(57)【要約】能動ＥＭＩフィルタ（１００）は、接地ラインまたは電力伝送ラインにおける電流を、ラインに結合されたコンデンサ（Ｃ１）を横切る電圧として感知する。ＥＭＩフィルタ（１００）は共通モード電圧を感知し、共通モード電圧及びノイズ間の差を決定して出力を提供し、該差をゼロに駆動する。結果の能動閉ループＥＭＩフィルタ（１００）は、変流器型のＥＭＩフィルタに渡って非常に高められた性能の良好なＥＭＩ減衰を生成する。誤差増幅器（１０２）のための電圧調整器は、フィルタ効率を高めつつノイズ減少を改善する。能動ＥＭＩフィルタ（１００）は、低価格及び信頼性を提供しつつ、等価の変流器回路のもの以上の広範な線形範囲で動作する。
2005532027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力システムのフィルタ回路であって、
それぞれのラインにおける電流に関連した電圧を得るために、システム・ラインに結合された複数の電圧貯蔵装置と、
該電圧貯蔵装置に結合され、該電圧貯蔵装置間の電圧差に基づく信号を出力するように動作する誤差増幅器と、
を備え、該出力信号は、該出力信号に対する電圧得るように、もう１つの電圧貯蔵装置に結合され、該出力信号から得られた電圧は、電圧貯蔵装置間の電圧差に影響を与えて該差を減少するフィルタ回路。
【請求項２】
電圧貯蔵装置は、コンデンサである請求項１に記載の回路。
【請求項３】
少なくとも１つのシステム・ラインは入力電力ラインであり、少なくとも１つの他のシステム・ラインは、接地ラインである請求項１に記載の回路。
【請求項４】
システム・ラインは、入力電力ラインである請求項１に記載の回路。
【請求項５】
誤差増幅器を付勢するための誤差増幅器への電源をさらに備え、該電源は、電力システムの１つ以上の入力ラインに結合されている請求項１に記載の回路。
【請求項６】
電力システムは、単相システムである請求項１に記載の回路。
【請求項７】
電力システムは、三相システムである請求項１に記載の回路。
【請求項８】
電源は、整流器を含む請求項５に記載の回路。
【請求項９】
電源は、制御された抵抗装置を含む請求項５に記載の回路。
【請求項１０】
電源は、さらに、制御された抵抗装置を含む請求項８に記載の回路。
【請求項１１】
誤差増幅器を付勢するために誤差増幅器に供給される調整された電圧源をさらに含む請求項１に記載の回路。
【請求項１２】
電圧調整器は、電力システムにおける１つ以上の入力ラインに結合されている請求項１１に記載の回路。
【請求項１３】
電圧調整器は、制御された抵抗を含む請求項１１に記載の回路。
【請求項１４】
制御された抵抗は、調整された電圧出力を得るために、電圧制御フィードバック・ループに結合される請求項１３に記載の回路。
【請求項１５】
能動ＥＭＩフィルタで電力回路におけるＥＭＩを減少させるための方法であって、
ラインを通る電流に関連した入力及び接地ラインの少なくとも一方上の電圧を感知する段階と、
入力及び接地ラインの少なくとももう一方の電圧を感知する段階と、
電圧に対する感知を比較し、それら電圧間の差に基づく電圧信号を提供する段階と、
入力及び接地ラインの少なくとも一方に電圧信号を供給して、それにより電圧差を減少させる段階と、
を含む方法。
【請求項１６】
閉ループ・フィードバック制御を得るために、電圧差を増幅する段階をさらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
誤差信号を増幅するための誤差増幅器と、
感知された電流に関連した電圧を発生させるために誤差増幅器の入力に結合されたコンデンサと、
感知された電流に関連した電圧を発生させるために誤差増幅器の第２の入力に結合された第２のコンデンサと、
誤差増幅器の出力と、第１及び第２のコンデンサの少なくとも一方とに結合された出力コンデンサと、
誤差増幅器の電源入力に結合された電圧調整器と、
を備え、誤差増幅器は、第１及び第２のコンデンサを横切って発生される電圧差を検出し、そして出力コンデンサに電圧を供給して、第１及び第２のコンデンサ間の電圧差を補償する能動ＥＭＩフィルタ。
【請求項１８】
感知された電気信号に基づいて制御可能な可変電圧源と、
可変の電圧源に結合されたインピーダンスと、
ノイズ電圧及び装置インピーダンスを含む共通モード・ノイズを有するノードであって、可変電圧源と共通である前記ノードと、
可変電圧源に結合され、ノードにおける装置インピーダンス及びノイズ電圧源から得られた電流と整合させるためにインピーダンスと結合して電流を生成するよう動作可能な、可変電圧源のための制御と、
を備えたＥＭＩフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本件出願は、電流感知装置を持たない能動ＥＭＩフィルタ、と言う名称の、２００２年６月２５日に提出された米国仮出願第６０／３９１，９８７号、並びに能動ＥＭＩフィルタ、と言う名称の、２００２年９月５日に提出された米国仮出願第６０／４０８，５３４号に基づき、かつその恩恵を主張するものであり、ここに、これらの出願に対して優先権を主張するものである。
発明の分野
本発明は、電力伝達システムにおける電磁干渉（ＥＭＩ）の減衰に関し、特に、モータ駆動システムにおけるＥＭＩの減少に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイポーラ・トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴのような高速スイッチング装置は、電圧源ＰＷＭインバータのための搬送波周波数を高めることを可能とし、従って、一層良好な動作特性をもたらす。しかしながら、高速スイッチングは、電圧及び／または電流における高い変化率に由来する以下の重大な問題を生じる。
【０００３】
ａ）モータの内側の漂遊容量を通して及び長いケーブルを介して大地に流出する接地電流；
ｂ）導通される及び放射されるＥＭＩ；
ｃ）モータ支持電流及びシャフト電圧；及び
ｄ）モータ及び変圧器の絶縁寿命の短縮化。
【０００４】
負荷、例えばモータの内側に、また、同様に、スイッチング・コンバータの内側にも、寄生の漂遊容量が必然的に存在するので、スイッチング装置が状態を変えるときに、高速スイッチングによって引き起される電圧及び／または電流の変化により、高周波発振の共通モード及び通常モード電流が生成される。従って、インバータのスイッチング事象が生じるたびに、対応のインバータ出力端子の電位は、接地に対して急速に動き、共通モード電流のパルスが、ヒートシンク用モータ・ケーブルの容量及び接地へのモータ巻線を介して、インバータへのｄ−ｃリンク内を流れる。クラスＢ（住宅用の）モータ駆動に対するこの電流パルスの振幅は、代表的には、数百ミリアンペアから数アンペアであり、パルス幅は、代表的には、２５０から５００ｎｓである。クラスＡ駆動（工業用）に対しては、モータのサイズ及びモータ・ケーブルの長さに依存して、パルス電流振幅は、代表的には、２５０ｎｓから５００ｎｓのパルス幅の場合の数アンペアから、１から２マイクロ秒のパルス幅の場合の２０アンペア、またはそれ以上である。
【０００５】
共通モード発振電流は、コンバータのスイッチング周波数からＭＨＺの数十倍までの周波数スペクトル範囲を有し得、これは磁界を創成して、全体を通して放射された電磁干渉（ＥＭＩ）を生成し、これにより、ラジオ受信機や医療機器のような電子装置に悪影響を与える。
【０００６】
相当数の政府の制限規則が、或るモータ使用における許容可能なライン電流ＥＭＩ及び許容可能な接地電流の程度に適用されている。従って、クラスＢの住宅用（家庭電化製品）の使用において、接地電流は、０から３０ｋＨｚまでの周波数範囲に渡って、それぞれ１から２０ｍＡ以下に保たれなければならず（対数曲線）、そして導通ライン電流ＥＭＩは、１５０ｋＨｚから３００ＭＨＺまでの周波数範囲に渡って、指定された値以下（およそ６０ｄＢμＶ以下）に保たれなければならない。クラスＡの工業用使用として指定されたモータ駆動使用に対しては、接地電流の制限は、それほど厳密ではないが、ライン電流ＥＭＩは、１５０ｋＨｚから３０ＭＨＺの範囲に渡ってなお制限される。
【０００７】
一般的に、受動素子に基づいた共通モードのチョーク及びＥＭＩフィルタは、これらの問題を完全に解決しないかもしれない。入力ａｃラインにおける共通モード・インダクタ及び“Ｙ”コンデンサから成る受動フィルタは、このようなモータ駆動回路における共通モード電流をフィルタリングするために用いられてきた。受動の共通モード・フィルタは、用いられ得るＰＷＭ周波数に制限を置き、物理的に大きく（しばしば、モータ駆動構造の容積の大部分）、そして高価である。さらに、該フィルタは、所望のフィルタリング動作に反する不所望の共振を呈するという点において機能的に不完全である。さらに、多目的の工業用駆動においては、駆動回路及びモータは、しばしば、１００メートルもしくはそれ以上長いケーブルによって接続される。ケーブルが長ければ長いほど、モータ・ケーブルにおける導通された共通モードＥＭＩは大きく、そして従来の受動共通モード入力フィルタの必要なサイズは大きい。
【０００８】
発振接地電流を減衰することができる、抵抗によって短くされた追加の巻線を有した共通モード変圧器は知られている。不運にも、この回路内には未だ小さい量の非周期的な接地電流が残る。
【０００９】
パルス幅変調された（ＰＷＭ）被制御モータ駆動回路における共通モード電流を制御するための能動フィルタは良く知られている。このような装置は、代表的には、１９９８年９月の電力電子に関するＩＥＥＳ会報１３巻第５におけるSatoshi Ogasawara 等による「ＰＷＭインバータによって発生される共通モード電圧の相殺のための能動回路」という論文、並びにOgasawara 等の名義の特許第５，８３１，８４２号に記載されている。
【００１０】
図１０は、代表的な従来技術の能動フィルタ回路もしくはａ-ｃモータのためのＥＭＩ及びノイズ・キャンセラを示す。このように、図１０において、入力端子Ｌ及び中性点端子を備えるａ-ｃ源は、全波ブリッジ接続された整流器４０のａ-ｃ入力端子に接続される。単相供給だけが示されているが、この図及び記載されたすべての図における原理は、三相もしくは多相入力でもって行われ得る。整流器４０の正及び負のバスはそれぞれ点Ａ及びＤ含み、そしてインバータ端子Ｂ及びＦにおいて、三相ブリッジ接続されたＰＷＭ制御されるインバータ４１に接続される。インバータの出力ａ-ｃ端子は、ａ-ｃモータ４２に接続される。端子Ｂ及びＦを横切ってフィルタ・コンデンサ４０ａも接続されている。モータ４２は、接地端子４３ａを有する接地ワイヤ４３に接続された接地ハウジングを有している。
【００１１】
能動フィルタは、整流器４０のｄ-ｃ出力ラインを横切って接続された一対のトランジスタＱ１及びＱ２から成り、それらのエミッタはノードＥで接続されている。これらは、整流器４０の正及び負の出力バス内に接続された入力巻線４５及び４６を有する差動変圧器の出力巻線４４によって制御される増幅器を限定する。巻線の極性は、通常のドット・シンボルによって示されている。巻線４４は、トランジスタＱ１及びＱ２の制御端子と共通のエミッタ・ノードＥとの間に接続される。ｄ-ｃ絶縁コンデンサ４７がノードＣにおいて接地ライン４３に接続される。
【００１２】
コンデンサ４７を含む能動フィルタは、共通モード電流の大部分をそらすための経路を限定する。共通モード電流は、そらされなければ、ＬまたはＮ、Ａ、Ｂ、Ｍ（モータ４２）、４３、４３ａそしてＬまたはＮに戻る経路内（または、極性が反転したとき反転経路内）を流れることができ、もしくはＬまたはＮ、Ｄ、Ｆ、Ｍ、４３、４３ａの経路内（または、極性が反転したとき反転経路内）を流れることができる。従って、大部分の共通モード電流は、正の端子Ａからの電流に対して、トランジスタＱ１及びＱ２の適切な制御によって、「正の電流」に対しては経路Ｂ、Ｍ、Ｃ、Ｅ、Ｑ２、Ｆ、Ｂ内で、そして「負の電流」に対してはパターンＢ、Ｍ、Ｃ、Ｅ、Ｑ１、Ｂ内でそらされることができる。負の端子Ｄ内に流入する共通モード電流に対する経路は、「正の電流」に対しては経路Ｆ、Ｍ、Ｃ、Ｅ、Ｑ２、Ｆを、「負の電流」に対しては経路Ｆ、Ｍ、Ｃ、Ｅ、Ｑ１、Ｂをたどる。そらせの程度は、「正の電流」に対しては巻線４４の電流利得及びＱ２の電流利得に依存し、「負の電流」に対しては巻線４４の電流利得及びＱ１の電流利得に依存する。共通モード電流のそらせの充分な程度を得るためには、巻線４４並びにトランジスタＱ１及びＱ２の全電流利得は高くなければならない。
【００１３】
図１０の感知変圧器４４、４５、４６は、充分に高い電流利得を提供するために、大きくて高価であった。回路の動作を危うくすることなく、この変圧器のサイズ及び価格を減少することは非常に望ましいであろう。さらなる問題は、高利得が必要とされるために、この閉ループ回路は望まれない発振を生成する傾向を有するということである。
【００１４】
さらに、トランジスタＱ１及びＱ２は、回路によって限定される「ヘッドルームもしくは上方空間」内の充分に大きい範囲に渡って線形領域で動作することができず、従って、能動フィルタリング動作を無効にするかもしれないということが分かった。ヘッドルーム（上方空間）、すなわちトランジスタＱ１及びＱ２のコレクタ及びエミッタ間電圧は、図１０とほぼ等価な図１１に示される回路を考慮することによって最も良く理解される。図１１において、Ｃにおける接地電位は、図１０における中性ラインの電位と同じである。トランジスタＱ１及びＱ２は、それぞれ抵抗Ｒ１及びＲ２として示されており、それぞれ並列接続されたダイオードを有している。ｄ-ｃブリッジ４０は、各々がＶＤＣ／２の出力電圧を生成する２つのｄ-ｃ電源５０及び５１として示されており、ここに、ＶＤＣは端子Ａ及びＤにおける正及び負のバス間の全出力電圧であり、ａ-ｃ電源５２は、ＶＤＣ／２のピークａ-ｃ電圧を有する。
【００１５】
ヘッドルームは、電源５２のサイクルの異なった部分において消失し得るということが図２から分かる。従って、トランジスタＱ１及びＱ２の漏れインピーダンスが同じであるという第１の状況を考察する。この場合、図２における抵抗Ｒ１及びＲ２の値は、ほぼ等しい。さて、端子Ｃにおける接地電位が、図２におけるノード５３のｄ-ｃ中点に対して、（＋）ＶＤＣ／２と、（−）ＶＤＣ／２との間で揺動するので、コンデンサ４７のインピーダンスがＲ１及びＲ２よりも非常に小さいと仮定した場合、トランジスタＱ１及びＱ２のエミッタにおける電位も、（＋）ＶＤＣ／２と、（−）ＶＤＣ／２との間で揺動する。従って、ノードＥにおける電位が（点ＢまたはＦにおける）ｄ-ｃバスの電位に近いかもしくは等しい期間中、関連のトランジスタＱ１またはＱ２が線形増幅器として動作するためには不充分な電圧のヘッドルームが存在し、そして能動フィルタリング動作が喪失される。
【００１６】
ＥＭＩフィルタは、多くの電磁応用において、特に、電力伝達（もしくは搬送）システムにおいて、良く知られている。電力伝達もしくは電力搬送に関連したシステムは、代表的には、モータ駆動に加えてさらに別の電力供給応用のために用いられ得る電力インバータを含む。電力インバータには、代表的には、多相モードで動作される電力伝送ラインを通して電力が供給される。例えば、三相電源が、インバータ運転及びモータ駆動に関連した応用において代表的である。三相電源は、３対の電力配送ライン間の電圧電位を有した３つの伝送ラインを含む。すなわち、三相入力がラインＬ１、Ｌ２及びＬ３を通して供給される場合、ラインＬ１及びＬ２間、ラインＬ２及びＬ３間、そしてラインＬ１及びＬ３間に電圧電位がある。これらの相間電圧は代表的には正弦波であり、効率的な電力伝送を提供するために互いに対して位相ずれしている。
【００１７】
上述したもののような三相システムにおいて、伝送ラインは、種々のライン対間の電圧の値である電力信号を伝送する際の差動電圧対として作用する。この種の電力伝送機構は、すべての電力ラインに同時に影響を与えるノイズ妨害を免除して電力信号を伝送する際に非常に有用である。すなわち、電力ラインのすべてが共通の干渉もしくはノイズ信号によって影響される場合、すべてのラインは同程度に影響され、差動電圧は同じに留まる。従って、三相伝送ラインは、例えばインバータに与えられる電力信号に必ずしも影響を与えない共通モード電圧を搬送するという場合がしばしばである。
【００１８】
インバータがモータ駆動システムを付勢して制御するために用いられる場合、インバータは、代表的には、高周波スイッチングを用いて、適切な電力信号をモータ巻線に向け、所望の動作性能を生成する。例えば、インバータは、特定のトルク動作、もしくは所望の速度に対してモータを制御するよう動作され得る。インバータの高周波スイッチングに起因して、モータを駆動するライン上に突然の電圧遷移がある場合がしばしばであり、これがＥＭＩの固有の発生源である。このＥＭＩは、モータ制御信号、フィードバック信号Ｉ／Ｏ、センサ等に干渉もしくは妨害を生じさせる共通モード・ノイズを生成し得る。加えて、インバータの出力及び接地との容量性結合、もしくはそれ自体によるモータ接地は、制御信号及び他の通信信号にさらなる妨害を与える高周波接地電流を生成し得る。高周波接地電流は、また、放射妨害をもたらし得、放射雑音の生成を高めるループ・アンテナとして作用するグロウング（groung）ループを生成し得る。高周波接地電流は、また、２つの接地電位点間に瞬時の電圧差をももたらし得、この電位差は制御及び通信信号のための適切な基準を妨害する。
【００１９】
共通モード・ノイズ及び放射ＥＭＩを減少しかつ制御するために多くの方法が利用可能である。例えば、モータ駆動システムから接地にノイズ電流が流れるのを阻止するために、遮蔽された電力ケーブルを用いてインバータをモータに接続する。モータへの電力ラインは、また、平衡容量性結合を提供して接地への漂遊容量性結合を減少するために、よじられる。共通モード・ノイズをも減衰するために、モータ内の電力ライン上に共通モード・チョークがしばしば用いられる。低域フィルタとして作用するＥＭＩフィルタが、インバータの入力にしばしば取り付けられて、モータ駆動システムの１つ以上の構成要素に対して接地電圧差動を創成するかもしれない共通モード・ノイズを大地への接地から除去する。
【００２０】
ＥＭＩノイズを減少するためのもう１つの技術は、高周波ノイズ電流を測定し、検出された任意の電流を補償することである。ノイズ電流を感知して、ＥＭＩを制御するための適切な補償を決定するために変流器が用いられてきた。しかしながら、適切なサイズの定格化された変流器は、かさばって高価であり、かつ、実際において、非線形動作を行う。変流器を用いることなく、ＥＭＩを減少するための回路及び技術を提供することが望ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、変流器を用いることなく、優れたＥＭＩ減少特性を提供する能動ＥＭＩフィルタを提供する。本発明による回路及び方法は、接地ラインにおける電流を表す電圧を感知し、インバータ入力ライン上の共通モード電圧と比較して差動信号を得る。差動信号は増幅されて、共通モード電圧及び感知された接地電圧間の差をゼロに減少させるために、閉ループ制御における誤差信号として用いられる。従って、本発明は、接地電流によって誘起された電圧を測定することによって、そして次に接地電流を補償することによって、高周波接地電流を決定する。回路は、ＥＭＩを減少させるために通常用いられる線形電圧調整器、または変流器システムに渡って、改良された効率を提供しつつ、単相または多相の電力システムのために動作可能である。
【００２２】
本発明によれば、誤差増幅器に入力される共通モード電圧が提供される。接地電圧入力は、誤差増幅器にも供給され、２つの信号に基づく増幅された誤差信号を得る。誤差増幅器の出力は、接地ラインに供給されて、高周波接地電流を補償し、モータ駆動システムに高周波接地電流が伝播するのを避ける。
【００２３】
誤差増幅器は、入力電力信号の上限及び下限に関連した範囲内で動作して、誤差増幅器の動作を、入力電力ライン上の共通モード電圧に自動的に調節する。相殺されるノイズの量に係りなく一定の電圧出力を提供するためにＭＯＥＦＥＴを制御された抵抗として動作させることにより、高い開ループ利得が得られる。制御された抵抗は、高周波電流遷移を減少させて、回路によって発生されるＥＭＩをさらに減少させる。
以下、添付図面を参照して本発明を一層詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
さて、図１を参照すると、能動ＥＭＩフィルタ回路１００が示されている。モータ・ケースからの共通モード電流は、Ｒ１及びＣ１上の電圧を通して感知され、該電圧は、誤差増幅器１０２の反転入力に供給される。増幅器１０２の利得は、Ｒ１及びＣ１のＲ２との結合によって決定される。
【００２５】
電力ラインＬ１、Ｌ２及びＬ３上の共通モード電圧は、コンデンサＣ５〜Ｃ７を介して感知され、そして増幅器１０２の非反転入力に与えられる。コンデンサＣ５〜Ｃ７によって感知される共通モード電圧が、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１を通して接地基準のために測定される電圧に対してわずかに正であるならば、誤差増幅器１０２は、増加された電圧を出力し、２つの電圧間の差をゼロに駆動する。この状況の１つの結果は、増幅器１０２の電圧レールが減少し、そして入力ラインの共通モード電圧がコンデンサＣ３〜Ｃ７を通して減少されるということである。
【００２６】
この回路の動作は、増幅器１０２の非反転及び反転入力間に理論的な短絡を提供する傾向を有する。従って、該回路は、接地及び入力ライン間の共通モード電圧を避ける。
【００２７】
図２を参照すると、共通モード等価回路が、概して回路２０として示されている。等価回路２０は、入力ライン・インピーダンス２１及び誤差増幅器２２を含んでいる。上述したように、誤差増幅器２２は、反転及び非反転入力間に理論的短絡を得るように動作される。電圧ＶＮ及びインピーダンスＺＭは、入力ラインによって駆動されるモータ・システムにおけるインバータを表す。共通モード電流は、電圧源ＶＣ及びインピーダンスＺＣでもって補償される。増幅器２２の入力端子間の仮想短絡に起因して、電圧ＶＣ及びＶＮに共通のノードにおける電流の合計は、以下の式によって記載される。
（ＶＮ／ＺＭ）＋（ＶＣ／ＺＣ）＝０          （１）
【００２８】
式（１）によって分かるように電圧ＶＣの変調は、式（１）が平衡されるのを許容し、それにより、電流が相殺される。従って、共通モード相殺回路は、共通モード電流が接地ライン上に伝播するのを阻止する。
【００２９】
さて、図３を参照すると、ノードＥＭＩフィルタ３１、３２で共通及び差動モード・ノイズをフィルタリングするための回路３０が示されている。動作において、フィルタ３１、３２は、電力ライン上に仮想または理論的な短絡を提供し、フィルタ３１、３２は、増幅器３３、３４の非反転入力の点において電力ラインに取り付けられている。増幅器３３、３４は入力ライン上の共通モード電圧を感知し、そして接地に対する平衡電圧を生成するよう、それらのそれぞれの出力を駆動する。この構成及び動作は、入力ラインに経路付けられる共通モード電流を相殺する傾向を有する。加えて、フィルタ３１及び３２は、入力ラインの各々上で独立的に動作するので、差動入力ライン間の差は相殺され、それにより、差動モードＥＭＩノイズをフィルタリングする。
【００３０】
さて、図４を参照すると、図３の共通及び差動モードＥＭＩフィルタのための等価回路４０が示されている。共通モード・ノイズ源のモデルがインピーダンス４１及び電圧源４２を含んで与えられている。ノイズ源は、インピーダンス４３を有する電力ラインに共通モード・ノイズを注入する。増幅器４４は、接地電位と入力ラインとの間の何等かの差動を検出し、共通モード・ノイズを平衡するよう入力ラインに信号を駆動する。
【００３１】
さて、図５を参照すると、能動ＥＭＩフィルタ５０は、ライン・インピーダンス５１で入力ラインに注入される共通モード・ノイズを相殺するのを示すようモデル化されている。増幅器５２は、インピーダンスＺＭとともに電圧源ＶＮによって供給される共通モード・ノイズを平衡させるように、補償インピーダンスＺＣとともに補償電圧ＶＣを生成する。従って、能動ＥＭＩフィルタ回路５０は、ノイズ源によって与えられるものを整合させる補償電流を提供することによって、共通モード電流ノイズが伝送ラインに注入されるのを阻止する。
【００３２】
さて、図６を参照すると、三相共通モード・フィルタ６０が、三相整流器６１とともに示されている。整流器６１の出力は、増幅器６２に動作電圧レールを供給する。増幅器６２は、フィードバック経路を有さず、コンデンサ６３、６４だけでもって動作して、入力ラインＬ１〜L３上の共通モード電圧を平衡するように電圧信号を提供する。従って、接地ライン電流は、コンデンサ６３上で感知され、入力ラインＬ１〜Ｌ３からの共通モード電圧によって与えられる基準と比較される。増幅器６２の出力電圧は、コンデンサ６４を横切って得られ、これは、ラインＬ１〜Ｌ３で感知された共通モード電圧を整合させるように平衡電圧を提供する傾向を有する。
【００３３】
さて、図７を参照すると、三相の共通及び差動モード・フィルタ７０が示されている。フィルタ７０の構成は、図3及び６に与えられたフィルタの組み合わせである。例えば、フィルタ７１は、入力ラインＬ３に対して共通及び差動モードのフィルタリング作用を提供し、他方、フィルタ７２及び７３は、それぞれ入力ラインＬ２及びＬ１に対して共通及び差動モードのフィルタリング作用を提供する。共通モード電圧は、入力ラインＬ２から増幅器７４の非反転入力に供給され、他方、入力ラインＬ２及びＬ３は、増幅器７４のための電圧レール電力を供給する。コンデンサＣ３及びＣ４は、入力ラインＬ２から感知された電圧を平衡させるために、増幅器７４の反転入力にフィードバックされる電圧を発生させるために用いられる。入力ラインＬ２上で感知された共通モード電圧を補償することによって、フィルタ７１は、入力ラインＬ３に対して共通モード・フィルタリング作用を提供する。ＥＭＩフィルタ７１〜７３の各々は、同じ能動構成でもって接地電位に基準付けられるので、入力ラインＬ１〜Ｌ３間の差動モード・ノイズは、入力ラインＬ１〜Ｌ３の各々に対する共通モード・ノイズに加えてフィルタリングされる。
【００３４】
さて、図８を参照すると、本発明による共通モードＥＭＩフィルタのための電圧調整回路８０が示されている。回路８０は、増幅器８１、８２に供給されるレール電圧が、入力ラインから直接ではなく、電圧調整回路８３を介して導出されるということを除いて、図３に示されたものと同様である。図３に示されたＥＭＩフィルタ３１、３２は、適切な最大開ループ利得を得るために、入力ラインのインピーダンスに対して、高いインピーダンスの電源に依存している。従って、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２０は、調整されたｄ-ｃ電源を誤差増幅器８１、８２に生成するために、定抵抗源として動作される。制御トランジスタＱ２１は、Ｑ２０に対して特定抵抗を維持するために駆動される。結果は、誤差増幅器８１、８２に供給される調整された電圧である。ツェナー・ダイオードＤ９及びトランジスタＱ２２を含む回路は、相殺されたノイズの量に無関係に定電圧フィードバックを提供する。従って、ある量の抵抗が、コンデンサ１３を横切って得られた電源と、ダイオード７のアノードにおいて与えられた入力ラインＬとの間に与えられる。この抵抗を維持ことは、能動ＥＭＩフィルタ８０における差動モード・ノイズの相殺を行うために重要である。入力ラインと、コンデンサＣ１３への電源との間に維持される抵抗なしでは、誤差増幅器はそのループ利得を喪失し、そして差動モード・ノイズの減衰を貧弱なものとする。
【００３５】
回路８０はまた、電圧調整回路８３によって発生される作動モード・ノイズを減少させる特徴をも提供する。すなわち、コンデンサＣ１３に供給される充電電流は、電圧調整器及び充電コンデンサＣ１３をスイッチングすることから生じる高いｄｉ／ｄｔスパイクを有する。抵抗制御におけるフィードバック・ループは、ダイオードＤ７において観察されるｄｉ／ｄｔを減少させるための抵抗の量を含む。
【００３６】
図９は、抵抗制御がなく、抵抗制御フィードバックがある場合のダイオードＤ７において観察される電流充電波形を示す。従って、トランジスタＱ２１及び抵抗Ｒ２４−Ｒ２７は、閉ループ抵抗制御を提供し、そしてさらに回路８０の能動ＥＭＩフィルタにおけるさらなる差動モード・ノイズを導入するのを避けるために、電流スパイクを減少させる。
【００３７】
特定の実施形態に関連させて本発明を説明してきたけれども、当業者には他の多くの変形及び変更並びに他の使用が明瞭となるであろう。従って、本発明をここでの特定の開示に制限するのではなく、特許請求の範囲によってのみ制限されることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明を示す回路図である。
【図２】図１における回路の概略的な等価回路である。
【図３】本発明による多数の能動ＥＭＩフィルタの使用を示す回路図である。
【図４】ノイズ相殺を示す本発明の概略的な等価回路である。
【図５】本発明による共通モード・ノイズの相殺を示す概略的な回路図である。
【図６】本発明による三相の共通モード能動ＥＭＩフィルタを示す回路図である。
【図７】本発明による三相入力のための共通及び差動能動ＥＭＩフィルタ作用を示す回路図である。
【図８】本発明による能動ＥＭＩフィルタのための電圧降下調整器を示す回路図である。
【図９】本発明による電圧調整器における高周波ノイズの減少を示すグラフである。
【図１０】既知の能動ＥＭＩフィルタの回路図である。
【図１１】図１０に示された回路の等価回路の回路図である。
【符号の説明】
【００３９】
１００・・・能動ＥＭＩフィルタ回路、
１０２・・・誤差増幅器、
Ｌ１、Ｌ２及びＬ３・・・電力ライン
Ｒ１・・・抵抗
Ｃ１・・・コンデンサ
【図１】
2005532027.tif 000003
【図２】
2005532027.tif 000004
【図３】
2005532027.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005532027.tif 000007
【図６】
2005532027.tif 000008
【図７】
2005532027.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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