(57)【要約】【課題】コンデンサの等価直列インダクタンスとコンデンサが接続される配線の寄生インダクタンスを抑えるノイズフィルタであって、汎用性が高いノイズフィルタを提供する。【解決手段】ノイズフィルタは、第１導電線と、第２導電線と、第１導電線と第２導電線の間に接続されているとともにコンデンサが介挿されている第３導電線と、第１導電線の第１入力側導電線と第１出力側導電線と第２導電線の第２入力側導電線と第２出力側導電線の各々を横断するように設けられている磁性体と、を備えている。磁性体は、第１入力側導電線と第１出力側導電線と第２入力側導電線と第２出力側導電線を相互に磁気結合させ、これらの磁気結合によって生じる相互インダクタンスによってコンデンサの等価直列インダクタンスと第３導電線の寄生インダクタンスを減ずるように構成されている。【選択図】図６
2020129761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１入力ポートと第１出力ポートの間を延びている第１導電線であって、前記第１入力ポートと第１分岐部の間を延びている第１入力側導電線と、前記第１出力ポートと前記第１分岐部の間を延びている第１出力側導電線と、を有する第１導電線と、
第２入力ポートと第２出力ポートの間を延びている第２導電線であって、前記第２入力ポートと第２分岐部の間を延びている第２入力側導電線と、前記第２出力ポートと前記第２分岐部の間を延びている第２出力側導電線と、を有する第２導電線と、
前記第１導電線の前記第１分岐部と前記第２導電線の前記第２分岐部の間に接続されているとともにコンデンサが介挿されている第３導電線と、
前記第１入力側導電線と前記第２入力側導電線と前記第１出力側導電線と前記第２出力側導電線の各々を横断するように設けられている磁性体と、を備えており、
前記磁性体は、前記第１入力側導電線と前記第２入力側導電線と前記第１出力側導電線と前記第２出力側導電線の各々を相互に磁気結合させ、これらの磁気結合によって生じる相互インダクタンスによって前記コンデンサの等価直列インダクタンスと前記第３導電線の寄生インダクタンスを減ずるように構成されている、ノイズフィルタ。
【請求項２】
前記磁性体は、環状の形態を有している、請求項１に記載のノイズフィルタ。
【請求項３】
前記磁性体には、前記環状の形態の周方向に沿って前記磁性体を離間させるギャップが形成されている、請求項２に記載のノイズフィルタ。
【請求項４】
前記磁性体が同一面内を延びるように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のノイズフィルタ。
【請求項５】
前記第１導電線と前記第２導電線の双方が同一面内を延びるように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のノイズフィルタ。
【請求項６】
前記磁気結合を無視したときに、前記第１入力側導電線のインダクタンスと前記第２入力側導電線のインダクタンスが一致し、前記第１出力側導電線のインダクタンスと前記第２出力側導電線のインダクタンスが一致し、
前記磁気結合を考慮したときに、前記第１入力側導電線のインダクタンスと前記第２入力側導電線のインダクタンスが一致し、前記第１出力側導電線のインダクタンスと前記第２出力側導電線のインダクタンスが一致する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のノイズフィルタ。
【請求項７】
前記第１導電線と前記第２導電線の各々は、平板状のバスバーで構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のノイズフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、ノイズフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
導電線に重畳する電磁ノイズを抑えるために、ノイズフィルタの開発が進められている。この種のノイズフィルタの多くは、電磁ノイズをバイパスさせて電磁ノイズが出力に伝達されるのを抑えるためのコンデンサを備えている。しかしながら、コンデンサには等価直列インダクタンス（ESL：Equivalent Series Inductance）と称される寄生インダクタンスが存在しており、さらに、そのコンデンサが接続する配線にも寄生インダクタンスが存在している。このため、このようなノイズフィルタは、これら寄生インダクタンスの影響により、高周波帯域の電磁ノイズに対して良好なフィルタ性能を発揮できないことが知られている。
【０００３】
特許文献１は、導電線に直列接続させた一対のインダクタの磁気結合を利用するノイズフィルタを開示する。特許文献１に開示されるノイズフィルタでは、一対のインダクタの間に生じる相互インダクタンスによってコンデンサの等価直列インダクタンスを減じることにより、フィルタ性能を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，９３７，１１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、磁気結合する一対のインダクタを導電線に形成するために、特定パターンで形成された導電線が用いられている。しかしながら、導電線の特定パターンによっては、ノイズフィルタの面積が大きくなるという問題がある。また、導電線の特定パターンによっては、導電線の幅が狭くなり、寄生抵抗が増加する。このため、ノイズフィルタのエネルギー損失に伴う発熱を抑制できなくなるという問題がある。このような問題を考慮する必要があることから、特定パターンで形成された導電線を用いる技術は、設計自由度が著しく低い。したがって、特定パターンで形成された導電線を用いる技術は、汎用性に乏しい技術といえる。本願明細書は、コンデンサの等価直列インダクタンスとコンデンサが接続される配線の寄生インダクタンスを抑えるノイズフィルタであって、汎用性が高いノイズフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示するノイズフィルタの一実施形態は、第１導電線と第２導電線と第３導電線と磁性体を備えることができる。前記第１導電線は、第１入力ポートと第１出力ポートの間を延びており、前記第１入力ポートと第１分岐部の間を延びている第１入力側導電線と、前記第１出力ポートと前記第１分岐部の間を延びている第１出力側導電線と、を有している。前記第２導電線は、第２入力ポートと第２出力ポートの間を延びており、前記第２入力ポートと第２分岐部の間を延びている第２入力側導電線と、前記第２出力ポートと前記第２分岐部の間を延びている第２出力側導電線と、を有している。前記第３導電線は、前記第１導電線の前記第１分岐部と前記第２導電線の前記第２分岐部の間に接続されているとともにコンデンサが介挿されている。前記磁性体は、前記第１入力側導電線と前記第２入力側導電線と前記第１出力側導電線と前記第２出力側導電線の各々を横断するように設けられている。前記磁性体は、前記第１入力側導電線と前記第２入力側導電線と前記第１出力側導電線と前記第２出力側導電線の各々を相互に磁気結合させ、これらの磁気結合によって生じる相互インダクタンスによって前記コンデンサの等価直列インダクタンスと前記第３導電線の寄生インダクタンスを減ずるように構成されている。上記実施形態のノイズフィルタでは、前記第１導電線と前記第２導電線の各々に何ら特定パターンを形成する必要がない。このため、前記第１導電線と前記第２導電線の各々に対して前記磁性体を配設する技術は、様々な種類の導電線に対して適用することができ、汎用性が高い技術である。
【０００７】
上記実施形態のノイズフィルタでは、前記磁性体が環状の形態を有していてもよい。この実施形態によると、前記第１導電線の周囲に設けられた前記磁性体を通る磁路と前記第２導電線の周囲に設けられた前記磁性体を通る磁路を共通のものとすることができる。このため、前記第１導電線と前記第２導電線の各々に別個の磁性体を設ける場合に比して、部品点数を少なくすることができる。また、前記磁性体には、前記環状の形態の周方向に沿って前記磁性体を離間させるギャップが形成されていてもよい。このようなギャップが設けられていると、ギャップの幅等を調整することにより、磁気結合によって生じる相互インダクタンスを調整することができる。
【０００８】
上記実施形態のノイズフィルタでは、前記磁性体が同一面内を延びるように構成されていてもよい。このノイズフィルタの前記磁性体は、平坦な形態で構成されているので、製造が容易という特徴を有している。あるいは、上記実施形態のノイズフィルタでは、前記第１導電線と前記第２導電線の双方が同一面内を延びるように構成されていてもよい。このノイズフィルタの前記第１導電線と前記第２導電線は、例えばプリント基板又は厚銅基板に配設することができる。
【０００９】
上記実施形態のノイズフィルタは、前記磁気結合を無視したときに、前記第１入力側導電線のインダクタンスと前記第２入力側導電線のインダクタンスが一致し、前記第１出力側導電線のインダクタンスと前記第２出力側導電線のインダクタンスが一致する、ように構成されていてもよい。さらに、上記実施形態のノイズフィルタは、前記磁気結合を考慮したときに、前記第１入力側導電線のインダクタンスと前記第２入力側導電線のインダクタンスが一致し、前記第１出力側導電線のインダクタンスと前記第２出力側導電線のインダクタンスが一致する、ように構成されていてもよい。この実施形態によると、ノーマルモードからコモンモードへの電磁ノイズの変換を抑制することができる。
【００１０】
上記実施形態のノイズフィルタでは、前記第１導電線と前記第２導電線の各々が、平板状のバスバーで構成されていてもよい。前記第１導電線と前記第２導電線の各々が平板状のバスバーであっても、そのようなバスバーの周囲に前記磁性体を配設することにより、前記コンデンサの等価直列インダクタンスと前記第３導電線の寄生インダクタンスを減ずることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（Ａ）ノイズフィルタの等価回路を示す図である。（Ｂ）ノーマルモードで励振したときの図１（Ａ）のノイズフィルタの等価回路を示す図である。
【図２】図１（Ｂ）のノイズフィルタのノイズ伝達特性を説明するための図である。
【図３】図１（Ｂ）のノイズフィルタにおいて、磁気結合を考慮したときのノイズ伝達特性を説明するための図である。
【図４】図１（Ａ）のノイズフィルタにおいて、差動のノイズ発生源と負荷を接続した等価回路を示す図である。
【図５】図１（Ａ）のノイズフィルタにおいて、磁気結合を考慮したときの等価回路を示す図である。
【図６】本実施形態のノイズフィルタの斜視図を模式的に示す。
【図７】本実施形態のノイズフィルタの上下にＧＮＤ板が配置された例の斜視図を模式的に示す。
【図８】本実施形態のノイズフィルタの変形例の斜視図を模式的に示す。
【図９】本実施形態のノイズフィルタの変形例の斜視図を模式的に示す。
【図１０】本実施形態のノイズフィルタの変形例の斜視図を模式的に示す。
【図１１】本実施形態のノイズフィルタの変形例の斜視図を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（ノイズフィルタのノイズ伝達特性について）
本願明細書が開示するノイズフィルタの具体的な実施形態を説明する前に、図１〜図３を参照し、ノイズフィルタ１のノイズ伝達特性について説明する。なお、図１及び図２は、後述する磁性体を取り除いた状態の等価回路であり、図３は後述する磁性体を取り付けた状態の等価回路である。
【００１３】
図１（Ａ）に示されるように、ノイズフィルタ１は、第１入力ポートＩＮ１と第１出力ポートＯＵＴ１の間を延びている第１導電線１１と、第２入力ポートＩＮ２と第２出力ポートＯＵＴ２の間を延びている第２導電線１２と、一端が第１導電線１１に接続されているとともに他端が第２導電線１２に接続されている第３導電線１３と、を備えている。第３導電線１３には、コンデンサＣ１が介挿されている。ノイズフィルタ１はさらに、第１導電線１１に直列接続されている一対のインダクタＬ１，Ｌ３と、第２導電線１２に直列接続されている一対のインダクタＬ２，Ｌ４と、第３導電線１３に直列接続されている一対のインダクタＬ５，Ｌ６と、を備えている。インダクタＬ１のインダクタンスがＬ１であり、インダクタＬ２のインダクタンスがＬ２であり、インダクタＬ３のインダクタンスがＬ３であり、インダクタＬ４のインダクタンスがＬ４であり、インダクタＬ５のインダクタンスがＬ５であり、インダクタＬ６のインダクタンスがＬ６である。なお、インダクタＬ１，Ｌ２,Ｌ３,Ｌ４,Ｌ５,Ｌ６の各々は、配線の寄生インダクタであってもよい。また、インダクタンスＬ５,Ｌ６には、コンデンサＣ１の等価直列インダクタンス（ESL：Equivalent Series Inductance）が加算されている。
【００１４】
第１入力ポートＩＮ１と第２入力ポートＩＮ２をノーマルモードで励振し、第１出力ポートＯＵＴ１と第２出力ポートＯＵＴ２へのノーマルモードの伝達を観測する場合、図１（Ａ）の等価回路は、図１（Ｂ）の２ポート回路とみなすことができる。
【００１５】
図１（Ｂ）の２ポート回路にノイズ発生源と負荷を接続した等価回路を図２に示す。ＺＥは、ノイズ発生源の内部インピーダンスであり、ＺＬｏａｄは負荷のインピーダンスである。Ｌ１２はインダクタＬ１とインダクタＬ２の合成インダクタンスであり、Ｌ３４はインダクタＬ３とインダクタＬ４の合成インダクタンスであり、Ｌ５６はインダクタＬ５とインダクタＬ６の合成インダクタンスである。
【００１６】
具体的な構成は後述するが、本願明細書が開示するノイズフィルタ１は、第１導電線１１と第２導電線１２の周囲に配設された磁性体によって、インダクタＬ１とインダクタＬ２とインダクタＬ３とインダクタＬ４が相互に磁気結合するように構成されている。即ち、本願明細書が開示するノイズフィルタ１では、任意のインダクタが他の全てのインダクタと相互に磁気結合している。これらの磁気結合によって生じる相互インダクタンスＭを考慮すると、図２の等価回路は、図３の等価回路のように表すことができる。図３に示されるように、第３導電線１３のインダクタンスＬ５６が相互インダクタンスＭによって減じられている。
【００１７】
ここで、ノイズ発生源のノイズ電圧をＥnoiseとすると、負荷に加わるノイズ電圧ＶＬｏａｄは、以下の式で表される。
【数１】
2020129761.tif 000003
【００１８】
ＺＬ１２：インダクタンスＬ１２に対応したインピーダンス（jω(Ｌ１２＋M)）
ＺＬ３４：インダクタンスＬ３４に対応したインピーダンス（jω(Ｌ３４＋M)）
ＺＬ５６：インダクタンスＬ５６に対応したインピーダンス（jω(Ｌ５６−M)）
ＺＣａｐ：コンデンサＣ１のインピーダンス（1/(jωC)）
ω：角周波数（２πｆ）
【００１９】
負荷に加わるノイズ電圧ＶＬｏａｄを低減するためには、上記数式１の分母を大きくするか、上記数式１の分子を小さくすればよい。ＺＥとＺＬｏａｄは、ノイズフィルタ１の外部にあることから、設計の対象外である。
【００２０】
ノイズ電圧ＶＬｏａｄの振幅は絶対値で表されるので、上記数式１の絶対値をとり、その右辺の分子をＶｎｕｍとすると、以下の数式で表すことができる。
【数２】
2020129761.tif 000004
【００２１】
上記数式２によれば、｛ω（Ｌ５６−Ｍ）−１／ωＣ｝が０となるように相互インダクタンスＭを設定すると、フィルタ性能が最大化することが分かる。しかしながら、そのような条件は、ある特定の周波数のみで実現される。このため、ノイズフィルタ回路では、幅広い周波数のノイズを低減するのが望ましく、そのような条件で設定されない。
【００２２】
ここで、相互インダクタンスＭは、インダクタンスＬ１２とインダクタンスＬ３４の間の相互インダクタンスであり、結合係数ｋを用いて以下の数式で表すことができる。
【数３】
2020129761.tif 000005
【００２３】
結合係数ｋは磁気結合の度合いを示す値であり、本明細書が開示する構造では、０≦k≦１の値をとる。上記数式２及び上記数式３に示されるように、インダクタンスＬ５６と相互インダクタンスＭが一致するように、ｋ、Ｌ１２、Ｌ３４の値を調整すれば、上記数式１の分子にはコンデンサＣ１のインピーダンスと負荷のインピーダンスの積のみが残る。角周波数ωは周波数の増加とともに大きくなることから、インダクタンスＬ５６と相互インダクタンスＭを一致させれば、高周波帯域の電磁ノイズに対するフィルタ性能が向上する。
【００２４】
このように、本願明細書が開示するノイズフィルタ１は、インダクタＬ１とインダクタＬ２とインダクタＬ３とインダクタＬ４を相互に磁気結合させることにより、これらの磁気結合によって生じる相互インダクタンスＭによってインダクタンスＬ５６が減じられるように構成されている。本明細書が開示する技術は、この現象を利用して、高周波帯域の電磁ノイズに対するフィルタ性能を改善することができる。
【００２５】
（ノーマルモードからコモンモードへの変換が抑制される効果について）
本願明細書が開示するノイズフィルタの具体的な実施形態を説明する前に、図４及び図５を参照し、ノイズフィルタ１のノーマルモードからコモンモードへの電磁ノイズの変換が抑制される効果について説明する。なお、図４は後述する磁性体を取り除いた状態の等価回路であり、図５は後述する磁性体を取り付けた状態の等価回路である。
【００２６】
図４に、図１（Ａ）のノイズフィルタ１に差動のノイズ発生源と負荷を接続した等価回路を示す。ＺＥ１,ＺＥ２はそれぞれノイズ発生源の内部インピーダンスであり、ＺＬｏａｄ１,ＺＬｏａｄ２はそれぞれ負荷のインピーダンスである。Ｚｃはコモンモードの電流経路のコモンモードインピーダンスである。コモンモードインピーダンスＺｃを流れる電流Ｉｃは、以下の式で表される。
【数４】
2020129761.tif 000006
なお、上記数式４の分母は、以下の数式で表される。
【数５】
2020129761.tif 000007
【００２７】
ここで、インピーダンスＺ１,Ｚ２,Ｚ３,Ｚ４,Ｚ５はそれぞれ、以下の合成インピーダンスを表す。
【００２８】
Ｚ１＝ＺＥ１＋jωＬ１
Ｚ２＝ＺＥ２＋jωＬ２
Ｚ３＝ＺＬｏａｄ１＋jωＬ３
Ｚ４＝ＺＬｏａｄ２＋jωＬ４
Ｚ５＝jω（Ｌ５＋Ｌ６）＋１／（jωC）
【００２９】
図４に示す等価回路では、ノーマルモードのノイズ発生源を用いて励振されているので、Ｉｃはノーマルモードからコモンモードに変換される量を表している。数式４によると、Ｚ１＝Ｚ２、且つ、Ｚ３＝Ｚ４のときにＩｃ＝０となり、ノーマルモードからコモンモードへの変換が抑制される。ノイズ発生源の内部インピーダンスＺＥ１,ＺＥ２がそれぞれ一致し、負荷のインピーダンスＺＬｏａｄ１,ＺＬｏａｄ２がそれぞれ一致していると、Ｚ１＝Ｚ２が成立するためには以下の数式６が成立する必要があり、Ｚ３＝Ｚ４が成立するためには以下の数式７が成立する必要がある。
【数６】
2020129761.tif 000008
【数７】
2020129761.tif 000009
【００３０】
インダクタンスの大きさは構造で決まるので、上記数式６及び数式７が成立するためには、第１導電線１１と第２導電線１２の各々の入力側の配線の形態を一致させ、第１導電線１１と第２導電線１２の各々の出力側の配線の形態を一致させればよい。
【００３１】
具体的な構成は後述するが、本願明細書が開示するノイズフィルタ１は、第１導電線１１と第２導電線１２の周囲に配設された磁性体によって、インダクタＬ１とインダクタＬ２とインダクタＬ３とインダクタＬ４が相互に磁気結合するように構成されている。図１（Ａ）のノイズフィルタにおいて、磁気結合を考慮したときの等価回路を図５に示す。磁性体が設けられていると、インダクタＬ１とインダクタＬ２とインダクタＬ３とインダクタＬ４の各々の自己インダクタンスが増加する。増加した自己インダクタンスを考慮したときに、インダクタＬ１のインダクタンスをＬ１’とし、インダクタＬ２のインダクタンスをＬ２’とし、インダクタＬ３のインダクタンスをＬ３’とし、インダクタＬ４のインダクタンスをＬ４’とする。図５の等価回路において、閉路電流Ｉｌ１２,Ｉｌ３４が流れたときのインダクタＬ１,Ｌ２,Ｌ２,Ｌ４のそれぞれに発生する電圧Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３,Ｖ４については、以下の関係が成立する。
【数８】
2020129761.tif 000010
【００３２】
ここで、Ｍｎｍ（ｎ＝１〜４、ｍ＝１〜４）はインダクタンスＬ１’〜Ｌ４’間の相互インダクタンスを表しており、Ｌｎ’とＬｍ’との相互インダクタンスがＭｎｍ（＝Ｍｍｎ）である。この回路において、図４のノーマルモードのノイズ発生源、負荷、コモンモード経路を接続したときに、ノーマルモードからコモンモードへの返還を抑制するためには、図５において、Ｖ１＝Ｖ２、Ｖ３＝Ｖ４であることが必要になる。そのためには、以下の数式が成立する必要がある。
【数９】
2020129761.tif 000011
【数１０】
2020129761.tif 000012
【数１１】
2020129761.tif 000013
【数１２】
2020129761.tif 000014
【００３３】
上記数式９において、Ｍ１２＝Ｍ２１であることから、
【数１３】
2020129761.tif 000015
となる。また、上記数式１２において、Ｍ３４＝Ｍ４３であることから、
【数１４】
2020129761.tif 000016
となる。
【００３４】
上記数式１３が成立するためには、インダクタＬ１とそれを横断する磁性体の位置関係が、インダクタＬ２とそれを横断する磁性体の位置関係と同一であればよい。上記数式１４についても、同様である。
【００３５】
上記数式１０が成立するためには、インダクタＬ１に対するインダクタＬ３とＬ４の各々で発生する磁束の結合量が、インダクタＬ２に対するインダクタＬ３とＬ４の各々で発生する磁束の結合量と同一にならなければならない。Ｌ３’＝Ｌ４’であれば、それを簡易に実現できる。上記数式１１についても同様であり、Ｌ１’＝Ｌ２’であればよい。
【００３６】
以上により、上記数式６、７、１３、１４が成立すれば、ノイズフィルタ１はノーマルモードからコモンモードへの電磁ノイズの変換を抑制することができる。後述するように、本明細書が開示するノイズフィルタでは、入力側の導電線及び出力側の導電線をコンデンサに対して対称な構造とすることで、上記数式６、７、１３、１４が成立するように構成されている。
【００３７】
（ノイズフィルタの実施形態について）
以下、本明細書が開示する技術が適用されたノイズフィルタについて説明する。なお、以下で参照する各図において、上述のノイズフィルタ１の回路要素と実質的に機能が共通する構成要素については共通の符号を付し、その説明を省略することがある。
【００３８】
図６にノイズフィルタ１０の斜視図を示す。ノイズフィルタ１０は、第１入力ポートＩＮ１と第１出力ポートＯＵＴ１の間を延びている第１導電線１１と、第２入力ポートＩＮ２と第２出力ポートＯＵＴ２の間を延びている第２導電線１２と、一端が第１導電線１１の第１分岐部１１Ｃに接続されるとともに他端が第２導電線１２の第２分岐部１２Ｃに接続されている第３導電線１３と、磁性体３０と、を備えている。第３導電線１３には、コンデンサＣ１が介挿されている。
【００３９】
第１導電線１１と第２導電線１２の各々は、平板状に成形された金属のバスバーで構成されている。第１導電線１１の第１入力ポートＩＮ１と第２導電線１２の第２入力ポートＩＮ２が、ノイズ発生源となる電源に接続されている。第１導電線１１が正側の電力配線であり、第２導電線１２が負側の電力配線である。電源は、直流電源でも、交流電源でもよい。第１導電線１１の第１出力ポートＯＵＴ１と第２導電線１２の第２出力ポートＯＵＴ２の間に負荷が接続されている。第１導電線１１と第２導電線１２は、平行に延びている。
【００４０】
第１導電線１１のうちの第１入力ポートＩＮ１と第１分岐部１１Ｃの間の部分を第１入力側導電線１１Ａという。第１導電線１１のうちの第１出力ポートＯＵＴ１と第１分岐部１１Ｃの間の部分を第１出力側導電線１１Ｂという。第２導電線１２のうちの第２入力ポートＩＮ２と第２分岐部１２Ｃの間の部分を第２入力側導電線１２Ａという。第２導電線１２のうちの第２出力ポートＯＵＴ２と第２分岐部１２Ｃの間の部分を第２出力側導電線１２Ｂという。
【００４１】
第１導電線１１については、第１入力側導電線１１Ａと第１出力側導電線１１Ｂと第１分岐部１１Ｃが同一面に配置されていない。第１導電線１１が、階段状の形態を有している。第１入力側導電線１１Ａは第１分岐部１１Ｃに対して図示上側に配置されており、第１出力側導電線１１Ｂは第１分岐部１１Ｃに対して図示下側に配置されている。このように、第１入力側導電線１１Ａと第１出力側導電線１１Ｂは、第１分岐部１１Ｃに対して上下が異なる側に配置されている。
【００４２】
第２導電線１２についても、第２入力側導電線１２Ａと第２出力側導電線１２Ｂと第２分岐部１２Ｃが同一面に配置されていない。第２導電線１２が、階段状の形態を有している。第２入力側導電線１２Ａは第２分岐部１２Ｃに対して図示下側に配置されており、第２出力側導電線１２Ｂは第２分岐部１２Ｃに対して図示上側に配置されている。このように、第２入力側導電線１２Ａと第２出力側導電線１２Ｂは、第２分岐部１２Ｃに対して上下が異なる側に配置されている。
【００４３】
より具体的には、第１導電線１１の第１入力側導電線１１Ａと第２導電線１２の第２入力側導電線１２Ａが同一面に配置されておらず、第１入力側導電線１１Ａが第２入力側導電線１２Ａよりも図示上側に配置されている。このような位置関係で構成されることにより、直線状に延びる磁性体３０の一部が、第１入力側導電線１１Ａの図示下側を横断するとともに第２入力側導電線１２Ａの図示上側を横断することができる。また、第１導電線１１の第１出力側導電線１１Ｂと第２導電線１２の第２出力側導電線１２Ｂも同一面に配置されておらず、第１出力側導電線１１Ｂが第２出力側導電線１２Ｂよりも図示下側に配置されている。このような位置関係で構成されることにより、直線状に延びる磁性体３０の一部が、第１出力側導電線１１Ｂの図示上側を横断するとともに第２出力側導電線１２Ｂの図示下側を横断することができる。
【００４４】
第３導電線１３は、平板状に成形された金属のバスバーで構成されている。第３導電線１３は、第１導電線１１と第２導電線１２の各々に対して直交しており、第１導電線１１の第１分岐部１１Ｃ側面から延びているとともに第２導電線１２の第２分岐部１２Ｃの側面から延びている。第３導電線１３には、コンデンサＣ１が介挿されている。コンデンサＣ１には、周波数特性が良く、耐圧の高い種類のものが用いられている。コンデンサＣ１には、例えばフィルムコンデンサ又はセラミックコンデンサが用いられる。
【００４５】
このように、ノイズフィルタ１０は、第１導電線１１の寄生のインダクタンスと、第２導電線１２の寄生のインダクタンスと、第３導電線１３に介挿されているコンデンサＣと、で構成されているノイズフィルタである。
【００４６】
磁性体３０は、磁性材料のフェライト粉末を樹脂に練り込んだ磁性シートで構成されている。磁性体３０は、第１磁性体部分３１と第２磁性体部分３２と第３磁性体部分３３と第４磁性体部分３４とを有しており、環状の形態となるように構成されている。第１磁性体部分３１と第２磁性体部分３２と第３磁性体部分３３と第４磁性体部分３４は、同一面内を延びるように構成されており、平面視したときに、矩形状となるように構成されている。このように、磁性体３０が同一面内を延びるように構成されていると、磁性体３０の製造が容易となる。なお、磁性体３０は、Ｍｎ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｚｎ等の材料を焼結したフェライト等を成形した磁性プレートであってもよい。
【００４７】
第１磁性体部分３１は、第１導電線１１の第１入力側導電線１１Ａと第２導電線１２の第２入力側導電線１２Ａの各々を横断するように直線状に延びている。第１磁性体部分３１は、第１入力側導電線１１Ａの図示下側を第１入力側導電線１１Ａに対して直交するように横断している。第１磁性体部分３１はさらに、第２入力側導電線１２Ａの図示上側を第２入力側導電線１２Ａに対して直交するように横断している。
【００４８】
第２磁性体部分３２は、第１導電線１１の外側を第１導電線１１に対して平行に延びている。第２磁性体部分３２は、その一端が第１磁性体部分３１に接続されており、その多端が第３磁性体部分３３に接続されている。
【００４９】
第３磁性体部分３３は、第１導電線１１の第１出力側導電線１１Ｂと第２導電線１２の第２出力側導電線１２Ｂの各々を横断するように直線状に延びている。第３磁性体部分３３は、第１出力側導電線１１Ｂの図示上側を第１出力側導電線１１Ｂに対して直交するように横断している。第３磁性体部分３３はさらに、第２出力側導電線１２Ｂの図示下側を第２出力側導電線１２Ｂに対して直交するように横断している。
【００５０】
第４磁性体部分３４は、第２導電線１２の外側を第２導電線１２に対して平行に延びている。第４磁性体部分３４は、その一端が第３磁性体部分３３に接続されており、その多端が第１磁性体部分３１に接続されている。
【００５１】
なお、この例の磁性体３０は、連続した環状の形態で構成されている。この例に代えて、磁性体３０には、環状の形態の周方向に沿って磁性体３０を離間させるギャップが形成されていてもよい。例えば、第１磁性体部分３１と第２磁性体部分３２の間にギャップが形成され、第１磁性体部分３１と第４磁性体部分３４の間にギャップが形成されていてもよい。この場合、磁性体３０は、Ｉ型の部分（第１磁性体部分３１）と、Ｃ型の部分（第２磁性体部分３２と第３磁性体部分３３と第４磁性体部分３４）と、の２つの部分で構成される。このように、磁性体３０が分割されて構成されていると、磁性体３０を導電線１１,１２の周囲に実装するのが容易となる。また、後述するように、ギャップの幅を調整することにより、相互インダクタンスを調整することが可能となる。なお、ギャップが形成される位置及びギャップの数については、特に限定されるものではない。
【００５２】
ここで、第１導電線１１と第２導電線１２にノーマルモード（ディファレンシャルモード）のノイズが重畳する場合を考える。この場合、ノイズ電流は、第１導電線１１と第２導電線１２を逆相で流れる。例えば、ノイズ電流は、第１入力ポートＩＮ１から第１出力ポートＯＵＴ１に向けて第１導電線１１を流れるとともに、第２出力ポートＯＵＴ２から第２入力ポートＩＮ２に向けて第２導電線１２を流れる。このようなノーマルモードのノイズ電流が流れると、磁性体３０内に磁束が発生する。第１磁性体部分３１では、第２入力側導電線１２Ａから第１入力側導電線１１Ａへの向きに磁束が発生する。第３磁性体部分３３では、第１出力側導電線１１Ｂから第２出力側導電線１２Ｂへの向きに磁束が発生する。このように、磁性体３０内には、図示時計回りの向きに磁束が発生する。このように、第１導電線１１と第２導電線１２の周囲に磁性体３０が配設されていると、第１入力側導電線１１Ａと第２入力側導電線１２Ａと第１出力側導電線１１Ｂと第２出力側導電線１２Ｂの各々を相互に磁気結合させることができる。
【００５３】
このノイズフィルタ１０では、第１磁性体部分３１と第２磁性体部分３２と第３磁性体部分３３と第４磁性体部分３４の各々の材料及び形態等を調整することにより、第１入力側導電線１１Ａと第２入力側導電線１２Ａと第１出力側導電線１１Ｂと第２出力側導電線１２Ｂの各々の間に生じる相互インダクタンスが調整される。また、上記したように、磁性体３０の一部にギャップが形成されている場合、そのギャップの幅も調整することにより、これらの導電線の間に生じる相互インダクタンスが調整される。これにより、これら導電線の間に生じる相互インダクタンスによってコンデンサＣ１の等価直列インダクタンスと第３導電線１３の寄生インダクタンスの和が減じられる（図３参照）。この結果、上記数式２で示したように、ノイズフィルタ１０は、高周波帯域の電磁ノイズに対して高いフィルタ性能を発揮することができる。なお、これら導電線の間に生じる相互インダクタンスがコンデンサＣ１の等価直列インダクタンスと第３導電線１３の寄生インダクタンスの和に必ずしも一致する必要はない。相互インダクタンスを「Ｍ」とし、コンデンサＣ１の等価直列インダクタンスと第３導電線１３の寄生インダクタンスの和を「Ｌ５６」とすると、｜Ｌ５６−Ｍ｜＜Ｌ５６となるようにＭを調整することで、コンデンサＣ１が高周波まで低インピーダンスを保つことができる。これにより、ノイズ電流がコンデンサＣ１を介してバイパスされ、ノイズ電流が出力へ伝達されるのが抑えられる。ノイズフィルタ１０は、高いフィルタ性能を有することができる。
【００５４】
ノイズフィルタ１０では、第１導電線１１と第２導電線１２の周囲に磁性体３０を配設するだけで、コンデンサＣ１の等価直列インダクタンスと第３導電線１３の寄生インダクタンスの和が減じられる。この例では、第１導電線１１と第２導電線１２がバスバーであるが、他の種類の導電線であっても同様である。また、第１導電線１１と第２導電線１２の形状がどのようなものであっても、その周囲に磁性体３０を配設することで、コンデンサＣ１の等価直列インダクタンスと第３導電線１３の寄生インダクタンスの和を減ずることができる。特に、磁性シートで構成されている磁性体３０は、第１導電線１１と第２導電線１２に対して容易に配設することができる。このように、第１導電線１１と第２導電線１２の周囲に磁性体３０を配設するという技術は、様々な種類の導電線に適用できることから、汎用性が高い技術である。
【００５５】
また、ノイズフィルタ１０では、磁性体３０が、第１導電線１１と第２導電線１２の周囲を囲むように環状に構成されていることを１つの特徴としている。例えば、第１導電線１１の第１入力側導電線１１Ａと第１出力側導電線１１Ｂの間を延びるように構成された磁性体と、第２導電線１２の第２入力側導電線１２Ａと第２出力側導電線１２Ｂの間を延びるように構成された磁性体と、の２つの磁性体を採用し、各々の磁性体に磁束が発生するようにしても、ノイズフィルタ１０のフィルタ性能を向上させることができる。しかしながら、本実施形態のように、磁路を共通のものとした磁性体３０は、同じ大きさの磁束を流す場合、２つの磁性体よりも体積を小さくすることができる。
【００５６】
また、ノイズフィルタ１０は、第１入力側導電線１１Ａと第２入力側導電線１２Ａが共通の形態（長さ、幅及び厚み）を有している。同様に、第１出力側導電線１１Ｂと第２出力側導電線１２Ｂが共通の形態（長さ、幅及び厚み）を有している。したがって、ノイズフィルタ１０では、磁性体３０の磁気結合を無視したときに、第１入力側導電線１１Ａのインダクタンスと第２入力側導電線１２Ａのインダクタンスが一致し、第１出力側導電線１１Ｂのインダクタンスと第２出力側導電線１２Ｂのインダクタンスが一致する。このため、ノイズフィルタ１０では、上記数式６及び７が成立している。
【００５７】
また、ノイズフィルタ１０では、第１入力側導電線１１Ａに対する磁性体３０の相対的な位置関係と第２入力側導電線１２Ａに対する磁性体３０の相対的な位置関係が一致している。同様に、ノイズフィルタ１０では、第１出力側導電線１１Ｂに対する磁性体３０の相対的な位置関係と第２出力側導電線１２Ｂに対する磁性体３０の相対的な位置関係が一致している。したがって、ノイズフィルタ１０では、磁性体３０の磁気結合を考慮したときに、第１入力側導電線１１Ａのインダクタンスと第２入力側導電線１２Ａのインダクタンスが一致し、第１出力側導電線１１Ｂのインダクタンスと第２出力側導電線１２Ｂのインダクタンスが一致する。このため、ノイズフィルタ１０では、上記数式１３及び１４が成立している。
【００５８】
このように、ノイズフィルタ１０では、上記数式６,７,１３，１４が成立するように構成されていることから、ノーマルモードからコモンモードへの電磁ノイズの変換を抑制することができる。
【００５９】
図６に示す例において、ノイズフィルタ１０の周囲に基準電位に固定されたＧＮＤ板が配置されていてもよい。そのようなＧＮＤ板は、ノイズフィルタ１０の周囲の一部のみに配置されていてもよく、ノイズフィルタ１０の周囲を囲むように配置されていてもよい。また、ＧＮＤ板がノイズフィルタ１０の周囲を取り囲むように配置されていると、ＧＮＤ板が電磁ノイズシールドとしても機能することができる。なお、ＧＮＤ板は、編組線で構成されていてもよい。
【００６０】
例えば、図７に、ノイズフィルタ１０の上下に一対のＧＮＤ板４２,４４が配置された例を模式的に示す。この場合、ＧＮＤ板４２,４４と導電線１１,１２の間の距離Ｄ１,Ｄ２,Ｄ３が、図に示す関係となるように構成されていると、ＧＮＤ板による近接効果を考慮しても、上記数式６,７の関係を維持することができ、高周波（例えば１０ＭＨｚ以上）のノイズに対してもノイズ抑制効果を維持することができる。具体的には、下側ＧＮＤ板４２と第１入力側導電線１１Ａの間、下側ＧＮＤ板４２と第２出力側導電線１２Ｂの間、上側ＧＮＤ板４４と第１出力側導電線１１Ｂの間、及び、上側ＧＮＤ板４４と第２入力側導電線１２Ａの間の距離Ｄ１が共通である。下側ＧＮＤ板４２と第１出力側導電線１１Ｂの間、下側ＧＮＤ板４２と第２入力側導電線１２Ａの間、上側ＧＮＤ板４４と第１入力側導電線１１Ａの間、及び、上側ＧＮＤ板４４と第２出力側導電線１２Ｂの間の距離Ｄ２が共通である。下側ＧＮＤ板４２と第１分岐部１１Ｃの間、下側ＧＮＤ板４２と第２分岐部１２Ｃの間、上側ＧＮＤ板４４と第１分岐部１１Ｃの間、及び、上側ＧＮＤ板４４と第２分岐部１２Ｃの間の距離Ｄ３が共通である。
【００６１】
図６に示すノイズフィルタ１０では、磁性体３０が平面矩形状の形態を有していた。この例に代えて、図８に示すノイズフィルタ１００では、磁性体１１０が、平面視したときに、円環状の形態を有していてもよい。このような円環状の磁性体１１０は、磁束が通りやすいという効果を有している。なお、磁性体１１０は、一部が円環状であってもよく、楕円であってもよい。また、磁性体１１０には、環状の形態の周方向に沿って磁性体１１０を離間させるギャップが形成されていてもよい。そのようなギャップが形成されていると、そのギャップ幅を調整することによって磁気結合で生じる相互インダクタンスを調整可能となり、また、磁性体１１０を導電線１１,１２の周囲に配設することが容易となる。
【００６２】
図６に示すノイズフィルタ１０では、第１導電線１１と第２導電線１２の各々が、階段状の形態を有していた。この例に代えて、図９に示すノイズフィルタ１０２では、第１導電線１１と第２導電線１２の各々が、同一面内に配置されていてもよい。この場合、磁性体１２０が立体的に配置されている。なお、図１０に示すように、磁性体１２０には、環状の形態の周方向に沿って磁性体１２０を離間させるギャップが形成されていてもよい。そのようなギャップが形成されていると、そのギャップ幅を調整することによって磁気結合で生じる相互インダクタンスを調整可能となり、また、磁性体１１０を導電線１１,１２の周囲に配設することが容易となる。図９及び図１０に示すノイズフィルタ１０２は、第１導電線１１と第２導電線１２の各々がプリント基板又は厚銅基板上に配置される場合に特に有用である。
【００６３】
図６に示すノイズフィルタ１０では、第１導電線１１と第２導電線１２が平行に延びていた。この例に代えて、図１１に示すノイズフィルタ１０３では、第１導電線１１と第２導電線１２の各々が、蛇行するように延びており、コンデンサＣ１が配置される位置で接近するように構成されていてもよい。この例では、第１導電線１１の第１分岐部１１Ｃと第２導電線１２の第２分岐部１２Ｃの一部が、図６に示す例の第３導電線１３に相当する配線（コンデンサＣ１の両側の配線）となる。このように、コンデンサＣ１の両側の配線が短くなり、これらの配線の寄生インダクタンスを減らすことができる。このため、これらの配線の寄生インダクタンスを減じるために必要な相互インダクタンスを抑えることができるので、磁性体１２０の量を低減することができる。また、このノイズフィルタ１０３では、第１導電線１１と第２導電線１２が、ポート付近で近接して平行に延びて構成されている。このため、第１導電線１１と第２導電線１２の寄生インダクタンスを減らすことができる。
【００６４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００６５】
１０：ノイズフィルタ
１１：第１導電線
１１Ａ：第１入力側導電線
１１Ｂ：第１出力側導電線
１１Ｃ：第１分岐部
１２：第２導電線
１２Ａ：第２入力側導電線
１２Ｂ：第２出力側導電線
１２Ｃ：第２分岐部
１３：第３導電線
３０：磁性体
３１：第１磁性体部分
３２：第２磁性体部分
３３：第３磁性体部分
３４：第４磁性体部分
ＩＮ１：第１入力ポート
ＩＮ２：第２入力ポート
ＯＵＴ１：第１出力ポート
ＯＵＴ２：第２出力ポート
Ｃ１：コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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