專利名稱：噪聲抑制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及抑制在導(dǎo)電線上傳輸?shù)脑肼暤脑肼曇种齐娐贰?br> 背景技術(shù)：
開關(guān)電源、逆變器、照明設(shè)備的點亮電路等的電力電子設(shè)備具有進行電力變換的電力變換電路。電力變換電路具有將直流變換成矩形波的交流的開關(guān)電路。因此，電力變換電路中發(fā)生與開關(guān)電路的開關(guān)頻率相等的頻率的波紋電壓或伴隨開關(guān)電路的開關(guān)操作的噪聲。該波紋電壓或噪聲對其它設(shè)備產(chǎn)生負面影響。因此在電力變換電路與其它設(shè)備或線路之間，需要設(shè)置減小波紋電壓或噪聲的部件。
作為減小波紋電壓或噪聲的部件，往往使用包含電感元件(電感器)和電容器的濾波器，所謂LC濾波器。LC濾波器除了各含一個電感元件和電容器的濾波器以外，還有T型濾波器、π型濾波器等。另外，電磁干擾(EMI)對策用的一般的噪聲濾波器也是LC濾波器的其中之一。一般的EMI濾波器是通過組合共模扼流圈、常模扼流圈、X電容、Y電容等的分立元件來構(gòu)成。
最近，作為建立家庭內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)時使用的通信技術(shù)，電力線通信被認為有希望，并進行其開發(fā)。電力線通信是在電力線上疊加高頻信號進行的通信。在該電力線通信中，由與電力線連接的各種電氣/電子設(shè)備的動作而在電力線上發(fā)生噪聲，由此導(dǎo)致出錯率增加等的通信質(zhì)量的下降。因此，需要減小電力線上的噪聲的部件。另外，在電力線通信中需要阻止室內(nèi)電力線上的通信信號泄漏到室外電力線。作為這種減小電力線上的噪聲或者阻止室內(nèi)電力線上的通信信號泄漏到室外電力線的部件，也采用LC濾波器。
再有，在2根導(dǎo)電線上傳輸?shù)脑肼曈性?根導(dǎo)電線之間產(chǎn)生電位差的常模(差模differential mode)噪聲和在2根導(dǎo)電線上以相同相位傳輸?shù)墓材Ｔ肼暋?br> 在日本特開平9-102723號公報中記載了使用變壓器的線性濾波器。該線性濾波器具備變壓器和濾波電路。變壓器的二次線圈插入傳送從交流電源供到負載的電力的2根導(dǎo)電線中的一根導(dǎo)電線。濾波電路的2個輸入端與交流電源的兩端連接，濾波電路的2個輸出端與變壓器的一次線圈的兩端連接。該線性濾波器中，通過濾波電路，從電源電壓抽出噪聲分量，并通過將該噪聲分量供給變壓器的一次線圈，使得在被插入變壓器的二次線圈的導(dǎo)電線上從電源電壓減去噪聲分量。該線性濾波器減小常模噪聲。
在日本特開平5-121988號公報(

圖1)中記載了由3個阻抗元件構(gòu)成的低通濾波器。該低通濾波器具備在2根導(dǎo)電線中的一根導(dǎo)電線串聯(lián)地插入的2個高阻抗元件和其一端連接在2個高阻抗元件之間且另一端連接在2根導(dǎo)電線中的另一根導(dǎo)電線的低阻抗元件。2個高阻抗元件分別由線圈和電阻的并聯(lián)電路構(gòu)成，低阻抗元件由電容器構(gòu)成。該低通濾波器減小常模噪聲。
在日本特許第2784783號公報(圖6)中記載了減小常模噪聲的常模噪聲用濾波電路和減小共模噪聲的共模噪聲用濾波電路。常模噪聲用濾波電路由分別插入2根導(dǎo)電線的2個線圈和連接各線圈的線圈中途的電容器構(gòu)成。共模噪聲用濾波電路由分別插入2根導(dǎo)電線的2個線圈和在各線圈的線圈中途與地之間設(shè)置的2個電容器構(gòu)成。
在傳統(tǒng)的LC濾波器具有由電感和電容確定的固有諧振頻率，存在只能在狹窄的頻率范圍內(nèi)獲得所希望的衰減量的問題。
另外，插入電力傳送用的導(dǎo)電線的濾波器要求在有電力傳送用的電流流過的狀態(tài)下獲得所希望的特性以及應(yīng)對溫度上升的對策。因此，通常在電力變換電路用的濾波器的電感元件中，磁芯使用帶間隙的鐵氧體磁芯。但是，在這種電感元件中，其特性近似空心的電感元件的特性，因此存在實現(xiàn)所希望的特性會使電感元件大型化的問題。
在日本特開平9-102723號公報中記載的線性濾波器中，變壓器的耦合系數(shù)為1，而且如果濾波電路不影響線性濾波器，理論上可完全除去噪聲分量。但是，實際上變壓器的耦合系數(shù)不可能為1，隨著耦合系數(shù)的下降，衰減特性惡化。特別是用電容器構(gòu)成濾波電路時，由該電容器和變壓器的一次線圈構(gòu)成串聯(lián)諧振電路。因此包含該電容器和變壓器的一次線圈的信號路徑的阻抗僅在串聯(lián)諧振電路的諧振頻率附近的狹窄的頻率范圍內(nèi)變小。結(jié)果，該線性濾波器中只能在狹窄的頻率范圍內(nèi)除去噪聲分量。由此，實際構(gòu)成的線性濾波器中存在不能在廣泛的頻率范圍內(nèi)有效地除去噪聲分量的問題。
另外，在日本特開平5-121988號公報(圖1)中記載的低通濾波器，還有日本特許第2784783號公報(圖6)中記載的濾波電路，由于減小噪聲的原理與傳統(tǒng)的LC濾波器相同，存在與傳統(tǒng)的LC濾波器相同的問題。
在各國往往對從電子設(shè)備經(jīng)由交流電源線釋放到外部的噪聲即噪音端子電壓規(guī)定各種標(biāo)準(zhǔn)。例如，在CISPR(國際無線干擾特別委員會)的規(guī)格中，噪音端子電壓的規(guī)格設(shè)定為150kHz～30MHz的頻率范圍。在這樣寬的頻率范圍內(nèi)減小噪聲時，特別是關(guān)于減小1MHz以下的低頻率范圍的噪聲，發(fā)生如下問題。即，在1MHz以下的低頻率范圍，線圈的阻抗的絕對值在線圈的電感為L、頻率為f時，表現(xiàn)為2πfL。因而，一般在減小1MHz以下的低頻率范圍的噪聲時，需要包含具有大電感的線圈的濾波器。結(jié)果，使得濾波器大型化。
發(fā)明的公開本發(fā)明鑒于上述問題構(gòu)思而成，其目的在于提供可在寬的頻率范圍內(nèi)抑制噪聲，且可小型化的噪聲抑制電路。
本發(fā)明第一方面的噪聲抑制電路，抑制用第一和第二導(dǎo)電線傳送并在這些導(dǎo)電線之間產(chǎn)生電位差的常模噪聲，其中包括第一和第二電感器，串聯(lián)地插入所述第一導(dǎo)電線且互相磁耦合；串聯(lián)電路，由串聯(lián)的第三電感器和第一電容器構(gòu)成，其一端連接在第一電感器和第二電感器之間，另一端與第二導(dǎo)電線連接。并且，第一和第二電感器的耦合系數(shù)k小于1，且以耦合系數(shù)k小于1為條件設(shè)定第三電感器的電感值，以獲得所希望的噪聲衰減特性。
在本發(fā)明第一方面的噪聲抑制電路中，第一和第二電感器互相電磁耦合。第一和第二電感器可分別用線圈形成，也可用單一線圈形成。用單一線圈形成的場合，例如在單一線圈的中途設(shè)置連接點，可設(shè)從該線圈的一個端部到連接點為第一電感器、從線圈的另一端部到連接點為第二電感器。該連接點與串聯(lián)電路的一端連接。另外，在本發(fā)明第一方面的噪聲抑制電路中，第一和第二電感器的電感可為同一值。將第一和第二電感器用單一線圈形成的場合，例如在單一線圈的中點設(shè)置上述連接點，從而能夠使各電感相等。
這里，串聯(lián)電路的一端與第一和第二電感器連接的連接部分稱為第一端部，與第二導(dǎo)電線連接的另一端的連接部分稱為第二端部。另外，第一電感器中與上述第一端部相反側(cè)的端部稱為第一電感器的一個端部，第一電感器中上述第一端部側(cè)的端部稱為第一電感器的另一端部。另外，第二電感器中上述第一端部側(cè)的端部稱為第二電感器的一個端部，第二電感器中與上述第一端部相反側(cè)的端部稱為第二電感器的另一端部。
在本發(fā)明第一方面的噪聲抑制電路中，若在第一電感器的一個端部和第二導(dǎo)電線中上述第二端部之間施加常模電壓，則該電壓通過第一電感器和串聯(lián)電路分壓，在第一電感器的兩端之間和串聯(lián)電路的兩端之間分別發(fā)生同一方向的預(yù)定電壓。第一電感器和第二電感器互相電磁耦合，因此響應(yīng)在第一電感器的兩端之間發(fā)生的電壓，在第二電感器的兩端之間發(fā)生預(yù)定電壓。這里，串聯(lián)電路的一端連接在第一電感器和第二電感器之間，因此在第二電感器的兩端之間發(fā)生的電壓方向成為在串聯(lián)電路的兩端之間發(fā)生的電壓方向的相反方向，它們的電壓互相抵消。結(jié)果，第二電感器的另一端部和上述第二端部之間的電壓小于施加在第一電感器的一個端部與上述第二端部之間的電壓。
另外，在本發(fā)明第一方面的噪聲抑制電路中，當(dāng)?shù)诙姼衅鞯牧硪欢瞬亢偷诙?dǎo)電線上的上述第二端部之間施加了常模電壓時，也與上述的說明相同，第一電感器的一個端部和上述第二端部之間的電壓小于施加在第二電感器的另一端部與上述第二端部之間的電壓。
這里，在本發(fā)明第一方面的噪聲抑制電路中，以耦合系數(shù)k小于1為條件，設(shè)定第三電感器的電感值，以獲得所希望的噪聲衰減特性，因此例如關(guān)于噪聲的衰減量的頻率特性，得到與理想狀態(tài)大致相同的特性，或者類似傾向的特性，或者局部比理想狀態(tài)優(yōu)異的特性。這里，理想狀態(tài)指的是假設(shè)耦合系數(shù)k＝1，實現(xiàn)各電感L1～L3的值的最優(yōu)化的狀態(tài)。例如是指將L1、L2均設(shè)為相同值L0，L3也設(shè)為相同值L0的狀態(tài)。
本發(fā)明第一方面的噪聲抑制電路中，特別是，在設(shè)第三電感器的電感L3滿足以下條件時，噪聲的衰減量的頻率特性得到與理想狀態(tài)大致相同的特性。
L3＝k(L1·L2)1/2(1)(其中，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感)特別是，在設(shè)第三電感器的電感L3滿足以下條件時，噪聲的衰減量的頻率特性得到理想狀態(tài)時沒有的諧振點。從而，在比截止頻率高的頻率區(qū)域中局部產(chǎn)生比理想狀態(tài)時衰減特性好的區(qū)域。
L3＞k(L1·L2)1/2，且L3≤(L1+M)(L2+M)/(L1+L2+2M)+M(2)(其中，M＝k(L1·L2)1/2，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感)
特別是，在設(shè)第三電感器的電感L3滿足以下條件時，噪聲的衰減量的頻率特性得到與理想狀態(tài)時類似傾向的特性。
L3＜k(L1·L2)1/2，且L3≥0.9k(L1·L2)1/2(3)(其中，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感)本發(fā)明第二方面的噪聲抑制電路，抑制用第一和第二導(dǎo)電線傳送并在這些導(dǎo)電線之間產(chǎn)生電位差的常模噪聲，其中包括第一和第二電感器，串聯(lián)地插入所述第一導(dǎo)電線且互相磁耦合；串聯(lián)電路，由串聯(lián)的第三電感器和第一電容器構(gòu)成；第四和第五電感器，串聯(lián)地插入第二導(dǎo)電線且互相磁耦合，串聯(lián)電路的一端連接在第一電感器和第二電感器之間，另一端連接在第四電感器和第五電感器之間。并且，第一和第二電感器的耦合系數(shù)k1和第四和第五電感器的耦合系數(shù)k2小于1，且以耦合系數(shù)k1、k2小于1為條件設(shè)定第三電感器的電感值，以獲得所希望的噪聲衰減特性。
在本發(fā)明第二方面的噪聲抑制電路中，第一和第二電感器與上述第一方面的噪聲抑制電路相同，互相電磁耦合，可分別由線圈形成，也可由單一線圈形成。第四和第五電感器也可同樣地構(gòu)成。在用單一線圈形成第四和第五電感器時，例如，在單一線圈的中途設(shè)置連接點，將從該線圈的一個端部到連接點設(shè)為第四電感器、從線圈的另一端部到連接點設(shè)為第五電感器即可。該連接點與串聯(lián)電路的另一端連接。在本發(fā)明第二方面的噪聲抑制電路中，第四和第五電感器的電感可為同一值。用單一線圈形成第四和第五電感器時，例如在單一線圈的中點設(shè)置上述連接點，從而可使各電感相等。
這里，將串聯(lián)電路的一端與第一和第二電感器連接的連接部分稱為第一端部、與第四和第五電感器連接的另一端的連接部分稱為第二端部。另外，將第一電感器的上述第一端部的相反側(cè)的端部稱為第一電感器的一個端部、第一電感器的上述第一端部側(cè)的端部稱為第一電感器的另一端部。另外，將第二電感器的上述第一端部側(cè)的端部稱為第二電感器的一個端部、第二電感器的上述第一端部的相反側(cè)的端部稱為第二電感器的另一端部。另外，將第四電感器的上述第二端部的相反側(cè)的端部稱為第四電感器的一個端部、第四電感器的上述第二端部側(cè)的端部稱為第四電感器的另一端部。另外，將第五電感器的上述第二端部側(cè)的端部稱為第五電感器的一個端部、第五電感器的上述第二端部的相反側(cè)的端部稱為第五電感器的另一端部。
在本發(fā)明第二方面的噪聲抑制電路中，若在第一電感器的一個端部和第四電感器的一個端部之間施加常模電壓，則該電壓通過第一電感器、串聯(lián)電路和第四電感器分壓，在第一電感器的兩端之間、串聯(lián)電路的兩端之間及第四電感器的兩端之間分別發(fā)生預(yù)定電壓。由于第一電感器和第二電感器互相電磁耦合，響應(yīng)在第一電感器的兩端之間發(fā)生的電壓，在第二電感器的兩端之間發(fā)生預(yù)定電壓。同樣地，由于第四電感器和第五電感器互相電磁耦合，響應(yīng)在第四電感器的兩端之間發(fā)生的電壓，在第五電感器的兩端之間發(fā)生預(yù)定電壓。這里，串聯(lián)電路的一端連接在第一電感器和第二電感器之間，而且另一端連接在第四電感器和第五電感器之間，因此在第二電感器的兩端之間發(fā)生的電壓方向與在第五電感器的兩端之間發(fā)生的電壓方向，成為在串聯(lián)電路的兩端之間發(fā)生的電壓方向的相反方向，這些電壓互相抵消。結(jié)果，第二電感器的另一端部和第五電感器的另一端部之間的電壓小于施加在第一電感器的一個端部和第四電感器的一個端部之間的電壓。
另外，在本發(fā)明第二方面的噪聲抑制電路中，在第二電感器的另一端部與第五電感器的另一端部之間施加了常模電壓時，也與上述的說明相同，第一電感器的一個端部和第四電感器的一個端部之間的電壓小于施加在第二電感器的另一端部與第五電感器的另一端部之間的電壓。
這里，在本發(fā)明第二方面的噪聲抑制電路中，以耦合系數(shù)k1、k2小于1為條件，設(shè)定第三電感器的電感值，以獲得所希望的噪聲衰減特性，因此關(guān)于噪聲的衰減量的頻率特性，例如得到與理想狀態(tài)大致相同的特性，或者類似傾向的特性，或者局部比理想狀態(tài)優(yōu)異的特性。這里，理想狀態(tài)指的是假設(shè)耦合系數(shù)k1＝1、k2＝1，實現(xiàn)各電感L1～L5的值的最優(yōu)化的狀態(tài)。例如是指將L1、L2及L4、L5均設(shè)為相同值L0，L3設(shè)為L0的2倍值時的狀態(tài)。
在本發(fā)明第二方面的噪聲抑制電路中，特別是，在設(shè)第三電感器的電感L3滿足以下條件時，噪聲的衰減量的頻率特性得到與理想狀態(tài)大致相同的特性。
L3＝M1+M2，且M1＝k1(L1·L2)1/2(4-1)M2＝k2(L4·L5)1/2(4-2)(其中，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感，L4第四電感器的電感，L5第五電感器的電感)特別是，在設(shè)第三電感器的電感L3滿足以下條件時，噪聲的衰減量的頻率特性得到理想狀態(tài)時沒有的諧振點。從而，在比諧振點高的頻率區(qū)域局部產(chǎn)生比理想狀態(tài)時衰減特性好的區(qū)域。
L3＞M1+M2，且L3≤(L1+L4+M1+M2)(L2+L5+M1+M2)/{L1+L2+L4+L5+2(M1+M2)}+M1+M2 (5)(其中，M1＝k1(L1·L2)1/2，M2＝k2(L4·L5)1/2，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感，L4第四電感器的電感，L5第五電感器的電感)特別是，在設(shè)第三電感器的電感L3滿足以下條件時，噪聲的衰減量的頻率特性得到與理想狀態(tài)時類似傾向的特性。
L3＜M1+M2，且L3≥0.9(M1+M2) (6)(其中，M1＝k1(L1·L2)1/2，M2＝k2(L4·L5)1/2，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感，L4第四電感器的電感，L5第五電感器的電感)本發(fā)明第三方面的噪聲抑制電路，抑制用第一和第二導(dǎo)電線傳送并在這些導(dǎo)電線之間產(chǎn)生電位差的常模噪聲，其中包括第一和第二電感器，串聯(lián)地插入所述第一導(dǎo)電線且互相磁耦合；串聯(lián)電路，由串聯(lián)的第三電感器和第一電容器構(gòu)成；第四和第五電感器，串聯(lián)地插入第二導(dǎo)電線，且與第一和第二電感器一起互相磁耦合，串聯(lián)電路的一端連接在第一電感器和第二電感器之間，另一端連接在第四電感器和第五電感器之間。并且，第一和第二電感器的耦合系數(shù)k1、第四和第五電感器的耦合系數(shù)k2、第一和第四電感器的耦合系數(shù)k3、第二和第五電感器的耦合系數(shù)k4、第一和第五電感器的耦合系數(shù)k5及第二和第四電感器的耦合系數(shù)k6均小于1，且以耦合系數(shù)k1、k2、k3、k4、k5及k6均小于1為條件，設(shè)定第三電感器的電感值，以獲得所希望的噪聲衰減特性。
雖然本發(fā)明第三方面的噪聲抑制電路的不同點在于第一導(dǎo)電線上的第一和第二電感器與第二導(dǎo)電線上的第四和第五電感器互相磁耦合，但噪聲抑制的基本操作與上述第二方面的噪聲抑制電路相同。
在該第三方面的噪聲抑制電路中，以耦合系數(shù)k1、k2、k3、k4、k5用k6均小于1為條件，設(shè)定第三電感器的電感值，以獲得所希望的噪聲衰減特性，因此關(guān)于噪聲的衰減量的頻率特性，例如得到與理想狀態(tài)大致相同的特性，或者類似傾向的特性，或者局部比理想狀態(tài)優(yōu)異的特性。這里，理想狀態(tài)指的是假設(shè)耦合系數(shù)k1～k6＝1，實現(xiàn)各電感L1～L5的值的最優(yōu)化的狀態(tài)。例如是指將L1、L2及L4、L5均設(shè)為相同值L0，L3設(shè)為L0的4倍值時的狀態(tài)。
本發(fā)明第三方面的噪聲抑制電路中，特別是，在設(shè)第三電感器的電感L3滿足以下條件時，噪聲的衰減量的頻率特性得到與理想狀態(tài)大致相同的特性。
L3＝M1+M2+M5+M6，且
M1＝k1(L1·L2)1/2(7-1)M2＝k2(L4·L5)1/2(7-2)M5＝k5(L1·L5)1/2(7-3)M6＝k6(L2·L4)1/2(7-4)(其中，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感，L4第四電感器的電感，L5第五電感器的電感)特別是，在設(shè)第三電感器的電感L3滿足以下條件時，噪聲的衰減量的頻率特性得到理想狀態(tài)時沒有的諧振點。從而，在比諧振點高的頻率區(qū)域局部產(chǎn)生比理想狀態(tài)時衰減特性好的區(qū)域。
L3＞M1+M2+M5+M6，且L3≤(L1+L4+M1+M2+2M3+M5+M6)(L2+L5+M1+M2+2M4+M5+M6)/{L1+L2+L4+L5+2(M1+M2+M3+M4+M5+M6)}+M1+M2+M5+M6 (8)(其中，M1＝k1(L1·L2)1/2，M2＝k2(L4·L5)1/2，M5＝k5(L1·L5)1/2，M6＝k6(L2·L4)1/2，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感，L4第四電感器的電感，L5第五電感器的電感)特別是，在設(shè)第三電感器的電感L3滿足以下條件時，噪聲的衰減量的頻率特性得到與理想狀態(tài)時類似傾向的特性。
L3＜M1+M2+M5+M6，且L3≥0.9(M1+M2+M5+M6) (9)(其中，M1＝k1(L1·L2)1/2，M2＝k2(L4·L5)1/2，M5＝k5(L1·L5)1/2，M6＝k6(L2·L4)1/2，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感，L4第四電感器的電感，L5第五電感器的電感)再有，各方面的噪聲抑制電路中，作為第一導(dǎo)電線、第二導(dǎo)電線的例，除了有單相2線式電力線中的各導(dǎo)電線以外，還有現(xiàn)在往往用于電力供給的單相3線式電力線的3線中的2線。
依據(jù)本發(fā)明各方面的噪聲抑制電路，可在寬的頻率范圍抑制噪聲，且可小型化。特別是，以耦合系數(shù)小于1為條件，將串聯(lián)電路中的電感L3設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹?，因此關(guān)于噪聲的衰減量的頻率特性，例如得到與理想狀態(tài)大致相同的特性，或者類似傾向的特性，或者局部比理想狀態(tài)時優(yōu)異的特性。
附圖的簡單說明圖1A是本發(fā)明實施例1的噪聲抑制電路的第一結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖1B是本發(fā)明實施例1的噪聲抑制電路的第二結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖2是第一和第二電感器的實際結(jié)構(gòu)例的示圖。
圖3是用以求出本發(fā)明實施例1的噪聲抑制電路的特性的第一模擬用的電路結(jié)構(gòu)示圖。
圖4是第一模擬結(jié)果的特性圖。
圖5是用以求出本發(fā)明實施例1的噪聲抑制電路的特性的第二模擬用的電路結(jié)構(gòu)示圖。
圖6是第二模擬結(jié)果的特性圖。
圖7是用以求出本發(fā)明實施例1的噪聲抑制電路的特性的第三模擬用的電路結(jié)構(gòu)示圖。
圖8是第三模擬結(jié)果的特性圖。
圖9A是本發(fā)明實施例2的噪聲抑制電路的第一結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖9B是本發(fā)明實施例2的噪聲抑制電路的第二結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖10是第一和第二電感器以及第五和第六的電感器的實際結(jié)構(gòu)例的示圖。
圖11A是本發(fā)明實施例2的噪聲抑制電路第一變形例的電路圖。
圖11B是本發(fā)明實施例2的噪聲抑制電路第二變形例的電路圖。
圖12是用以求出本發(fā)明實施例2的噪聲抑制電路的特性的模擬用的電路結(jié)構(gòu)示圖。
圖13是本發(fā)明實施例2的噪聲抑制電路中的衰減特性的模擬結(jié)果的特性圖。
圖14是對于耦合系數(shù)的測定方法的說明圖。
圖15A是本發(fā)明實施例3的噪聲抑制電路第一結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖15B是本發(fā)明實施例3的噪聲抑制電路第二結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖16是對本發(fā)明實施例3的噪聲抑制電路中的各電感器間的耦合系數(shù)的說明圖。
圖17是表示本發(fā)明實施例3的噪聲抑制電路的衰減特性的模擬結(jié)果的特性圖。
圖18是表示圖17的模擬用噪聲抑制電路的等效電路的電路圖。
本發(fā)明的最佳實施方式以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明實施方式。
實施例1首先，就本發(fā)明實施例1的噪聲抑制電路進行說明。本實施例的噪聲抑制電路是抑制通過2根導(dǎo)電線傳送并在這些導(dǎo)電線之間產(chǎn)生電位差的常模(差模)噪聲的電路。
圖1A、1B示出本實施例的噪聲抑制電路的第一和第二結(jié)構(gòu)例。該噪聲抑制電路包括一對端子1a、1b；另一對端子2a、2b；連接端子1a、2a之間的第一導(dǎo)電線3；以及連接端子1b、2b之間的第二導(dǎo)電線4。噪聲抑制電路還具備串聯(lián)地插入第一導(dǎo)電線3的第一和第二電感器51、52。噪聲抑制電路還具備由串聯(lián)的第三電感器53和第一電容器14構(gòu)成的串聯(lián)電路15。串聯(lián)電路15的一端連接在第一電感器51和第二電感器52之間，另一端與第二導(dǎo)電線4連接。
這里，將串聯(lián)電路15的一端與第一和第二電感器51、52連接的連接部分稱為第一端部P1，與第二導(dǎo)電線4連接的另一端的連接部分稱為第二端部P2。另外，將第一電感器51的第一端部P1的相反側(cè)的端部稱為第一電感器51的一個端部，第一電感器51的第一端部P1側(cè)稱為第一電感器51的另一端部。另外，將第二電感器52的第一端部P1側(cè)稱為第二電感器52的一個端部，第二電感器52的第一端部P1的相反側(cè)的端部稱為第二電感器52的另一端部。
在串聯(lián)電路15中，第三電感器53設(shè)有繞在磁芯13b的線圈13a。串聯(lián)電路15中，第一電容器14作為使頻率在預(yù)定值以上的常模信號通過的高通濾波器起作用。
再有，在串聯(lián)電路15內(nèi)，第三電感器53和第一電容器14的位置關(guān)系并無特別地限定。圖1A是第三電感器53和第一電容器14中第三電感器53配置在靠近第一端部P1的位置、第一電容器14配置在靠近第二端部P2的位置的結(jié)構(gòu)例。圖1B是相反地第一電容器14配置在靠近第一端部P1的位置、第三電感器53配置在靠近第二端部P2的位置的結(jié)構(gòu)例。
第一和第二電感器51、52互相電磁耦合。第一電感器51設(shè)有繞在磁芯12a的線圈11a。第二電感器52設(shè)有繞在磁芯12b的線圈11b。另外，圖中各線圈上標(biāo)記的黑圓點表示該線圈的極性、卷繞方向。如圖所示，第一和第二電感器51、52的極性為同一方向。
第一和第二電感器51、52可這樣分別由線圈11a、11b形成，如圖2所示，也可由單一線圈11形成。線圈11卷繞在磁芯12。另外，圖2中省略了第一和第二電感器51、52以外的電路的圖示。
用單一線圈形成第一和第二電感器51、52時，如圖2所示，例如可在單一線圈11的中途設(shè)置連接點(第一端部P1)，從該線圈11的一個端部到連接點的線圈11a作為第一電感器51。同樣地，可將從線圈11的另一端部到連接點的線圈11b作為第二電感器52。在該連接點上連接串聯(lián)電路15的一端。
第一和第二電感器51、52的電感最好為同一值。當(dāng)用單一線圈11形成第一和第二電感器51、52時，例如通過在單一線圈11的中點設(shè)置上述連接點，能夠使各電感相等。
這里，如上所述，第一和第二電感器51、52互相電磁耦合，其耦合系數(shù)k理想為1。但是，實際上不能實現(xiàn)耦合系數(shù)為1，即使耦合狀態(tài)比較良好狀態(tài)，也為0.998等的值。而且，芯的材料、匝數(shù)、卷繞方式等影響耦合系數(shù)，在耦合狀態(tài)較差時會下降至0.4左右。例如匝數(shù)越少，耦合系數(shù)就越容易變小。另外，磁芯的導(dǎo)磁率越小，耦合系數(shù)就越容易變小。這時，若將耦合系數(shù)看作1而確定各電路元件的值，則發(fā)生不能得到當(dāng)初期待的衰減量的問題。
因而各電路元件的值最好根據(jù)實際耦合系數(shù)的值來確定。在本實施例的噪聲抑制電路中，考慮到第一和第二電感器51、52的耦合系數(shù)k的值實際上小于1的情況，特別以耦合系數(shù)k小于1為條件，根據(jù)實際耦合系數(shù)k的值對應(yīng)的值設(shè)定第三電感器53的電感L3，以獲得所希望的噪聲衰減特性。另外，對于耦合系數(shù)的下降導(dǎo)致的衰減特性的變化及考慮了該變化的電感L3的值的確定方法，將在后面詳述。
接著，就本實施例的噪聲抑制電路的作用進行說明。這里基于圖1A的結(jié)構(gòu)例進行說明。首先，如圖1A所示，就在端子1a、1b之間施加了常模的電壓Vi的場合進行說明。此時，在第一電感器51的一個端部和第二端部P2之間被施加電壓Vi。該電壓Vi通過第一電感器51和串聯(lián)電路15分壓，在第一電感器51的兩端之間和串聯(lián)電路15的兩端之間分別發(fā)生同一方向的預(yù)定電壓。另外，圖中的箭頭表示其前端為高電位。由于第一電感器51和第二電感器52互相電磁耦合，響應(yīng)在第一電感器51的兩端之間發(fā)生的電壓，在第二電感器52的兩端之間發(fā)生預(yù)定電壓。這里，由于串聯(lián)電路15的一端連接在第一電感器51和第二電感器52之間，在第二電感器52的兩端之間發(fā)生的電壓方向與在串聯(lián)電路15的兩端之間發(fā)生的電壓方向相反，這些電壓互相抵消。結(jié)果，第二電感器52的另一端部和第二端部P2之間的電壓，即端子2a、2b之間的電壓Vo小于施加在第一電感器51的一個端部和第二端部P2之間的電壓Vi。
另外，本實施例中，在端子2a、2b之間施加了常模電壓的場合也與上述的說明相同，端子1a、1b之間的電壓小于施加在端子2a、2b之間的電壓。這樣，依據(jù)本實施例的噪聲抑制電路，在端子1a、1b施加了常模噪聲與在端子2a、2b施加了常模噪聲的任一場合，都能抑制常模噪聲。
接著，特別是對理想狀態(tài)下的作用進行說明。這里，本實施例的噪聲抑制電路中，理想狀態(tài)指的是假定第一和第二電感器51、52的耦合系數(shù)k＝1，實現(xiàn)各元件值的最優(yōu)化的狀態(tài)。這里特別將第一和第二電感器51、52的電感L1、L2均設(shè)為相同值L0，且第三電感器53的電感L3也設(shè)為相同值L0。假定電容器14的阻抗為零。
此時，若在端子1a、1b之間施加了常模電壓Vi，則該電壓Vi由第一電感器51和第三電感器53分壓，在第一電感器51的兩端之間和第三電感器53的兩端之間分別發(fā)生同一方向的1/2Vi的電壓。響應(yīng)在第一電感器51的兩端之間發(fā)生的電壓1/2Vi，在第二電感器52的兩端之間也發(fā)生電壓1/2Vi。結(jié)果，端子2a、2b之間的電壓Vo因第二電感器52的兩端之間的電壓1/2Vi和第三電感器53的兩端之間的電壓1/2Vi為相反方向而抵消，理論上成為零。另外，在端子2a、2b之間施加了常模電壓Vi時，也與上述說明相同，端子1a、1b之間的電壓理論上成為零。
這里，考慮上述的那樣第一和第二電感器51、52的電感L1、L2及第三電感器53的電感L3的各電感均為L0而相等的場合。這可通過例如將第一和第二電感器51、52的線圈11a、11b及第三電感器53的線圈13a的各線圈相等來實現(xiàn)。此時，線圈的電感與匝數(shù)平方成比例，因此線圈11a、11b合在一起的全體線圈11的電感成為第三電感器53的電感L3的4倍。換言之，第三電感器53的電感L3成為線圈11的電感的1/4。如此，在理想狀態(tài)下第三電感器53成為小電感。
接著，根據(jù)以下的第一模擬結(jié)果具體說明耦合系數(shù)下降導(dǎo)致的衰減特性的變化。圖3示出在第一模擬中使用的噪聲抑制電路的等效電路。另外，Ra、Rb設(shè)定為輸入/輸出阻抗。例如，Ra相當(dāng)于電源系統(tǒng)側(cè)的輸入/輸出阻抗，Rb相當(dāng)于設(shè)備側(cè)的輸入/輸出阻抗。在該模擬中將Rb側(cè)設(shè)定為測定設(shè)備側(cè)。圖3中在各電路標(biāo)記附近記錄模擬中使用的各電路元件的元件值。如圖所示，將第一和第二電感器51、52的電感L1、L2及第三電感器53的電感L3均設(shè)定為相同值(1μH)。在這樣的電路中，計算了將第一和第二電感器51、52的耦合系數(shù)k的值從理想值的1開始逐漸降低到0.8時的衰減特性。
圖4示出該模擬結(jié)果。圖中以圖表方式示出噪聲抑制電路的常模噪聲的衰減量的頻率特性。另外，圖4中橫軸表示頻率(Hz)、縱軸表示增益(gain)(dB)。增益越小即負方向的增益絕對值越大，噪聲的衰減量就越大。圖4中用標(biāo)記61表示的線為耦合系數(shù)k＝1時；用標(biāo)記62表示的線為耦合系數(shù)k＝0.998時；用標(biāo)記標(biāo)記63表示的線為耦合系數(shù)k＝0.98時；用標(biāo)記64表示的線為耦合系數(shù)k＝0.9時；用標(biāo)記65表示的線為耦合系數(shù)k＝0.8時的各模擬結(jié)果。
由圖4在理想狀態(tài)(k＝1)得到無衰減極的衰減特性，與此相比，在k小于1時產(chǎn)生衰減極62A～65A。該衰減極相當(dāng)于由第一和第二電感器51、52的互感、第三電感器53和第一電容器14形成的諧振點。該諧振點在耦合系數(shù)k的值越低時，越向低頻側(cè)偏移。從而，發(fā)生耦合系數(shù)k的值越低就在諧振點的高頻側(cè)越不能得到與理想狀態(tài)相比當(dāng)初期待的衰減量的問題。
于是，在本實施例的噪聲抑制電路中，即使耦合系數(shù)k小于1，通過將第三電感器53的電感L3的值根據(jù)耦合系數(shù)k的值進行調(diào)整，衰減特性上也獲得與理想狀態(tài)大致相同的特性或者類似傾向的特性?；蛘撸ㄟ^在任意頻率上制作諧振點，獲得在局部比理想狀態(tài)優(yōu)異的特性。
接著，根據(jù)以下的第二模擬結(jié)果具體說明該電感L3的值導(dǎo)致的衰減特性的變化。圖5示出第二模擬中使用的噪聲抑制電路的等效電路。該電路中，設(shè)耦合系數(shù)k＝0.8，計算了改變電感L3的值為各種值時的衰減特性。其它電路元件的值與圖3的電路相同。
圖6表示其模擬結(jié)果。與圖4同樣，圖中以圖表方式示出常模噪聲的衰減量的頻率特性。圖6中為比較而示出理想狀態(tài)(k＝1、L3＝1μH)下的計算結(jié)果。圖6中用標(biāo)記70表示的線為理想狀態(tài)時；用標(biāo)記71表示的線為L3＝8.0μH時；用標(biāo)記72表示的線為L3＝0.81μH時；用標(biāo)記73表示的線為L3＝0.801μH時；用標(biāo)記74表示的線為L3＝0.8001μH時；用標(biāo)記75表示的線為L3＝0.8μH時；用標(biāo)記76表示的線為L3＝0.7999μH時；用標(biāo)記77表示的線為L3＝0.799μH時；用標(biāo)記78表示的線為L3＝0.79μH時；用標(biāo)記79表示的線為L3＝0.08μH時的各模擬結(jié)果。
由圖6的模擬結(jié)果對電感L3的值和其衰減特性的關(guān)系可說明如下。首先，對L1＝L2＝L0的場合進行描述。根據(jù)電感L3的值，大致可分為以下3個條件(A)～(C)。
(A)L3＝k·L0時與圖6的模擬中用標(biāo)記75表示的線相符(L3＝0.8×1.0μH＝0.8μH)。這時，即使k小于1，衰減特性也獲得與理想狀態(tài)(k＝1.0、L3＝L0)大致相同的特性。
(B)L3＞k·L0時與圖6的模擬中用標(biāo)記71～74表示的線相符(L3＞0.8μH)。此時，出現(xiàn)理想狀態(tài)時沒有的諧振點。其諧振頻率f0按照f0＝1/2πC(L3-k·L0)求出。表示取C(L3-k·L0)全體的平方根。C表示串聯(lián)電路15的第一電容器14的電容。因而此時通過改變L3的值，可將諧振頻率遷移到任意頻率。當(dāng)設(shè)有該諧振點時，在比截止頻率高的頻率區(qū)域局部產(chǎn)生比理想狀態(tài)時衰減特性好的區(qū)域。即，也可由圖6可知在比截止頻率高的頻率且在與理想狀態(tài)的特性一致之前的頻帶，產(chǎn)生衰減特性比理想狀態(tài)的特性好的區(qū)域。
此時，根據(jù)希望由上式求出的諧振頻率f0為理想狀態(tài)的截止頻率以上的條件，電感L3的最大值最好為L3≤(1/2+3/2k)·L0(2a)。圖6的模擬中用標(biāo)記72～74表示的線滿足該期望的條件(L3≤1.7μH)。
(C)L3＜k·L0時與圖6的模擬中用標(biāo)記76～79表示的線相符(L3＜0.8μH)。此時，也由圖6的衰減特性可知得到與理想狀態(tài)時類似傾向的特性，特別是，在某一狀態(tài)之前表示與理想狀態(tài)大致相同的特性，從某一頻率以上開始衰減特性惡化。因此，若在與理想狀態(tài)大致相同的頻率范圍內(nèi)使用，則有利于將L3設(shè)為該條件值。
此時，電感L3的最小值根據(jù)模擬最好為L3≥0.9k(L1·L2)1/2(3a)。在圖6的模擬中用標(biāo)記76～78表示的線滿足該期望的條件(L3≥0.72μH)。
這里，通過模擬計算出由上述式(2a)、(3a)求出的電感L3的最大值、最小值上的特性。圖7示出該模擬中使用的噪聲抑制電路的等效電路。在該等效電路中，將第一和第二電感器51、52的電感L1、L2均設(shè)定在L0＝10μH。另外設(shè)耦合系數(shù)k為0.8。此時，由上述式(2a)求出的電感L3的最大值成為L3＝(1/2+3/2×k)×L0＝17μH。另外，由式(3a)求出的電感L3的最小值成為L3＝0.9k×L0＝7.2μH。計算了將電感L3的值設(shè)定在這些最大值、最小值時的衰減特性。
圖8示出其模擬結(jié)果。為比較而對理想狀態(tài)(k＝1.0、L3＝10μH)的場合和上述條件(A)的場合(k＝0.8、L3＝k·L0＝8μH)也進行了模擬。另外，對于將電感L3設(shè)定為稍微小于上述最小值的值的7.1μH的場合進行模擬。圖8中用標(biāo)記81表示的線為理想狀態(tài)時；用標(biāo)記82表示的線為L3＝17μH時；用標(biāo)記83表示的線為L3＝8μH時；用標(biāo)記84表示的線為L3＝7.2μH時；用標(biāo)記85表示的線為L3＝7.1μH時的各模擬結(jié)果。由圖8的結(jié)果可確認上述最大值、最小值的妥當(dāng)性。
以上，描述了L1＝L2的場合，但對于L1和L2不同的場合，如同以下說明。大致分為以下3個條件(A-1)、(B-1)、(C-1)。
(A-1)L3＝k(L1·L2)1/2(1)時此時，與上述條件(A)時同樣，即使k小于1，衰減特性上也獲得與k＝1.0時大致相同的特性。
(B-1)L3＞k(L1·L2)1/2時此時，與上述條件(B)時同樣，出現(xiàn)k＝1.0時沒有的諧振點，得到與上述條件(B)時相同的衰減特性。其諧振頻率f0按照f0＝1/2πC(L3-M)，其中M＝k(L1·L2)1/2求出。表示取C(L3-M)全體的平方根。C表示串聯(lián)電路15的第一電容器14的電容。此時，在比截止頻率高的頻率且在與理想狀態(tài)的特性一致之前的頻帶，產(chǎn)生衰減特性比理想狀態(tài)的特性好的區(qū)域。
此時，根據(jù)希望由上式求出的諧振頻率f0為理想狀態(tài)的截止頻率以上的條件，電感L3的最大值最好為L3≤(L1+M)(L2+M)/(L1+L2+2M)+M(2)。
(C-1)L3＜k(L1·L2)1/2時此時，與上述條件(C)時相同，在某一狀態(tài)之前表示與理想狀態(tài)大致相同的特性，從某一頻率以上開始衰減特性惡化。
此時，電感L3的最小值根據(jù)模擬最好為L3≥0.9k(L1·L2)1/2(3)。
如上所述，電感L3根據(jù)耦合系數(shù)k的值而設(shè)定。因此，為確定電感L3的值而需要預(yù)先測定耦合系數(shù)k的值。接著，就該耦合系數(shù)k的測定方法進行說明。
一般，2個線圈的自感L1、L2及互感M存在如下關(guān)系。
M＝k(L1·L2)1/2因而，由該式通過測定2個線圈的自感L1、L2及互感M，能夠求出耦合系數(shù)k。
圖14示出一例互感M的測定方法。如圖14所示，在將2個線圈同相串聯(lián)和反相串聯(lián)的場合，分別測定La、Lb。此時，可通過下式求出互感M。另外，La、Lb表示端子之間的電感。
M＝(La-Lb)/4再有，關(guān)于這些測定方法，例如公開于Ajilent Technologies的出版物“阻抗測定手冊”中。
如以上說明，依據(jù)本實施例的噪聲抑制電路，以較簡單的結(jié)構(gòu)而不用具有大電感的線圈，能夠在寬的頻率范圍內(nèi)有效抑制常模噪聲。特別是根據(jù)耦合系數(shù)k的值，由于串聯(lián)電路15中的電感L3設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹?，噪聲的衰減量的頻率特性上能夠得到與理想狀態(tài)大致相同的特性或者類似傾向的特性或者在局部比理想狀態(tài)優(yōu)異的特性。
實施例2接著，就本發(fā)明的實施例2的噪聲抑制電路進行說明。上述實施例1的噪聲抑制電路是僅在2根導(dǎo)電線3、4中的第一導(dǎo)電線3上插入電感器的非平衡型的電路，但本實施例的噪聲抑制電路是在2根導(dǎo)電線3、4雙方都插入電感器的平衡型的電路。
圖9A、圖9B表示本發(fā)明實施例2的噪聲抑制電路的第一和第二結(jié)構(gòu)例。圖9A、圖9B的噪聲抑制電路在圖1A、圖1B的噪聲抑制電路的結(jié)構(gòu)上追加了第四和第五電感器54、55，其它結(jié)構(gòu)與圖1A、圖1B的噪聲抑制電路相同。第四和第五電感器54、55串聯(lián)地插入第二導(dǎo)電線4。
這里，在本實施例的噪聲抑制電路中，將串聯(lián)電路15的一端與第一和第二電感器51、52連接的連接部分稱為第一端部P1，與第四和第五電感器54、55連接的另一端的連接部分稱為第二端部P2。另外將第一電感器51的第一端部P1的相反側(cè)的端部稱為第一電感器51的一個端部，第一電感器51的第一端部P1側(cè)的端部稱為第一電感器51的另一端部。另外將第二電感器52的第一端部P1側(cè)稱為第二電感器52的一個端部，第二電感器52的第一端部P1的相反側(cè)的端部稱為第二電感器52的另一端部。另外將第四電感器54的第二端部P2的相反側(cè)的端部稱為第四電感器54的一個端部，第四電感器54的第二端部P2側(cè)的端部稱為第四電感器54的另一端部。另外將第五電感器55的第二端部P2側(cè)的端部稱為第五電感器55的一個端部，第五電感器55的第二端部P2的相反側(cè)的端部稱為第五電感器55的另一端部。
在本實施例的噪聲抑制電路中，串聯(lián)電路15內(nèi)第三電感器53與第一電容器14的位置關(guān)系并無特別限定。圖9A是第三電感器53和第一電容器14中第三電感器53配置在靠近第一端部P1的位置、第一電容器14配置在靠近第二端部P2的位置的結(jié)構(gòu)例。圖9B是相反地第一電容器14配置在靠近第一端部P1的位置、第三電感器53配置在靠近第二端部P2的位置的結(jié)構(gòu)例。
第四和第五電感器54、55與第一和第二電感器51、52同樣，互相電磁耦合。第四電感器54設(shè)有卷繞在磁芯22a的線圈21a。第五電感器55設(shè)有卷繞在磁芯22b的線圈21b。另外，圖中各線圈上標(biāo)記的黑圓點表示該線圈的極性、卷繞方向。第一和第二電感器51、52與第四和第五電感器54、55的極性若能維持各線圈的關(guān)系，則可與圖示的全部相反。
第四和第五電感器54、55與第一和第二電感器51、52同樣，可分別由線圈22a、22b形成，但也可如圖10所示用單一線圈21形成。線圈21卷繞在磁芯22。再有，圖10中省略了第一和第二電感器51、52及第四和第五電感器54、55以外的電路的圖示。
當(dāng)?shù)谒暮偷谖咫姼衅?4、55用單一線圈形成時，如圖10所示例如可在單一線圈21的中途設(shè)置連接點(第二端部P2)，將從線圈21的一個端部到連接點為線圈21a作第四電感器54。同樣地，可將從線圈21的另一端部到連接點為線圈21b作第五電感器55。該連接點上連接串聯(lián)電路15的另一端。
第四和第五電感器54、55的電感與第一和第二電感器51、52的電感同樣，最好為同一值。最理想的是第一和第二電感器51、52以及第四和第五電感器54、55全部的電感為同一值。當(dāng)?shù)谒暮偷谖咫姼衅?4、55用單一線圈21形成時，例如通過在單一線圈21的中點設(shè)置上述連接點，可使第四和第五電感器54、55的各電感相等。
這里，如上所述，第一和第二電感器51、52互相電磁耦合，其耦合系數(shù)k1理想為1。第四和第五電感器54、55的耦合系數(shù)k2也理想為1。但是，實際上不能實現(xiàn)耦合系數(shù)為1。
于是，在本實施例的噪聲抑制電路中，考慮第一和第二電感器51、52的耦合系數(shù)k1及第四和第五電感器54、55的耦合系數(shù)k2的值實際小于1的情況，特別以耦合系數(shù)k1、k2小于1為條件，設(shè)定第三電感器53的電感L3為與實際耦合系數(shù)k1、k2的值對應(yīng)的值，以獲得所希望的噪聲衰減特性。再有，對于電感L3的值的確定方法將在后面詳述。
接著，就本實施例的噪聲抑制電路的作用進行說明。這里，基于圖9A的結(jié)構(gòu)例進行說明。首先，如圖1A所示，對端子1a、1b之間施加了常模電壓Vi的場合進行說明。此時，在第一電感器51的一個端部與第四電感器54的一個端部之間被施加電壓Vi。該電壓Vi由第一電感器51、串聯(lián)電路15和第四電感器54分壓，在第一電感器51的兩端之間、串聯(lián)電路15的兩端之間及第四電感器54的兩端之間分別發(fā)生同一方向的預(yù)定電壓。再有，圖中的箭頭表示其前端為高電位。
由于第一電感器51和第二電感器52互相電磁耦合，根據(jù)第一電感器51的兩端之間發(fā)生的電壓，在第二電感器52的兩端之間發(fā)生預(yù)定電壓。同樣地，由于第四電感器54和第五電感器55互相電磁耦合，根據(jù)第四電感器54的兩端之間發(fā)生的電壓，在第五電感器55的兩端之間發(fā)生預(yù)定電壓。這里，串聯(lián)電路15的一端連接在第一電感器51和第二電感器52之間，并且另一端連接在第四電感器54和第五電感器55之間，因此在第二電感器52的兩端之間發(fā)生的電壓方向和在第五電感器55的兩端之間發(fā)生的電壓方向為在串聯(lián)電路15的兩端之間發(fā)生的電壓方向的相反方向，這些電壓互相抵消。結(jié)果，第二電感器52的另一端部與第五電感器55的另一端部之間的電壓，即端子2a、2b之間的電壓Vo小于在第一電感器51的一個端部與第四電感器54的一個端部之間施加的電壓Vi。
在本實施例中，端子2a、2b之間施加常模電壓的場合也與上述的說明同樣，端子1a、1b之間的電壓小于施加在端子2a、2b之間的電壓。如此，依據(jù)本實施例的噪聲抑制電路，在端子1a、1b上施加常模噪聲和在端子2a、2b上施加常模噪聲的任一場合均可抑制常模噪聲。
接著，特別對理想狀態(tài)下的作用進行說明。這里，在本實施例的噪聲抑制電路中，理想狀態(tài)指的是假設(shè)第一和第二電感器51、52的耦合系數(shù)k1＝1、第四和第五電感器54、55的耦合系數(shù)k2＝1，實現(xiàn)各元件值的最優(yōu)化的狀態(tài)。這里特別將第一和第二電感器51、52的電感L1、L2及第四和第五電感器54、55的電感L4、L5的各電感均設(shè)為相同值L0，設(shè)第三電感器53的電感L3為L0的2倍值。假設(shè)電容器14的阻抗為零。
這時，若在端子1a、1b之間施加常模電壓Vi，則該電壓Vi由第一電感器51、串聯(lián)電路15和第四電感器54分壓，在第一電感器51的兩端之間以及在第四電感器54的兩端之間分別發(fā)生1/4Vi的電壓，并在串聯(lián)電路15的兩端之間發(fā)生1/2Vi的電壓。響應(yīng)在第一電感器51的兩端之間發(fā)生的電壓1/4Vi，在第二電感器52的兩端之間也發(fā)生電壓1/4Vi。同樣地，響應(yīng)在第四電感器54的兩端之間發(fā)生的電壓1/4Vi，在第五電感器55的兩端之間也發(fā)生電壓1/4Vi。結(jié)果，端子2a、2b之間的電壓Vo因第二電感器52的兩端之間的電壓1/4Vi、第五電感器55的兩端之間的電壓1/4Vi及第三電感器53的兩端之間的電壓1/2Vi抵消而理論上成為零。另外，在端子2a、2b之間施加常模電壓Vi的場合也與上述的說明同樣，端子1a、1b之間的電壓理論上成為零。
這里，實際上耦合系數(shù)k1、k2的值小于1，因此在本實施例的噪聲抑制電路中，即使耦合系數(shù)k1、k2小于1，通過根據(jù)耦合系數(shù)k1、k2的值調(diào)整第三電感器53的電感L3的值，衰減特性上可得到與理想狀態(tài)大致相同的特性或者類似傾向的特性。或者，通過在任意頻率上制作諧振點，得到在局部比理想狀態(tài)優(yōu)異的特性。
圖11A、圖11B示出圖9A、圖9B所示的平衡型的噪聲抑制電路的變形例。具體地說，是可比圖9A、圖9B的噪聲抑制電路進一步提高平衡度的變形例。再有，與圖9A、圖9B的噪聲抑制電路相比，圖11A、11B的噪聲抑制電路僅串聯(lián)電路15的部分不同，其它電路部分相同而省略圖示。特別是，與圖9A、圖9B所示的由第三電感器53和第一電容器14構(gòu)成的串聯(lián)電路15相比，圖11A的噪聲抑制電路成為用具有第一電容器14的2倍容量的2個電容器14a、14b挾持第三電感器53的結(jié)構(gòu)。此時，圖11A的電路中的第三電感器53的電感L3與圖9A、圖9B所示的第三電感器53相同。另外，與圖9A、圖9B所示的串聯(lián)電路15相比，圖11B的噪聲抑制電路成為第一電容器14為原來容量且用具有第三電感器53的一半電感的2個電感器53a、53b挾持該第一電容器14的結(jié)構(gòu)。通過采用這些結(jié)構(gòu)，可比圖9A、圖9B的噪聲抑制電路進一步提高平衡度。
接著，根據(jù)以下的模擬結(jié)果具體說明該電感L3的值導(dǎo)致的衰減特性的變化。圖12示出該模擬中使用的噪聲抑制電路的等效電路。再有，Ra、Rb是作為輸入/輸出阻抗而設(shè)定的。該電路中，設(shè)耦合系數(shù)k1＝k2＝0.8，計算了改變電感L3的值為各種值時的衰減特性。將第一和第二電感器51、52的電感L1、L2以及第四和第五電感器54、55的電感L4、L5均設(shè)定為相同值(L0＝10μH)。
圖13示出其模擬結(jié)果。與圖6同樣，以圖表方式示出常模噪聲的衰減量的頻率特性。圖13中為比較而示出理想狀態(tài)(k＝1、L3＝2L0＝20μH)下的計算結(jié)果。圖13中用標(biāo)記91表示的線為理想狀態(tài)時；用標(biāo)記92表示的線為L3＝34μH時；用標(biāo)記93表示的線為L3＝20μH時；用標(biāo)記94表示的線為L3＝16.1μH時；用標(biāo)記95表示的線為L3＝16μH時；用標(biāo)記96表示的線為L3＝15.9μH時；用標(biāo)記97表示的線為L3＝14.4μH時的各模擬結(jié)果。
由圖13的模擬結(jié)果對電感L3的值和其衰減特性的關(guān)系可說明如下。根據(jù)電感L3的值，大致可分為以下3個條件(A)～(C)。
(A)L3＝M1+M2時其中，M1＝k1(L1·L2)1/2(4-1)M2＝k2(L4·L5)1/2(4-2)在圖13的模擬中，與用標(biāo)記95表示的線相符(L3＝16μH)。此時，即使k小于1，衰減特性上也得到與理想狀態(tài)(k＝1.0，L3＝2L0)大致相同的特性。
(B)L3＞M1+M2時在圖13的模擬中，與用標(biāo)記92～94表示的線相符(L3＞16μH)。此時，出現(xiàn)理想狀態(tài)時沒有的諧振點。其諧振頻率f0按照f0＝1/2πC(L3-M1-M2)求出。表示取C(L3-M1-M2)全體的平方根。C表示串聯(lián)電路15的第一電容器14的電容。此時，通過改變L3的值，可將諧振頻率偏移到任意頻率。當(dāng)設(shè)置了該諧振點時，比截止頻率高的頻率區(qū)域局部產(chǎn)生比理想狀態(tài)時衰減特性好的區(qū)域。即，由圖13可知在比截止頻率高的頻率且在與理想狀態(tài)的特性一致之前的頻帶，產(chǎn)生衰減特性比理想狀態(tài)的特性好的區(qū)域。
此時，根據(jù)希望由上式求出的諧振頻率f0為理想狀態(tài)的截止頻率以上的條件，電感L3的最大值最好為L3≤(L1+L4+M1+M2)(L2+L5+M1+M2)/{L1+L2+L4+L5+2(M1+M2)}+M1+M2(5)。圖13的模擬中，用標(biāo)記92表示的線表示由該式求出的最大值上的特性(L3＝34μH)。
(C)L3＜M1+M2時在圖13的模擬中，與用標(biāo)記96、97表示的線相符(L3＜16μH)。此時，由圖13的衰減特性可知，得到與理想狀態(tài)時類似傾向的特性，特別是，在某一狀態(tài)之前表示與理想狀態(tài)大致相同的特性，從某一頻率以上開始衰減特性惡化。因此，如果在與理想狀態(tài)大致相同的頻率范圍內(nèi)使用，就有利于將L3設(shè)成該條件值。在這種情況下，電感L3的最小值根據(jù)模擬最好為L3≥0.9(M1+M2) (6)。在圖13的模擬中，用標(biāo)記97表示的線表示由該式求出的最小值上的特性(L3＝14.4μH)。
如以上說明，依據(jù)本實施例的噪聲抑制電路，由于采用第一和第二導(dǎo)電線3、4上分別插入電感器，并使第一和第二導(dǎo)電線3、4的阻抗特性平衡的結(jié)構(gòu)，可提高線間的平衡度。特別是，根據(jù)耦合系數(shù)k1、k2的值，串聯(lián)電路15中的電感L3設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹?，因此噪聲的衰減量的頻率特性上能夠得到與理想狀態(tài)大致相同的特性或者類似傾向的特性或者局部比理想狀態(tài)優(yōu)異的特性。本實施例的其它結(jié)構(gòu)、作用及效果與實施例1相同。
實施例3接著，就本發(fā)明實施例3的噪聲抑制電路進行說明。圖15A、圖15B是本發(fā)明實施例3的噪聲抑制電路的第一和第二結(jié)構(gòu)例。與上述實施例2的圖9A、圖9B的噪聲抑制電路的結(jié)構(gòu)相比，圖15A、圖15B的各噪聲抑制電路中第一和第二電感器51、52和第四和第五電感器54、55互相磁耦合。除耦合關(guān)系不同以外，基本結(jié)構(gòu)及其噪聲抑制的動作與圖9A、圖9B的噪聲抑制電路相同。
第一和第二電感器51、52和第四和第五電感器54、55中，構(gòu)成它們的各線圈例如互相卷繞在同一磁芯12上，從而互相磁耦合。其中，磁芯12可為分割芯。另外，在圖15A、圖15B中各線圈上標(biāo)記的黑圓點表示其線圈極性、卷繞方向。第一和第二電感器51、52和第四和第五電感器54、55的極性如果維持各線圈間的關(guān)系，也與圖示的全部相反。
這里，如圖16所示，對于本實施例的噪聲抑制電路，定義第一和第二電感器51、52之間的耦合系數(shù)為k1；第四和第五電感器54、55之間的耦合系數(shù)為k2；第一和第四電感器51、54之間的耦合系數(shù)為k3；第二和第五電感器52、55之間的耦合系數(shù)為k4；第一和第五電感器51、55之間的耦合系數(shù)為k5；第二和第四電感器52、54之間的耦合系數(shù)為k6。在該噪聲抑制電路中，第一和第二電感器51、52和第四和第五電感器54、55全部互相磁耦合，各耦合系數(shù)k1～k6的值理想為1。但是，實際上不能實現(xiàn)耦合系數(shù)為1。
于是，在本實施例的噪聲抑制電路中，考慮各電感器間的耦合系數(shù)k1～k6的值實際小于1的情況，特別以耦合系數(shù)k1～k6小于1為條件，設(shè)定第三電感器53的電感L3為與實際耦合系數(shù)k1～k6的值對應(yīng)的值，以獲得所希望的噪聲衰減特性。
這里，在本實施例的噪聲抑制電路中，理想狀態(tài)指的是假設(shè)各電感器間的耦合系數(shù)k1～k6＝1，實現(xiàn)各元件值的最優(yōu)化的狀態(tài)。這里，將第一和第二電感器51、52的電感L1、L2以及第四和第五電感器54、55的電感L4、L5的各電感均設(shè)為相同值L0，并將第三電感器53的電感L3設(shè)為L0的4倍值的狀態(tài)作為理想狀態(tài)。
在本實施例的噪聲抑制電路中，如以下說明即使耦合系數(shù)k1～k6小于1，通過根據(jù)耦合系數(shù)k1～k6的值調(diào)整第三電感器53的電感L3的值，衰減特性上也得到與理想狀態(tài)大致相同的特性或者類似傾向的特性?；蛘?，通過在任意頻率上制作諧振點，得到局部比理想狀態(tài)優(yōu)異的特性。
通過以下的模擬的結(jié)果更具體說明該電感L3的值導(dǎo)致的衰減特性的變化。圖18示出該模擬中使用的噪聲抑制電路的等效電路。另外，Ra、Rb設(shè)定為輸入/輸出阻抗。該電路中，設(shè)耦合系數(shù)k1～k6＝0.8，與上述實施例2同樣，計算了改變電感L3的值為各種值時的衰減特性。第一和第二電感器51、52的電感L1、L2以及第四和第五電感器54、55的電感L4、L5均設(shè)定為相同值(L1、L2、L4、L5＝L0＝5μH)。
圖17表示其模擬結(jié)果。與圖6同樣，圖中以圖表方式示出常模噪聲的衰減量的頻率特性。圖17中，用標(biāo)記101表示的線為L3＝34μH時；用標(biāo)記102表示的線為L3＝20μH時；用標(biāo)記103表示的線為L3＝16.1μH時；用標(biāo)記104表示的線為L3＝16μH時；用標(biāo)記105表示的線為L3＝15.9μH時；用標(biāo)記106表示的線為L3＝14.4μH時的各模擬結(jié)果。
與上述實施例2同樣，由圖17的模擬結(jié)果對電感L3的值和其衰減特性的關(guān)系可說明如下。根據(jù)電感L3的值，大致可分為以下3個條件(A)～(C)。
(A)L3＝M1+M2+M5+M6時其中，M1＝k1(L1·L2)1/2(7-1)
M2＝k2(L4·L5)1/2(7-2)M5＝k5(L1·L5)1/2(7-3)M6＝k6(L2·L4)1/2(7-4)在圖17的模擬中，與用標(biāo)記104表示的線相符(L3＝16μH)。此時，即使k小于1，衰減特性上也得到與理想狀態(tài)大致相同的特性。雖然未圖示理想狀態(tài)的衰減特性，但用標(biāo)記104表示的線大致重疊。這里的理想狀態(tài)指的是圖18的等效電路中設(shè)k1～k6＝1.0、L3＝4L0＝20μH的情況。
(B)L3＞M1+M2+M5+M6時在圖17的模擬中，與用標(biāo)記101～103表示的線相符(L3＞16μH)。此時，出現(xiàn)理想狀態(tài)時沒有的諧振點。其諧振頻率f0按照f0＝1/2πC(L3-M1-M2-M5-M6)求出。表示取C(L3-M1-M2-M5-M6)全體的平方根。C表示串聯(lián)電路15的第一電容器14的電容。此時，通過改變L3的值，可將諧振頻率偏移到任意頻率。當(dāng)設(shè)置了該諧振點時，比截止頻率高的頻率區(qū)域局部產(chǎn)生比理想狀態(tài)時衰減特性好的區(qū)域。即，由圖17可知在比截止頻率高的頻率且在與理想狀態(tài)的特性一致之前的頻帶，產(chǎn)生衰減特性比理想狀態(tài)的特性好的區(qū)域。
此時，根據(jù)希望由上式求出的諧振頻率f0為理想狀態(tài)的截止頻率以上的條件，電感L3的最大值最好為L3≤(L1+L4+M1+M2+2M3+M5+M6)(L2+L5+M1+M2+2M4+M5+M6)/{L1+L2+L4+L5+2(M1+M2+M3+M4+M5+M6)}+M1+M2+M5+M6(8)。
在圖17的模擬中，用標(biāo)記101表示的線表示由該式求出的最大值上的特性(L3＝33μH)。
(C)L3＜M1+M2+M5+M6時在圖17的模擬中，與用標(biāo)記105、106表示的線相符(L3＜16μH)。此時，由圖17的衰減特性可知，得到與理想狀態(tài)時類似傾向的特性，特別是，在某一狀態(tài)之前表示與理想狀態(tài)大致相同的特性，從某一頻率以上開始衰減特性惡化。因此，如果在與理想狀態(tài)大致相同的頻率范圍內(nèi)使用，就有利于將L3設(shè)成該條件值。
在這種情況下，若考慮電感L3的最小值為模擬結(jié)果，則最好為L3≥0.9(M1+M2+M5+M6) (9)。在圖17的模擬中，用標(biāo)記106表示的線表示由該式求出的最小值上的特性(L3＝14.4μH)。
再有，各實施例的噪聲抑制電路可用作減小電力變換電路發(fā)生的波紋電壓或噪聲的部件，或者減小電力線通信中電力線上的噪聲或防止室內(nèi)電力線上的通信信號泄漏到室外電力線的部件。
權(quán)利要求
1.一種噪聲抑制電路，抑制用第一和第二導(dǎo)電線傳送，并在這些導(dǎo)電線之間產(chǎn)生電位差的常模噪聲，其特征在于包括第一和第二電感器，串聯(lián)地插入所述第一導(dǎo)電線且互相磁耦合；串聯(lián)電路，由串聯(lián)的第三電感器和第一電容器構(gòu)成，其一端連接在所述第一電感器和所述第二電感器之間，另一端與所述第二導(dǎo)電線連接，所述第一和第二電感器的耦合系數(shù)k小于1，且以所述耦合系數(shù)k小于1為條件設(shè)定所述第三電感器的電感值，以獲得所希望的噪聲衰減特性。
2.如權(quán)利要求1所述的噪聲抑制電路，其特征在于所述第三電感器的電感L3滿足以下條件L3＝k(L1·L2)1/2(1)其中，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感。
3.如權(quán)利要求1所述的噪聲抑制電路，其特征在于所述第三電感器的電感L3滿足以下條件L3＞k(L1·L2)1/2，且L3≤(L1+M)(L2+M)/(L1+L2+2M)+M(2)其中，M＝k(L1·L2)1/2，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感。
4.如權(quán)利要求1所述的噪聲抑制電路，其特征在于所述第三電感器的電感L3滿足以下條件L3＜k(L1·L2)1/2，且L3≥0.9k(L1·L2)1/2(3)其中，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感。
5.一種噪聲抑制電路，抑制用第一和第二導(dǎo)電線傳送，并在這些導(dǎo)電線之間產(chǎn)生電位差的常模噪聲，其特征在于包括第一和第二電感器，串聯(lián)地插入所述第一導(dǎo)電線且互相磁耦合；串聯(lián)電路，由串聯(lián)的第三電感器和第一電容器構(gòu)成；第四和第五電感器，串聯(lián)地插入所述第二導(dǎo)電線且互相磁耦合，所述串聯(lián)電路的一端連接在所述第一電感器和所述第二電感器之間，另一端連接在所述第四電感器和所述第五電感器之間，所述第一和第二電感器的耦合系數(shù)k1和所述第四和第五電感器的耦合系數(shù)k2小于1，且以所述耦合系數(shù)k1、k2小于1為條件設(shè)定所述第三電感器的電感值，以獲得所希望的噪聲衰減特性。
6.如權(quán)利要求5所述的噪聲抑制電路，其特征在于所述第三電感器的電感L3滿足以下條件L3＝M1+M2，且M1＝k1(L1·L2)1/2(4-1)M2＝k2(L4·L5)1/2(4-2)其中，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感，L4第四電感器的電感，L5第五電感器的電感。
7.如權(quán)利要求5所述的噪聲抑制電路，其特征在于所述第三電感器的電感L3滿足以下條件L3＞M1+M2，且L3≤(L1+L4+M1+M2)(L2+L5+M1+M2)/{L1+L2+L4+L5+2(M1+M2)}+M1+M2(5)其中，M1＝k1(L1·L2)1/2，M2＝k2(L4·L5)1/2，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感，L4第四電感器的電感，L5第五電感器的電感。
8.如權(quán)利要求5所述的噪聲抑制電路，其特征在于所述第三電感器的電感L3滿足以下條件L3＜M1+M2，且L3≥0.9(M1+M2)(6)其中，M1＝k1(L1·L2)1/2，M2＝k2(L4·L5)1/2，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感，L4第四電感器的電感，L5第五電感器的電感。
9.一種噪聲抑制電路，抑制用第一和第二導(dǎo)電線傳送，并在這些導(dǎo)電線之間產(chǎn)生電位差的常模噪聲，其特征在于包括第一和第二電感器，串聯(lián)地插入所述第一導(dǎo)電線且互相磁耦合；串聯(lián)電路，由串聯(lián)的第三電感器和第一電容器構(gòu)成；第四和第五電感器，串聯(lián)地插入所述第二導(dǎo)電線且與所述第一和第二電感器一起互相磁耦合，所述串聯(lián)電路的一端連接在所述第一電感器和第二電感器之間，另一端連接在所述第四電感器和第五電感器之間，所述第一和第二電感器的耦合系數(shù)k1、所述第四和第五電感器的耦合系數(shù)k2、所述第一和第四電感器的耦合系數(shù)k3、所述第二和第五電感器的耦合系數(shù)k4、所述第一和第五電感器的耦合系數(shù)k5及所述第二和第四電感器的耦合系數(shù)k6均小于1，且以所述耦合系數(shù)k1、k2、k3、k4、k5及k6均小于1為條件，設(shè)定所述第三電感器的電感值，以獲得所希望的噪聲衰減特性。
10.如權(quán)利要求9所述的噪聲抑制電路，其特征在于所述第三電感器的電感L3滿足以下條件L3＝M1+M2+M5+M6，且M1＝k1(L1·L2)1/2(7-1)M2＝k2(L4·L5)1/2(7-2)M5＝k5(L1·L5)1/2(7-3)M6＝k6(L2·L4)1/2(7-4)其中，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感，L4第四電感器的電感，L5第五電感器的電感。
11.如權(quán)利要求9所述的噪聲抑制電路，其特征在于所述第三電感器的電感L3滿足以下條件L3＞M1+M2+M5+M6，且L3≤(L1+L4+M1+M2+2M3+M5+M6)(L2+L5+M1+M2+2M4+M5+M6)/{L1+L2+L4+L5+2(M1+M2+M3+M4+M5+M6)}+M1+M2+M5+M6(8)其中，M1＝k1(L1·L2)1/2，M2＝k2(L4·L5)1/2，M5＝k5(L1·L5)1/2，M6＝k6(L2·L4)1/2，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感，L4第四電感器的電感，L5第五電感器的電感。
12.如權(quán)利要求9所述的噪聲抑制電路，其特征在于所述第三電感器的電感L3滿足以下條件L3＜M1+M2+M5+M6，且L3≥0.9(M1+M2+M5+M6)(9)其中，M1＝k1(L1·L2)1/2，M2＝k2(L4·L5)1/2，M5＝k5(L1·L5)1/2，M6＝k6(L2·L4)1/2，L1第一電感器的電感，L2第二電感器的電感，L4第四電感器的電感，L5第五電感器的電感。
全文摘要
本發(fā)明實現(xiàn)可在寬的頻率范圍內(nèi)抑制噪聲，且可小型化的噪聲抑制電路。噪聲抑制電路包括串聯(lián)地插入第一導(dǎo)電線(3)的第一和第二電感器(51、52)；由串聯(lián)的第三電感器(53)和第一電容器(14)構(gòu)成的串聯(lián)電路(15)。串聯(lián)電路(15)的一端連接在第一電感器(51)和第二電感器(52)之間，另一端與第二導(dǎo)電線(4)連接。第一電感器(51)和第二電感器(52)的耦合系數(shù)k小于1，通過根據(jù)耦合系數(shù)k的值調(diào)整第三電感器(53)的電感(L3)的值，衰減特性上得到與理想狀態(tài)大致相同的特性或者類似傾向的特性。
文檔編號H02H9/04GK1938925SQ20058001005
公開日2007年3月28日 申請日期2005年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者鈴木滿成 申請人:Tdk株式會社