(57)【要約】【課題】コストアップを伴うことなく、磁界ノイズの低減を可能とする電子装置を提供する。【解決手段】閉ループを形成する閉ループ回路１０２に、電流平滑用のコイル１４０が設けられた電子装置を対象とする。コイル１４０を流れる電流によって発生する第１磁束Φ１の方向と、閉ループ回路１０２を流れる電流によって発生する第２磁束Φ２の方向とが逆になるように、コイル１４０が閉ループ回路１０２に対して実装されるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉ループを形成する閉ループ回路（１０２）に、電流平滑用のコイル（１４０）が設けられた電子装置において、
前記コイル（１４０）を流れる電流によって発生する第１磁束（Φ１）の方向と、前記閉ループ回路（１０２）を流れる電流によって発生する第２磁束（Φ２）の方向とが逆になるように、前記コイル（１４０）が前記閉ループ回路（１０２）に対して実装されていることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記コイル（１４０）は、前記閉ループ回路（１０２）の真ん中に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、スイッチング電源回路に用いて好適な電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子装置として、例えば、特許文献１に示されたものが知られている。特許文献１の電子装置は、導電性のパターンが形成された配線基板に部品が実装されて回路が形成されている。そして、交流回路上閉じたループ状のパターンを形成して、このループ状のパターンによって、配線基板を板厚方向に貫通する交流磁界を発生する回路を取り囲むようにしている。
【０００３】
これにより、回路に交流磁界が発生すると、ループ状のパターンに交流磁界を相殺するように電流が流れ、磁界ノイズを低減するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６８３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の電子回路では、磁界ノイズの低減のために、本来の回路とは別に専用のループ状のパターンを設ける必要があり、また、このループ状のパターンの設定により、配線基板も大きくする必要が生じ、コストアップを伴うものとなっている。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、コストアップを伴うことなく、磁界ノイズの低減を可能とする電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
本発明では、閉ループを形成する閉ループ回路（１０２）に、電流平滑用のコイル（１４０）が設けられた電子装置において、
コイル（１４０）を流れる電流によって発生する第１磁束（Φ１）の方向と、閉ループ回路（１０２）を流れる電流によって発生する第２磁束（Φ２）の方向とが逆になるように、コイル（１４０）が閉ループ回路（１０２）に対して実装されていることを特徴としている。
【０００９】
電子装置（１００）においては、コイル（１４０）を流れる電流によって発生する第１磁束（Φ１）によって、主たる磁界ノイズが発生する。本発明では、コイル（１４０）による第１磁束（Φ１）の方向は、閉ループ回路（１０２）を流れる電流によって発生する第２磁束（Φ２）の方向と逆になるようにコイル（１４０）が実装されている。よって、両磁束（Φ１、Φ２）は打ち消し合う形となり、磁界ノイズを低減することができる。
【００１０】
本発明では、従来技術のような特別な回路構成等を追加するものではない。第１磁束（Φ１）と第２磁束（Φ２）との方向が逆になるように、閉ループ回路（１０２）に対してコイル（１４０）を実装するようにするという簡単な構成で上記のように磁界ノイズの低減を可能としており、コストアップを招くことがない。
【００１１】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態におけるスイッチング電源回路を示す回路図である。
【図２】第１実施形態におけるスイッチング電源回路を示す実装図である。
【図３】スイッチング電源ＩＣがオンのときにおける第１磁束および第２磁束を示す概念図である。
【図４】スイッチング電源ＩＣがオフのときにおける第１磁束および第２磁束を示す概念図である。
【図５】第２実施形態におけるスイッチング電源回路を示す回路図である。
【図６】第３実施形態におけるスイッチング電源回路を示す回路図である。
【図７】第４実施形態におけるスイッチング電源回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の電子装置に係る第１実施形態について図１〜図３を用いて説明する。本実施形態の電子装置は、例えば、車両用のスイッチング電源回路１００である。スイッチング電源回路１００は、具体的には、車両用バッテリ１０の電圧を所定電圧に降圧させる降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータである。スイッチング電源回路１００は、車両用バッテリ１０の電圧（１２Ｖ）を、例えば３．３Ｖ〜５Ｖ程度に降圧して、車両用各種機器（例えばコンビネーションメータ装置等）の制御用ＥＣＵに電力供給する。スイッチング電源回路１００は、基板１１０、スイッチング電源ＩＣ１２０、キャッチダイオード１３０、コイル１４０、およびコンデンサ１５０等を備えている。
【００１５】
基板１１０は、表面に形成されるプリント配線部を介して、スイッチング電源ＩＣ１２０、キャッチダイオード１３０、コイル１４０、およびコンデンサ１５０を実装させるための板状部材である。
【００１６】
スイッチング電源ＩＣ１２０は、内部に設けられたスイッチング素子のオン、オフの切替えによって、車両用バッテリ１０から入力される入力電流をパルス電流に変換（パルス幅変調）するスイッチング手段である。スイッチング電源ＩＣ１２０は、車両用バッテリ１０に対して直列に接続されている。スイッチング素子としては、例えば、バイポーラトランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子が使用されており、図示しない制御回路によって、オン、オフの切替えが制御されるようになっている。スイッチング素子によるオン、およびオフのトータル時間は一定であり、オン時間が短く（デューティ比が小さく）なるほど、出力側で得られる電圧が低くなるようになっている。
【００１７】
キャッチダイオード１３０は、整流作用（電流を一定方向に流す）を備える電子素子であり、スイッチング電源ＩＣ１２０の出力側で、車両用バッテリ１０に対して並列に接続されている。キャッチダイオード１３０は、スイッチング電源ＩＣ１２０（スイッチング素子）がオン状態となるときにオフ状態となる。よって、スイッチング電源ＩＣ１２０のオンにより、スイッチング電源ＩＣ１２０から後述するコイル１４０に電流が流れるようになっている。逆に、キャッチダイオード１３０は、スイッチング電源ＩＣ１２０がオフ状態となるときにオン状態となり、後述するコイル１４０へ電流を流すようになっている。
【００１８】
コイル１４０は、後述するコンデンサ１５０と共に、スイッチング電源ＩＣ１２０、およびキャッチダイオード１３０によって整流された電流を平滑する巻き線である。コイル１４０は、スイッチング電源ＩＣ１２０の出力側で、スイッチング電源ＩＣ１２０に対して直列に接続されている。そして、コイル１４０の出力側は、車両用各種機器への出力部１６０となっている。
【００１９】
コンデンサ１５０は、上記コイル１４０と共に、スイッチング電源ＩＣ１２０、およびキャッチダイオード１３０によって整流された電流を平滑する素子であり、コイル１４０の出力側で、車両用バッテリ１０に対して並列に接続されている。
【００２０】
車両用バッテリ１０、スイッチング電源ＩＣ１２０、コイル１４０、およびコンデンサ１５０は、スイッチング電源ＩＣ１２０がオン（キャッチダイオード１３０がオフ）状態となるときに閉ループ電流Ｉ１の流れる閉ループ回路１０１を形成する。閉ループ回路１０１は、基板１１０の平面状に形成される回路となっており、閉ループ電流Ｉ１の流れる向きは、図１に示すように右回りとなる。
【００２１】
また、キャッチダイオード１３０、コイル１４０、およびコンデンサ１５０は、スイッチング電源ＩＣ１２０がオフ（キャッチダイオード１３０がオン）状態となるときに閉ループ電流Ｉ２の流れる閉ループ回路１０２を形成する。閉ループ回路１０２は、基板１１０の平面状に形成される回路となっており、閉ループ電流Ｉ２の流れる向きは、図１に示すように右回りとなる。
【００２２】
そして、本実施形態では、コイル１４０は、コイル１４０を流れる電流によって発生する第１磁束Φ１の方向と、閉ループ回路１０１、１０２を流れる閉ループ電流Ｉ１、Ｉ２によって発生する第２磁束Φ２の方向とが逆になるように、閉ループ回路１０１、１０２に対して実装されるようになっている。
【００２３】
コイル１４０の実装の形態は、具体的には、巻き線の軸方向が、閉ループ回路１０１、１０２を含む仮想平面（基板１１０）に対して直交するように、且つ、巻き線の巻き方向（電流の流れる方向）が、コイル１４０の上側からみて、左回りとなるようにしている。
【００２４】
上記のように構成されるスイッチング電源回路１００においては、スイッチング電源ＩＣ１２０（スイッチング素子）がオンとなると、閉ループ回路１０１において、車両用バッテリ１０から出力部１６０へ電流が流れ、コイル１４０にはエネルギーが蓄えられる。このとき閉ループ回路１０１に閉ループ電流Ｉ１が流れることになる。
【００２５】
また、スイッチング電源ＩＣ１２０がオフ（キャッチダイオード１３０がオン）となると、コイル１４０は、電流を保とうとして起電力を発生させて、キャッチダイオード１３０を通じて電流が流れる。このとき閉ループ回路１０２に閉ループ電流Ｉ２が流れることになる。
【００２６】
スイッチング電源ＩＣ１２０のオン、オフの繰返しにより、閉ループ電流Ｉ１と閉ループ電流Ｉ２が交互に流れることになる。
【００２７】
スイッチング電源回路１００においては、コイル１４０を流れる電流によって発生する第１磁束Φ１によって、主たる磁界ノイズが発生する。本実施形態では、コイル１４０は、コイル１４０による第１磁束Φ１の方向が、閉ループ回路１０１、１０２を流れる電流によって発生する第２磁束Φ２の方向とは逆になるように実装されている。
【００２８】
つまり、図３に示すように、スイッチング電源ＩＣ１２０がオンのとき、閉ループ回路１０１を流れる閉ループ電流Ｉ１によって、閉ループ回路１０１には、閉ループ回路１０１の内側領域において図面の下側に向かい、また、外側領域において図面の上側に向かう第２磁束Φ２が発生する。一方、コイル１４０においては、コイル１４０の内側領域において図面の上側に向かい、また、外側領域において図面の下側に向かう第１磁束Φ１が発生する。よって、両磁束Φ１、Φ２の方向は逆方向となるので、両磁束Φ１、Φ２は打ち消し合う形となる。これにより、磁界ノイズを低減することができる。
【００２９】
また、図４に示すように、スイッチング電源ＩＣ１２０がオフのとき、閉ループ回路１０２を流れる閉ループ電流Ｉ２によって、閉ループ回路１０２には、閉ループ回路１０２の内側領域において図面の下側に向かい、また、外側領域において図面の上側に向かう第２磁束Φ２が発生する。一方、コイル１４０においては、図３と同様に、コイル１４０の内側領域において図面の上側に向かい、また、外側領域において図面の下側に向かう第１磁束Φ１が発生する。よって、両磁束Φ１、Φ２の方向は逆方向となるので、両磁束Φ１、Φ２は打ち消し合う形となる。これにより、磁界ノイズを低減することができる。
【００３０】
本実施形態では、従来技術のような特別な回路構成等を追加するものではない。第１磁束Φ１と第２磁束Φ２との方向が逆になるように、閉ループ回路１０１、１０２に対してコイル１４０を実装するようにするという簡単な構成で上記のように磁界ノイズの低減を可能としており、コストアップを招くことがない。
【００３１】
（第２実施形態）
第２実施形態のスイッチング電源回路１００Ａを図５に示す。第２実施形態のスイッチング電源回路１００Ａは、上記第１実施形態のスイッチング電源回路１００に対して、コイル１４０の設定位置を変更したものである。
【００３２】
スイッチング電源回路１００Ａのコイル１４０は、例えば、閉ループ回路１０２の真ん中に配置されるようになっている。これにより、コイル１４０による第１磁束Φ１と、閉ループ回路１０２による第２磁束Φ２との位置的な偏りを無くすことができるので、効果的な両磁束Φ１、Φ２の打ち消しが可能となる。
【００３３】
（第３実施形態）
第３実施形態のスイッチング電源回路１００Ｂを図６に示す。第３実施形態のスイッチング電源回路１００Ｂは、電子装置として、車両用バッテリ１０の電圧を昇圧させる昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータに適用したものである。
【００３４】
スイッチング電源回路１００Ｂにおいては、車両用バッテリ１０の出力側には、コイル１４０およびキャッチダイオード１３０が直列に接続されて、出力部１６０に至っている。そして、コイル１４０の出力側には、スイッチング電源ＩＣ１２０が車両用バッテリ１０に対して並列に接続されている。また、キャッチダイオード１３０の出力側には、コンデンサ１５０が車両用バッテリ１０に対して並列に接続されている。
【００３５】
車両用バッテリ１０、コイル１４０、およびスイッチング電源ＩＣ１２０は、スイッチング電源ＩＣ１２０がオン状態となるときに閉ループ回路１０１Ｂを形成する。また、車両用バッテリ１０、コイル１４０、キャッチダイオード１３０、およびコンデンサ１５０は、スイッチング電源ＩＣ１２０がオフ状態となるときに閉ループ回路１０２Ｂを形成する。
【００３６】
そして、コイル１４０は、上記第１実施形態と同様に、コイル１４０を流れる電流によって発生する第１磁束Φ１の方向と、閉ループ回路１０１Ｂ、１０２Ｂを流れる閉ループ電流Ｉ１、Ｉ２によって発生する第２磁束Φ２の方向とが逆になるように、閉ループ回路１０１Ｂ、１０２Ｂに対して実装されるようになっている。
【００３７】
本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、スイッチング電源ＩＣ１２０がオンのとき、閉ループ回路１０１Ｂを流れる閉ループ電流Ｉ１によって、閉ループ回路１０１Ｂに発生する第２磁束Φ２と、コイル１４０に発生する第１磁束Φ１とは、逆方向になる。よって、両磁束Φ１、Φ２は打ち消し合う形となる。また、スイッチング電源ＩＣ１２０がオフのとき、閉ループ回路１０２Ｂを流れる閉ループ電流Ｉ２によって、閉ループ回路１０２Ｂに発生する第２磁束Φ２と、コイル１４０に発生する磁束Φ１とが、逆方向となる。これにより、磁界ノイズを低減することができる。
【００３８】
（第４実施形態）
第４実施形態のスイッチング電源回路１００Ｃを図７に示す。第４実施形態のスイッチング電源回路１００Ｃは、電子装置として、トランス１７０を用いた絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータに適用したものである。
【００３９】
スイッチング電源回路１００Ｃにおいては、車両用バッテリ１０の出力側には、トランス１７０の１次巻き線１７１およびスイッチング電源ＩＣ１２０が接続されている。また、トランス１７０の２次巻き線１７２には、第１ダイオード１３１およびコイル１４０が直列に接続されて出力部１６０に至っている。そして、第１ダイオード１３１の出力側には、第２ダイオード１３２が車両用バッテリ１０に対して並列に接続されている。更に、コイル１４０の出力側には、コンデンサ１５０が車両用バッテリ１０に対して並列に接続されている。
【００４０】
２次巻き線１７２、第１ダイオード１３１、コイル１４０、およびコンデンサ１５０は、スイッチング電源ＩＣ１２０がオン状態となるときに閉ループ回路１０１Ｃを形成する。また、第２ダイオード１３２、コイル１４０、およびコンデンサ１５０は、スイッチング電源ＩＣ１２０がオフ状態となるときに閉ループ回路１０２Ｃを形成する。
【００４１】
そして、コイル１４０は、上記第１実施形態と同様に、コイル１４０を流れる電流によって発生する第１磁束Φ１の方向と、閉ループ回路１０１Ｃ、１０２Ｃを流れる閉ループ電流Ｉ１、Ｉ２によって発生する第２磁束Φ２の方向とが逆になるように、閉ループ回路１０１Ｃ、１０２Ｃに対して実装されるようになっている。
【００４２】
本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、スイッチング電源ＩＣ１２０がオンのとき、閉ループ回路１０１Ｃを流れる閉ループ電流Ｉ１によって、閉ループ回路１０１Ｃに発生する第２磁束Φ２と、コイル１４０に発生する第１磁束Φ１とは、逆方向になる。よって、両磁束Φ１、Φ２は打ち消し合う形となる。また、スイッチング電源ＩＣ１２０がオフのとき、閉ループ回路１０２Ｃを流れる閉ループ電流Ｉ２によって、閉ループ回路１０２Ｃに発生する第２磁束Φ２と、コイル１４０に発生する第１磁束Φ１とが、逆方向となる。これにより、磁界ノイズを低減することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ  スイッチング電源回路（電子装置）
１０１、１０１Ｂ、１０１Ｃ  閉ループ回路
１０２、１０２Ｂ、１０２Ｃ  閉ループ回路
１４０  コイル
【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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