如比较图3和图22，即可知通过高频区域噪声降低电路80，可减少1MHz以上频率范围内的噪声。
图4为图2所示高频区域噪声降低电路80和图26所示滤波电路，衰减比的频率特性图。在图4中，符号98所示为图26所示滤波电路特性，符号99为图2所示高频区域噪声降低电路80的特性。此外，图4所示之例，是将图2的电容器84a、84b的电容值2200pF，电容器86a、86b的电容值1000pF，线圈89、90、91的电感，分别在0.1mH以下、3mH以下、3mH以下。另外，图4所示的例中，是将图26所示的滤波电路中电容器111的电容值定为0.47μF，电容器122的电容值定为0.47μF，电容器123、124的电容值定为2200pF、线圈112、125的电感分别定为10mH、10mH。
由图4即可知，图2所示的高频区域噪声降低电路80，在1MHz以上的频率范围内，比图26所示滤波电路的噪声减少效果更大。但是，在图2所示的高频区域噪声降低电路80中，在比1MHz更低的频率范围内，很难获得充分的去除噪声效果。这是因为，在图2所示的高频区域噪声降低电路80中，流通于电容器84a、84b、86a、86b的泄漏电流受到限制，而使得电容器84a、84b、86a、86b的容量也受到限制的关系。
这里，在本实施形态中，设置低频区域噪声降低电路10使其能和高频区域噪声降低电路80串联连接，因此可使噪声抑制电路1能够实现抑制包含广域频率范围中的噪声。
接着，参照图5和图6，就低频区域噪声降低电路10的两个具体结构例而加以说明。这里，说明的是低频区域噪声降低电路10配置于电子机器2和高频区域噪声降低电路80之间的构造。
图5所示的低频区域噪声降低电路10，具备连接于电子机器2的两个端子21a、21b；以及连接于高频区域噪声降低电路80的两端子81a、81b的两个端子22a、22b。低频区域噪声降低电路10另外又具备设在端子21a、21b和端子22a、22b之间的常模噪声滤波电路61。该常模噪声滤波电路61具有一端连接于端子21a、另一端连接于端子22a的线圈63，和一端连接于22a、另一端连接于22b的电容器64。
如图21所示，在1MHz以下的频率范围内，尤其常模噪声会成为问题。这里，图5所示的低频区域噪声降低电路10，为减少1MHz以下频率范围内的常模噪声，具有常模噪声滤波电路61。附带说明，该常模噪声滤波电路61也可对高频区域噪声降低电路80串联连接。从而，常模噪声滤波电路61所配置的位置，无论是否在电子机器2和高频区域噪声降低电路80之间，或者在高频区域噪声降低电路80和电源线4之间皆可，而且，无论连接在开关电源的整流电路的输入端或者输出端的位置皆可。
如图21所示，在1MHz以下的频率范围，不但常模噪声，也可能存在有共模噪声。这里，图6所示的低频区域噪声降低电路10，是为可减少1MHz以下频率范围内的常模噪声和共模噪声。图6所示的低频区域噪声降低电路10，除了图5所示的低频区域噪声降低电路10结构之外，还加上在常模噪声滤波电路61和端子21a、21b之间设置共模噪声滤波电路62的结构。共模噪声滤波电路62，具有共模扼流线圈65。该共模扼流线圈65具有一个磁芯65a、和卷绕在该磁芯65a上的两线圈65b、65c。线圈65b的一端连接于端子21a、另一端连接于常模噪声滤波电路61的线圈63。线圈65c的一端连接于21b、另一端连接于端子22b。
在设计图6所示低频区域噪声降低电路10的共模扼流线圈65之际，只需要考虑如何减少例如在1MHz以下的低频范围内的共模噪声即可。从而，在线圈65中，不需要采用减少线圈之间浮游电容的特殊构造。其结果，可以廉价实现共模噪声滤波电路62。
参照图7到图10，说明5图所示低频区域噪声降低电路10中线圈63的电感以及电容器64的电容值和低频区域噪声降低电路10特性之间的关系。相对于图21所示具有噪声端子电压频率特性的开关电源，图7到图10，分别表示连接上图5所示低频区域噪声降低电路10时的噪声端子电压的频率特性之例。图7所示之例中，线圈63的电感为380μH，电容器64则使用电容值分别为0.47μF的四个电容器并聊连接，使得电容器64的电容值成为0.47×4μF。图8所示之例中，线圈63的电感为33μH，电容器64的电容值则为0.47μF。图9所示之例中，线圈63的电感为33μH，电容器64的电容值成为0.1μF。图10所示之例中，线圈63的电感为33μH，电容器64的电容值为0.068μF。
由图7到图10可得知，线圈63的电感以及电容器64的电容值越大，1MHz以下的频率范围内的噪声减低效果就越大。此外，在图7到图10所示的例子中，表示噪声端子电压的时间轴上的尖峰值。关于噪声端子电压的规定中，只要噪声端子电压的时间平均值不超过容许值即可。图7到图10所示的例，噪声端子电压的时间平均值都在容许基准之下。
接着，参照图5所示低频区域噪声降低电路10中线圈63的电感和电容器64电容值的最佳数值。这里，将线圈63的阻抗设定为XL，而将线圈63的电感设定为L，电容器64的阻抗为XC，电容器64的电容值为C。此外，图5所示低频区域噪声降低电路10中，端子21a、21b之间的常模噪声的电压值为Vin，端子22a、22b之间的常模噪声的电压值为Vout。Vin和Vlut之间的关系，可以下列公式表示附带说明，ω为噪声的角频率，j为(-1)。
Vout＝Vin×{XC/(XL+XC)}＝Vin×〔(-1/jωC)/{jωL-(1/jωC)}〕＝Vin×{1/(ω2·L·C+1)}Vin×(1/ω2·L·C)从以上公式可得知，L×C的数值越大，减少噪声的效果越大。这里，使L＝x μH、C＝y μF。在图7所示例中xy＝714.4，图8所示例中xy＝15.51，在图9所示例中xy＝3.3，图10所示例中xy＝2.244。由此可知，相对于图21所示特性的噪声端子电压，xy≥2即已足够。但是，依噪声基准不同，有些状况下例如xy≥1也已足够。
但是，1MHz以下的低频范围中为了获得较大的噪声减少效果，如以下说明，使用在1MHz以下的所规定共振频率下产生共振的并联共振电路将更具效果。
这里，参照图11和图12就并联共振电路加以说明。图11是表示并联共振电路的电路图。该并联共振电路具备两个端子11、12、在该两端子11、12之间互相并联连接的线圈13以及电容器15。线圈13具有一个磁芯13a和卷绕于该磁芯13a上的线圈13b。在图11中，符号15表示具有和磁芯13a上的磁损失等所引起的线圈13内部阻抗相等的阻抗值的假设电阻。如图11所示，假设电阻器15可视为对线圈13串联连接。
这里，图11中的线圈13的电感为L，电容器14的电容值为C，电阻器15的电阻值为Rs。则图11所示并联共振电路的共振频率F0可以下列公式表示f0＝1/{2π(L·C)}图12为释义性地分别表示图11所示并联共振电路和线圈13的阻抗绝对值的频率特性说明图。在图12中，符号18表示并联共振电路的特性，符号19表示线圈13的单独特性。如图12所示，并联共振电路的阻抗的绝对值，在共振频率F0取得其尖峰值。尖峰值等于电阻值Rs。相对于此，若把频率设为f时线圈13单独的阻抗绝对值以2πfL表示。在共振频率F0中，并联共振电路的阻抗绝对值，比线圈13单独阻抗的绝对值大很多。因此可知，在导线路径中插入并联共振电路，将该共振电路的共振频率F0设定在要减少噪声频率的附近，即可有效减少该噪声。在图11所示的并联共振电路中，改变线圈13的电感L或者电容器4的电容值C至少其中之一，即可使共振频率F0改变。在并联共振电路中改变共振频F0的方法，可先在并联共振电路中使电容器14可交换，通过电容器14的交换，来改变电容器14的电容值的方法，简便易行。
这里，参照图13，说明图11所示并联共振电路中改变电容器14的电容值时，阻抗绝对值的频率特性的变化。在图13中，图11所示的并联共振电路中，表示五种情形下的特性无电容器14时，也就是只有线圈13单独存在时的情况；以及电容器14的电容值C分别为5pF、10pF、20pF、47pF、100pF时的特性。附带说明，电感L为2mH、电阻值Rs为20Ω。
从图13可知，如依图11所示的并联共振电路，在共振频率F0下，和只有线圈13单独存在的情况下比较，可使得阻抗的绝对值更大。例如，电容器14的电容值C为100pF的时候的并联共振电路中，和只有线圈13单独的情况下相比较，阻抗绝对值大约成为4倍。
此外，从图13可知，如依图11所示的并联共振电路，通过改变电容器14的电容值C，即可轻易控制共振频率F0。
另外在单独只有线圈13的情况下，为了在数百kHz左右的低频中获得足够大的阻抗绝对值，必须使得线圈13的电感L非常大，例如需要在20mH以上。相对于此，如依照图11所示的并联共振电路，在将线圈13的电感L维持在2mH左右之低的数值的同时，仍能在1MHz以下的低频中获得足够大的阻抗绝对值。这样，即可使线圈13缩小。
附带说明，因图11中的线圈13有浮游的线间电容存在，故即使只有线圈13，线圈13的电感L和线圈13的线圈电容，仍能让线圈13维持并联共振特性。但是，在此情形中，因为线圈13的线间电容值较小而使得共振频率提高，在1MHz以下的频率范围内较难获得较高的阻抗绝对值。
接着，参照图14到图19，说明包含并联共振电路的低频区域噪声降低电路10构造的6个例子。
图14所示的第1例的低频区域噪声降低电路10，具备经由导线3a、3b而连接于电子机器2上的两个端子21a、21b和连接于高频噪声降低电路80的端子81a、81b的两个端子22a、22b。端子21b和22b之间通过导线连接。低频噪声降低电路10还具有在端子21a、22a之间彼此并联连接的线圈23以及电容器24。线圈23具备磁芯23a和卷绕于此磁芯的线圈23b。线圈23以及电容器24构成并联共振电路。图14所示的低频噪声降低电路10可减低常模噪声。
图15所示的第2例的低频噪声降低电路10，与图14所示的电路同样地具备端子21a、21b、22a、22b。低频区域噪声降低电路10并且具备设于端子21a、21b和端子22a、22b之间的共模扼流线圈25。该共模扼流线圈25具有一个磁芯25a和卷绕于该磁芯25a上的两个线圈25b、25c。线圈25b一端连接于端子21a、另一端连接于端子22a。线圈25c一端连接于端子21b、另一端连接于端子22b。线圈25b、25c卷绕在磁芯25a上的方向，是常模电流流通于线圈25b、25c时，能使流于各线圈25b、25c上的电流所引起的磁芯25a的磁束能互相抵消的方向。低频区域噪声降低电路10并且具备能对线圈25c并联连接的电容器26。线圈25c和电容器26构成并联共振电路。图15所示的低频区域噪声降低电路10，减低共模噪声。此外，也可不使电容器26对线圈25c并联，而是对线圈25b并联连接亦可。
图16所示的第3例的低频区域噪声降低电路10，是在图15所示的电路中，加上对线圈25b并联连接的电容器27。电容器26、27的电容值相等。图16所示低频区域噪声降低电路10中，由共模扼流线圈25以及电容器26、27构成并联共振电路。该低频区域噪声降低电路10可减低共模噪声。
图17所示的第4四例的低频区域噪声降低电路10，是在图14所示电路中，在端子21b、22b之间加入互相并联连接的线圈33和电容器34。线圈33具有磁芯33a和卷绕于该磁芯33a上的线圈33b。在图17所示的低频区域噪声降低电路10中，线圈23和电容器24构成第1并联共振电路，线圈33和电容器34构成第2并联共振电路。图17所示的低频区域噪声降低电路10，可减低常模噪声以及共模噪声。
图18所示的第5例的低频区域噪声降低电路10，是在图14所示电路中，加入电容器41和共模扼流线圈45、电容器46。电容器41的一端连接于端子21a反面侧的线圈23和电容器24的连接点上，电容器41的另一端连接于端子21b。共模扼流线圈45具有一个磁芯45a和卷绕于该磁芯45a上的两线圈45b、45c。线圈45b一端连接于电容器41的一端，另一端连接于端子22a。线圈45c一端连接于电容器41的另一端，另一端连接于端子22b。线圈45b、45c卷绕在磁芯45a上的方向，是常模电流流通于线圈45b、45c时，能使流于各线圈45b、45c上的电流所引起的磁芯45a的磁束能互相抵消的方向。电容器46对线圈45c并联连接。此外，电容器46也可不对线圈45c并联，而对线圈45b并联连接亦可。而且，除了对线圈45c并联连接的电容器46之外，也可另设对线圈45b并联连接的电容器。
在图18所示的低频区域噪声降低电路10，线圈23和电容器24构成第1并联共振电路，线圈45c和电容器46构成第2并联共振电路。该低频区域噪声降低电路10，可由线圈23和电容器24构成的并联共振电路的电容器41来减低常模噪声，另由共模扼流线圈45和电容器46来减低共模噪声。
图19所示的第6例的低频区域噪声降低电路10，和图14同样具备端子21a、21b、22a、22b。低频区域噪声降低电路10并且具有一个磁芯51、和卷绕于该磁芯51上的第1线圈52和第2线圈53、以及设于第2线圈53两端之间的电容器54。第1线圈52的一端连接于端子21a、另一端连接于端子22a。第2线圈53以及电容器54构成并联共振电路。第1线圈52因为通过磁芯51而和第2线圈53进行磁耦合，故和上列并联共振电路一样具有并联共振特性。换句话说，第1线圈52的阻抗绝对值，是在上述并联共振电路的共振频率中取尖峰值。图19所示低频区域噪声降低电路10，可减低常模噪声。
在图19所示的低频区域噪声降低电路10中，第1线圈52因为有输送电力用的电流流通，故不能太多增加线圈52的圈数，并且线圈线的精细也不能太细。相对于此，第2线圈53因为不用于电力输送的电流流通，故不但可使线圈53的圈数更多，线圈53的粗细也可更细。因此，在图19所示的低频区域噪声降低电路10中，线圈53的电感值选择范围可以更宽，可设定共振频率的范围也是更广。
利用上述线圈53的特征，可使线圈53的圈数多达100圈以上，而线圈53的线间电容也能增大，而能省略电容器54。在此情形下，可由线圈53的电感和线圈53的线间电容以所定的共振频率来构成并联共振电路。
从图14到图19所示的各低频区域噪声降低电路10，都能减低包含并联共振电路的共振频率在内的频率范围中的噪声。共振频率可设定为例如1MHz以下的频率。此外，低频区域噪声降低电路10减低噪声的频率范围，设定为将电子机器2所产生噪声大小取尖峰值时的频率也包含在内。
图20是表示相对于具有图21所示噪声端子电压的频率特性的开关电源，连接有图14所示低频区域噪声降低电路10时的噪声端子电压的频率特性之一例。附带说明，在本例中，低频区域噪声降低电路10的共振频率设定为200kHz。将图20和图21做比较即可知，通过图14所示的低频区域噪声降低电路10，可更减低1MHz以下频率范围内的噪声。
如以上说明，本实施形态的噪声抑制电路1，在以高频区域噪声降低电路80减少高频范围的噪声的同时，也以低频区域噪声降低电路10减少低频范围的噪声。从而，如依该噪声抑制电路1，即可在广域频率范围内抑制噪声。
在本实施形态相关的噪声抑制电路1中，低频区域噪声降低电路10包含并联共振电路的时候，可通过改变并联共振电路中的线圈电感和电容值其中至少一项，而能轻易改变共振频率。因此，低频区域噪声降低电路10减少噪声的频率范围，可轻易和所希望减少噪声的频率范围相吻合。
此外，在本实施形态中，低频区域噪声降低电路10和高频区域噪声降低电路80，可容纳于用作高频区域噪声降低电路80接地功能的框体5内，高频区域噪声降低电路80也可配置于比低频区域噪声降低电路10更接近框体5的位置。在此情形下，在高频区域噪声降低电路80中，可以短线路连接接地的部分、和作为接地的框体5。这样一来，高频区域噪声降低电路80中对接地的阻抗即可减少。
附带说明，本发明并不限定于上述实施形态，可能有种种不同的变化。例如，在本发明中高频区域噪声降低电路80的结构，并不限定为图2所示结构。例如，设置两组由反相信号产生电路85以及阻抗元件88所组成的路径，可让电容器84a和电容器86a连接于其中一组路径，而让电容器84b和电容器86b连接于另一组路径。如依该结构的高频区域噪声降低电路80，即可减少常模噪声和共模噪声。
如以上所述，在本发明的噪声抑制电路中，在以第1噪声降低电路来减少第1频率范围内的噪声的同时，也以第2噪声降低电路来减少包含有比第1频率范围内的频率更低的频率的第2频率范围内的噪声。因此，如依本发明，可在广域频率范围内抑制噪声。
此外，本发明的噪声抑制电路中，第2噪声降低电路，包含在所规定共振频率下共振的并联共振电路，也可在包含共振频率的频率范围内减少噪声。在此情形下，使第2噪声降低电路减少噪声的频率范围，可以更轻易符合所希望减低噪声的频率范围。
基于以上说明，本发明种种形态和变形例都明显证明确实能够实施。因此，在本发明的权利要求范围内，即使采用上述最佳实施形态之外的型态，也可实施本发明。
权利要求
1.一种噪声抑制电路，插入于连接在噪声发生源上的两条导线路径中，抑制通过所述噪声发生源所产生并传导于所述导线上的噪声，其特征在于，具备主要用来减少第1频率范围内噪声的第1噪声降低电路；以及主要用来减少包含比所述第1频率范围内频率低的频率的第2频率范围内的噪声的第2噪声降低电路，其中，第1噪声降低电路具有检测装置，配置于所述导线上的规定位置，用来检测传导于所述导线上的噪声；反相信号产生装置，用来产生和所述检测装置所检测出的噪声反相的反相信号；以及噪声抵消装置，配置在所述导线、和所述检测装置不同的位置上，对所述导线注入由所述反相信号产生装置所产生的反相信号，抵消导线上的噪声。
2.如权利要求1的噪声抑制电路，其特征在于，所述第1噪声降低电路，能够减低共模噪声。
3.如权利要求1的噪声抑制电路，其特征在于，所述第2噪声降低电路，能够减低常模噪声。
4.如权利要求1的噪声抑制电路，其特征在于，所述第2噪声降低电路，包含在规定共振频率下共振的并联共振电路，能够减低包含所述共振频率的频率范围内的噪声。
5.如权利要求4的噪声抑制电路，其特征在于，所述第2噪声降低电路所减低噪声的频率范围，设定为将所述噪声发生源所产生的噪声的大小取其尖峰值时的频率包含在内。
6.如权利要求4的噪声抑制电路，其特征在于，所述第2噪声降低电路，具有插入其中一导线路径中的线圈、以及对所述线圈并联连接的电容器，所述线圈和电容器构成并联共振电路。
7.如权利要求4的噪声抑制电路，其特征在于，所述第2噪声降低电路，具有一个磁芯、和卷绕在所述磁芯上的两个线圈、以及对其中的一线圈并联连接的电容器，其中的一线圈插入于一导线路径中，另一线圈插入另一导线路径中，由所述的一线圈以及电容器构成并联共振电路。
8.如权利要求4的噪声抑制电路，其特征在于，所述第2噪声减低电路，具有插入其中一条导线路径中的第1线圈、对所述第1线圈并联连接的第1电容器、插入另一条导线路径中的第2线圈、以及对所述第2线圈并联连接的第2电容器，其中所述第1线圈和第1电容器构成第1并联共振电路，而所述第2线圈和第2电容器构成第2并联共振电路。
9.如权利要求4的噪声抑制电路，其特征在于，所述第2噪声降低电路，具有插入其中一条导线路径中的线圈、对所述线圈并联连接的第1电容器、一个磁芯、和卷绕在所述磁芯上的两个线圈、以及对其中的一线圈并联连接的第2电容器，其中的一线圈插入于一导线路径中，另一线圈插入另一导线路径中，由所述线圈以及第1电容器构成第1并联共振电路，而所述另一线圈以及第2电容器构成第2并联共振电路。
10.如权利要求4的噪声抑制电路，其特征在于，所述第2噪声降低电路，具有一个磁芯、和卷绕在所述磁芯上的第1线圈和第2线圈、以及设在所述第2线圈两端之间的电容器，其中第1线圈插入于一导线路径中，而所述第2线圈和电容器构成并联共振电路。
11.如权利要求4的噪声抑制电路，其特征在于，所述第2噪声降低电路，具有一个磁芯、和卷绕在所述磁芯上的第1线圈和第2线圈，其中第1线圈插入于一导线路径中，而所述第2线圈，构成由根据第2线圈的电感和第2线圈的线间电容值所确定的共振频率而共振的并联共振电路。
12.如权利要求4的噪声抑制电路，其特征在于，所述共振频率在1MHz以下。
全文摘要
噪声抑制电路(1)抑制通过电子机器发生并在导线(3a，3b)上传播的噪声。噪声抑制电路(1)具有低频噪声降低电路(10)和高频噪声降低电路(80)。低频噪声降低电路(10)经导线(3a，3b)连接于电子机器(2)。高频噪声降低电路(80)相对于低频噪声降低电路(10)串联连接，并且连接于电源线(4)的导线(4a，4b)，具有用于检测传播于导线(3a，3b)的共模噪声的检测电路，发生与该检测电路检测出的噪声的反相信号的反相信号发生电路，对(3a，3b)导线注入由反相信号发生电路发生的反相信号的注入电路。
文档编号H02M1/12GK1656675SQ0381157
公开日2005年8月17日 申请日期2003年5月19日 优先权日2002年5月20日
发明者和崎贤, 斋藤义广 申请人:Tdk株式会社