(57)【要約】【課題】広い周波数範囲においてノーマルモード信号を効果的に抑制でき、且つ小型化が可能なノーマルモード信号抑制回路を実現する。【解決手段】ノーマルモード信号抑制回路は、第１の位置Ａにおいて導電線３に挿入された第１のインダクタンス素子１１と、磁芯１３を介して第１のインダクタンス素子１１に結合された第２のインダクタンス素子１２とを備えている。ノーマルモード信号抑制回路は、更に、第２のインダクタンス素子１２に接続されると共に第２の位置Ｂにおいて導電線３に接続された逆相信号伝送回路１５と、導電線３において、位置Ａと位置Ｂとの間に設けられ、通過する信号の波高値を低減するインピーダンス素子１６とを備えている。逆相信号伝送回路１５は、導電線３上のノーマルモード信号を検出し、ノーマルモード信号に対して逆相となる逆相信号を第２のインダクタンス素子１２に供給する。【選択図】　　　　　図１
2004080437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の導電線によって伝送され、２本の導電線の間で電位差を生じさせるノーマルモード信号を抑制するノーマルモード信号抑制回路であって、
所定の第１の位置において前記一方の導電線に挿入された第１のインダクタンス素子と、
前記第１のインダクタンス素子との間で相互インダクタンスが発生するように、前記第１のインダクタンス素子に結合された第２のインダクタンス素子と、
前記第２のインダクタンス素子に接続されると共に、前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記一方の導電線に接続され、前記ノーマルモード信号を抑制するための逆相信号を伝送する逆相信号伝送手段と、
前記一方の導電線において、前記第１の位置と前記第２の位置の間に設けられ、通過するノーマルモード信号の波高値を低減するインピーダンス素子とを備え、
前記ノーマルモード信号の発生源が、第１の位置と第２の位置の間の位置を除いて、第１の位置よりも第２の位置に近い位置にある場合には、前記逆相信号伝送手段は、ノーマルモード信号を検出すると共に、検出したノーマルモード信号に対して逆相となる前記逆相信号を前記第２のインダクタンス素子に供給し、前記第２のインダクタンス素子は、前記第１のインダクタンス素子を介して、前記逆相信号を前記一方の導電線に注入し、
前記ノーマルモード信号の発生源が、第１の位置と第２の位置の間の位置を除いて、第２の位置よりも第１の位置に近い位置にある場合には、前記第２のインダクタンス素子はノーマルモード信号を検出し、前記逆相信号伝送手段は、前記第２のインダクタンス素子によって検出されたノーマルモード信号に対して逆相となる前記逆相信号を前記一方の導電線に注入することを特徴とするノーマルモード信号抑制回路。
【請求項２】
前記逆相信号伝送手段は、ノーマルモード信号を通過させるためのハイパスフィルタを有することを特徴とする請求項１記載のノーマルモード信号抑制回路。
【請求項３】
前記ハイパスフィルタは、キャパシタを含むことを特徴とする請求項２記載のノーマルモード信号抑制回路。
【請求項４】
前記ハイパスフィルタは、複合された複数のキャパシタを含むことを特徴とする請求項２記載のノーマルモード信号抑制回路。
【請求項５】
前記インピーダンス素子は、前記一方の導電線に挿入された第３のインダクタンス素子を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のノーマルモード信号抑制回路。
【請求項６】
前記第３のインダクタンス素子のインダクタンスは０．３μＨ以上であることを特徴とする請求項５記載のノーマルモード信号抑制回路。
【請求項７】
前記第１のインダクタンス素子と第２のインダクタンス素子との結合係数は０．７以上であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のノーマルモード信号抑制回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電線によって伝送されるノーマルモード信号を抑制するノーマルモード信号抑制回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチング電源、インバータ、照明機器の点灯回路等のパワーエレクトロニクス機器は、電力の変換を行う電力変換回路を有している。電力変換回路は、直流を矩形波の交流に変換するスイッチング回路を有している。そのため、電力変換回路は、スイッチング回路のスイッチング周波数と等しい周波数のリップル電圧や、スイッチング回路のスイッチング動作に伴うノイズを発生させる。このリップル電圧やノイズは他の機器に悪影響を与える。そのため、電力変換回路と他の機器あるいは線路との間には、リップル電圧やノイズを低減する手段を設ける必要がある。
【０００３】
リップル電圧やノイズを低減する手段としては、インダクタンス素子（インダクタ）とキャパシタとを含むフィルタ、いわゆるＬＣフィルタがよく用いられている。ＬＣフィルタには、インダクタンス素子とキャパシタとを１つずつ有するものの他に、Ｔ型フィルタやπ型フィルタ等がある。また、電磁妨害（ＥＭＩ）対策用の一般的なノイズフィルタも、ＬＣフィルタの一種である。一般的なＥＭＩフィルタは、コモンモードチョークコイル、ノーマルモードチョークコイル、Ｘキャパシタ、Ｙキャパシタ等のディスクリート素子を組み合わせて構成されている。
【０００４】
また、最近、家庭内における通信ネットワークを構築する際に用いられる通信技術として電力線通信が有望視され、その開発が進められている。電力線通信では、電力線に高周波信号を重畳して通信を行う。この電力線通信では、電力線に接続された種々の電気・電子機器の動作によって、電力線上にノイズが発生し、このことが、エラーレートの増加等の通信品質の低下を招く。そのため、電力線上のノイズを低減する手段が必要になる。また、電力線通信では、屋内電力線上の通信信号が屋外電力線に漏洩することを阻止する必要がある。このような電力線上のノイズを低減したり、屋内電力線上の通信信号が屋外電力線に漏洩することを阻止する手段としても、ＬＣフィルタが用いられている。
【０００５】
図８は、ＬＣフィルタの構成の一例を示している。このＬＣフィルタは、一対の端子１０１ａ，１０１ｂと、他の一対の端子１０２ａ，１０２ｂと、インダクタンス素子としてのコイル１０３と、キャパシタ１０４とを備えている。端子１０２ｂは端子１０１ｂに接続されている。コイル１０３の一端は端子１０１ａに接続され、他端は端子１０２ａに接続されている。キャパシタ１０４の一端は、コイル１０３の他端および端子１０２ａに接続されている。キャパシタ１０４の他端は端子１０１ｂ，１０２ｂに接続されている。
【０００６】
図８に示したＬＣフィルタは、電力を輸送する２本の導電線の途中に挿入される。端子１０１ａ，１０２ａは一方の導電線に接続され、端子１０１ｂ，１０２ｂは他方の導電線に接続される。
【０００７】
２本の導電線を伝搬するノイズには、２本の導電線の間で電位差を生じさせるノーマルモードのノイズと、２本の導電線を同じ位相で伝搬するコモンモードのノイズとがある。図８に示したＬＣフィルタは、ノーマルモードのノイズを低減するものである。
【０００８】
また、特開平９−１０２７２３号公報には、変圧器を用いたラインフィルタが記載されている。このラインフィルタは、変圧器とフィルタ回路とを備えている。変圧器の２次巻線は、交流電源から負荷に供給する電力を輸送する２本の導電線のうちの一方に挿入されている。フィルタ回路の２つの入力端は交流電源の両端に接続され、フィルタ回路の２つの出力端は変圧器の１次巻線の両端に接続されている。このラインフィルタでは、フィルタ回路によって電源電圧からノイズ成分を抽出し、このノイズ成分を変圧器の１次巻線に供給することによって、変圧器の２次巻線が挿入された導電線上において電源電圧からノイズ成分を差し引くようになっている。このラインフィルタは、ノーマルモードのノイズを低減する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＬＣフィルタでは、インダクタンスおよびキャパシタンスで決まる固有の共振周波数を有するため、所望の減衰量を狭い周波数範囲でしか得ることができないという問題点があった。
【００１０】
また、電力輸送用の導電線に挿入されるフィルタには、電力輸送用の電流が流れている状態で所望の特性が得られることと、温度上昇に対する対策が要求される。そのため、このようなフィルタでは、所望の特性を実現するためにはインダクタンス素子が大型化するという問題点があった。
【００１１】
一方、特開平９−１０２７２３号公報に記載されたラインフィルタでは、フィルタ回路のインピーダンスが０であると共に変圧器の結合係数が１であれば、理論的には、ノイズ成分を完全に除去することができる。しかしながら、実際には、フィルタ回路のインピーダンスは、０になることはなく、更に、周波数に応じて変化する。特に、キャパシタによってフィルタ回路を構成した場合には、このキャパシタと変圧器の１次巻線とによって直列共振回路が構成される。そのため、このキャパシタと変圧器の１次巻線とを含む信号の経路のインピーダンスは、直列共振回路の共振周波数近傍の狭い周波数範囲でのみ小さくなる。その結果、このラインフィルタでは、狭い周波数範囲でしかノイズ成分を除去することができない。また、変圧器の結合係数は、実際には１よりも小さくなる。従って、変圧器の１次巻線に供給されたノイズ成分が、完全に電源電圧から差し引かれるわけではない。これらのことから、実際に構成されたラインフィルタでは、広い周波数範囲においてノイズ成分を効果的に除去することができないという問題点がある。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、広い周波数範囲においてノーマルモード信号を効果的に抑制でき、且つ小型化が可能なノーマルモード信号抑制回路を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のノーマルモード信号抑制回路は、２本の導電線によって伝送され、２本の導電線の間で電位差を生じさせるノーマルモード信号を抑制する回路であって、
所定の第１の位置において一方の導電線に挿入された第１のインダクタンス素子と、
第１のインダクタンス素子との間で相互インダクタンスが発生するように、第１のインダクタンス素子に結合された第２のインダクタンス素子と、
第２のインダクタンス素子に接続されると共に、第１の位置とは異なる第２の位置において一方の導電線に接続され、ノーマルモード信号を抑制するための逆相信号を伝送する逆相信号伝送手段と、
一方の導電線において、第１の位置と第２の位置の間に設けられ、通過するノーマルモード信号の波高値を低減するインピーダンス素子とを備えている。
【００１４】
本発明のノーマルモード信号抑制回路において、ノーマルモード信号の発生源が、第１の位置と第２の位置の間の位置を除いて、第１の位置よりも第２の位置に近い位置にある場合には、逆相信号伝送手段は、ノーマルモード信号を検出すると共に、検出したノーマルモード信号に対して逆相となる逆相信号を第２のインダクタンス素子に供給し、第２のインダクタンス素子は、第１のインダクタンス素子を介して、逆相信号を一方の導電線に注入する。これにより、一方の導電線において、第１の位置からノーマルモード信号の進行方向の先でノーマルモード信号が抑制される。
【００１５】
また、本発明のノーマルモード信号抑制回路において、ノーマルモード信号の発生源が、第１の位置と第２の位置の間の位置を除いて、第２の位置よりも第１の位置に近い位置にある場合には、第２のインダクタンス素子はノーマルモード信号を検出し、逆相信号伝送手段は、第２のインダクタンス素子によって検出されたノーマルモード信号に対して逆相となる逆相信号を一方の導電線に注入する。これにより、一方の導電線において、第２の位置からノーマルモード信号の進行方向の先でノーマルモード信号が抑制される。
【００１６】
また、本発明のノーマルモード信号抑制回路では、インピーダンス素子によって、通過するノーマルモード信号の波高値が低減される。これにより、インピーダンス素子を経由して伝搬するノーマルモード信号の波高値と、逆相信号伝送手段を経由して一方の導電線に注入される逆相信号の波高値との差が低減される。
【００１７】
本発明のノーマルモード信号抑制回路において、逆相信号伝送手段は、ノーマルモード信号を通過させるためのハイパスフィルタを有していてもよい。このハイパスフィルタは、キャパシタを含んでいてもよい。また、ハイパスフィルタは、複合された複数のキャパシタを含んでいてもよい。
【００１８】
また、本発明のノーマルモード信号抑制回路において、インピーダンス素子は、一方の導電線に挿入された第３のインダクタンス素子を有していてもよい。この第３のインダクタンス素子のインダクタンスは０．３μＨ以上であってもよい。
【００１９】
また、本発明のノーマルモード信号抑制回路において、第１のインダクタンス素子と第２のインダクタンス素子との結合係数は０．７以上であってもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るノーマルモード信号抑制回路の基本的な構成を示す回路図である。本実施の形態に係るノーマルモード信号抑制回路は、一対の端子１ａ，１ｂと、他の一対の端子２ａ，２ｂと、端子１ａ，２ａ間を接続する導電線３と、端子１ｂ，２ｂ間を接続する導電線４とを備えている。このノーマルモード信号抑制回路は、交流電力または直流電力を輸送する電力線に接続されるようになっている。電力線は、２本の電力導電線を含んでいる。ノーマルモード信号抑制回路は、２本の電力導電線の途中に挿入されるようになっている。端子１ａ，２ａは一方の電力導電線に接続され、端子１ｂ，２ｂは他方の電力導電線に接続される。ノーマルモード信号抑制回路の抑制対象となるノーマルモード信号の発生源は、端子１ａ，１ｂまたは端子２ａ，２ｂに接続される。従って、抑制対象となるノーマルモード信号は、端子１ａ，１ｂまたは端子２ａ，２ｂからノーマルモード信号抑制回路に入力される。
【００２１】
ここで、ノーマルモード信号とは、２本の電力導電線によって伝送され、２本の電力導電線の間で電位差を生じさせる信号である。抑制対象となるノーマルモード信号には、ノイズや、不必要な通信信号がある。
【００２２】
ノーマルモード信号抑制回路は、更に、所定の第１の位置Ａにおいて、導電線３に挿入された第１のインダクタンス素子１１と、この第１のインダクタンス素子１１との間で相互インダクタンスが発生するように、磁芯１３を介して第１のインダクタンス素子１１に結合された第２のインダクタンス素子１２とを備えている。インダクタンス素子１１，１２はそれぞれ巻線を有し、これらの巻線の巻数比は、例えば１：１である。
【００２３】
ノーマルモード信号抑制回路は、更に、第２のインダクタンス素子１２に接続されると共に、第１の位置Ａとは異なる位置Ｂにおいて導電線３に接続され、ノーマルモード信号を抑制するための逆相信号を伝送する逆相信号伝送回路１５を備えている。逆相信号伝送回路１５の一端は、位置Ｂにおいて導電線３に接続されている。逆相信号伝送回路１５の他端は、第２のインダクタンス素子１２の一端に接続されている。第２のインダクタンス素子１２の他端は導電線４に接続されている。逆相信号伝送回路１５は、本発明の逆相信号伝送手段に対応する。
【００２４】
ノーマルモード信号抑制回路は、更に、導電線３において、第１の位置Ａと第２の位置Ｂとの間に設けられ、そこを通過するノーマルモード信号の波高値を低減するインピーダンス素子１６を備えている。
【００２５】
図２は、図１に示したノーマルモード信号抑制回路の具体的な構成の一例を示す回路図である。この例では、逆相信号伝送回路１５は、ノーマルモード信号または逆相信号のうち、周波数が所定値以上の信号を通過させるハイパスフィルタ１５Ａで構成されている。ハイパスフィルタ１５Ａは、キャパシタ１５ａを含んでいる。キャパシタ１５ａの一端は、位置Ｂにおいて導電線３に接続されている。キャパシタ１５ａの他端は、第２のインダクタンス素子１２の一端に接続されている。
【００２６】
また、図２に示した例では、インピーダンス素子１６は第３のインダクタンス素子１６Ａによって構成されている。第３のインダクタンス素子１６Ａの一端は端子１ａに接続され、他端は第１のインダクタンス素子１１の一端に接続されている。
【００２７】
次に、本実施の形態に係るノーマルモード信号抑制回路の作用について説明する。まず、ノーマルモード信号の発生源が、第１の位置Ａと第２の位置Ｂの間の位置を除いて、第１の位置Ａよりも第２の位置Ｂに近い位置にある場合におけるノーマルモード信号抑制回路の作用について説明する。この場合には、逆相信号伝送回路１５は、第２の位置Ｂにおいて、導電線３上のノーマルモード信号を検出すると共に、検出したノーマルモード信号に対して逆相となる逆相信号を第２のインダクタンス素子１２に供給する。第２のインダクタンス素子１２は、第１の位置Ａにおいて、第１のインダクタンス素子１１を介して、逆相信号を導電線３に注入する。これにより、導電線３において、第１の位置Ａからノーマルモード信号の進行方向の先でノーマルモード信号が抑制される。
【００２８】
次に、ノーマルモード信号の発生源が、第１の位置Ａと第２の位置Ｂの間の位置を除いて、第２の位置Ｂよりも第１の位置Ａに近い位置にある場合におけるノーマルモード信号抑制回路の作用について説明する。この場合には、第２のインダクタンス素子１２は、第１の位置Ａにおいて、導電線３上のノーマルモード信号を検出する。逆相信号伝送回路１５は、第２の位置Ｂにおいて、第２のインダクタンス素子１２によって検出されたノーマルモード信号に対して逆相となる逆相信号を導電線３に注入する。これにより、導電線３において、第２の位置Ｂからノーマルモード信号の進行方向の先でノーマルモード信号が抑制される。
【００２９】
また、本実施の形態では、インピーダンス素子１６によって、そこを通過する信号の波高値が低減される。これにより、インピーダンス素子１６を経由して伝搬するノーマルモード信号の波高値と、逆相信号伝送回路１５を経由して導電線３に注入される逆相信号の波高値との差が低減される。
【００３０】
次に、図３を参照して、本実施の形態に係るノーマルモード信号抑制回路によってノーマルモード信号が抑制される原理について説明する。ここでは、ノーマルモード信号の発生源が、第１の位置Ａよりも第２の位置Ｂに近い位置にある場合について説明する。図３は、図２に示した構成から第３のインダクタンス素子１６Ａを除いた構成を示している。以下の説明では、ハイパスフィルタ１５Ａ（キャパシタ１５ａ）のインピーダンスが０であると共に、第１のインダクタンス素子１１と第２のインダクタンス素子１２との巻線の巻数比が例えば１：１で、且つ第１のインダクタンス素子１１と第２のインダクタンス素子１２との結合係数が１であるものとする。
【００３１】
ここで、図３に示した回路において、端子１ａ，１ｂ間に電位差Ｖｉｎを生じさせるノーマルモード信号が端子１ａ，１ｂに入力された場合について考える。ノーマルモード信号の周波数が、ハイパスフィルタ１５Ａの通過帯域内の周波数である場合には、ノーマルモード信号はハイパスフィルタ１５Ａを通過し、そのときに、キャパシタ１５ａの作用によって位相が１８０°ずれる。その結果、第２のインダクタンス素子１２の両端間には電位差−Ｖｉｎが発生する。この第２のインダクタンス素子１２の両端間に発生した電位差−Ｖｉｎに応じて、第１のインダクタンス素子１１の両端間にも電位差−Ｖｉｎが発生する。端子２ａ，２ｂ間の電位差をＶｏとすると、これは以下の式で表される。
【００３２】
Ｖｏ＝Ｖｉｎ＋（−Ｖｉｎ）＝０
【００３３】
このように、図３に示した回路によれば、ハイパスフィルタ１５Ａのインピーダンスが０であると共に第１のインダクタンス素子１１と第２のインダクタンス素子１２との結合係数が１であれば、ハイパスフィルタ１５Ａの通過帯域内においては周波数にかかわらずに、ノーマルモード信号を完全に除去することができる。
【００３４】
しかしながら、実際には、ハイパスフィルタ１５Ａのインピーダンスは、０になることはなく、更に、周波数に応じて変化する。特に、キャパシタ１５ａによってハイパスフィルタ１５Ａを構成した場合には、キャパシタ１５ａと第２のインダクタンス素子１２とによって直列共振回路が構成される。そのため、このキャパシタ１５ａと第２のインダクタンス素子１２とを含む信号の経路のインピーダンスは、直列共振回路の共振周波数近傍の狭い周波数範囲でのみ小さくなる。その結果、図３に示した回路では、狭い周波数範囲でしかノーマルモード信号を低減することができない。
【００３５】
また、第１のインダクタンス素子１１と第２のインダクタンス素子１２との結合係数は、実際には１よりも小さくなる。従って、第２のインダクタンス素子１２に供給された電圧と同じ値の電圧が第１のインダクタンス素子１１に発生するわけではない。
【００３６】
これらのことから、図３に示した回路では、広い周波数範囲においてノーマルモード信号を効果的に抑制することが困難である。
【００３７】
本実施の形態に係るノーマルモード信号抑制回路では、導電線３において、第１の位置Ａと第２の位置Ｂとの間に、通過するノーマルモード信号の波高値を低減するインピーダンス素子１６を設けている。これにより、ノーマルモード信号抑制回路では、インピーダンス素子１６を経由して伝搬するノーマルモード信号の波高値と、逆相信号伝送回路１５を経由して導電線３に注入される逆相信号の波高値との差が低減される。その結果、このノーマルモード信号抑制回路によれば、広い周波数範囲においてノーマルモード信号を効果的に抑制することが可能になる。
【００３８】
以下、図４を参照して、本実施の形態に係るノーマルモード信号抑制回路の作用について詳しく説明する。図４は、図２に示したノーマルモード信号抑制回路に、ノーマルモード信号発生源２１と負荷２２とを接続した回路を示す回路図である。ノーマルモード信号発生源２１は、端子１ａ，１ｂ間に接続され、端子１ａ，１ｂ間に電位差Ｖｉｎを生じさせる。負荷２２は、端子２ａ，２ｂ間に接続され、インピーダンスＺｏを有している。
【００３９】
図４に示した回路において、第２のインダクタンス素子１２のインダクタンスをＬ１１とし、第１のインダクタンス素子１１のインダクタンスをＬ１２とし、キャパシタ１５ａのキャパシタンスをＣ１とし、第３のインダクタンス素子１６ＡのインダクタンスをＬ２１とする。また、キャパシタ１５ａおよび第２のインダクタンス素子１２を通過する電流をｉ１とし、この電流ｉ１の経路のインピーダンスの総和をＺ１とする。また、第３のインダクタンス素子１６Ａおよび第１のインダクタンス素子１１を通過する電流をｉ２とし、この電流ｉ２の経路のインピーダンスの総和をＺ２とする。
【００４０】
また、第１のインダクタンス素子１１と第２のインダクタンス素子１２との間の相互インダクタンスをＭとし、両者の結合係数をＫとする。結合係数Ｋは、以下の式（１）で表わされる。
【００４１】
Ｋ＝Ｍ／√（Ｌ１１・Ｌ１２）　　…（１）
【００４２】
上記のインピーダンスの総和Ｚ１，Ｚ２は、それぞれ、以下の式（２），（３）で表わされる。なお、ｊは√（−１）を表わし、ωはノーマルモード信号の角周波数を表わしている。
【００４３】
Ｚ１＝ｊ（ωＬ１１−１／ωＣ１）　　…（２）
Ｚ２＝Ｚｏ＋ｊω（Ｌ１２＋Ｌ２１）　…（３）
【００４４】
また、電位差Ｖｉｎは、以下の式（４），（５）で表わされる。
【００４５】
Ｖｉｎ＝Ｚ１・ｉ１＋ｊωＭ・ｉ２　　…（４）
Ｖｉｎ＝Ｚ２・ｉ２＋ｊωＭ・ｉ１　　…（５）
【００４６】
以下、式（２）〜（５）に基づいて、電流ｉ１を含まずに、電流ｉ２を表わす式を求める。そのために、まず、式（４）から次の式（６）を導く。
【００４７】
ｉ１＝（Ｖｉｎ−ｊωＭ・ｉ２）／Ｚ１　…（６）
【００４８】
次に、式（６）を式（５）に代入すると、次の式（７）が得られる。
【００４９】
ｉ２＝Ｖｉｎ（Ｚ１−ｊωＭ）／（Ｚ１・Ｚ２＋ω２・Ｍ２）　…（７）
【００５０】
図４に示したノーマルモード信号抑制回路によってノーマルモード信号を抑制することは、式（７）で表わされる電流ｉ２を小さくすることであると言える。式（７）によれば、式（７）の右辺の分母が大きくなれば、電流ｉ２は小さくなる。そこで、式（７）の右辺の分母（Ｚ１・Ｚ２＋ω２・Ｍ２）について考察する。
【００５１】
まず、Ｚ１は、式（２）で表わされるため、第２のインダクタンス素子１２のインダクタンスＬ１１が大きいほど大きくなると共に、キャパシタ１５ａのキャパシタンスＣ１が大きいほど大きくなる。
【００５２】
次に、Ｚ２は、式（３）で表わされるため、第１のインダクタンス素子１１のインダクタンスＬ１２と第３のインダクタンス素子１６ＡのインダクタンスＬ２１との和が大きいほど大きくなる。従って、インダクタンスＬ１２とインダクタンスＬ２１の少なくとも一方を大きくすれば、電流ｉ２を小さくすることができる。また、式（７）から、第１のインダクタンス素子１１だけでもノーマルモード信号を抑制することができるが、第３のインダクタンス素子１６Ａを加えることでノーマルモード信号をより抑制することができることが分かる。
【００５３】
また、式（７）の右辺の分母にはω２・Ｍ２が含まれていることから、相互インダクタンスＭを大きくすることにより、電流ｉ２を小さくすることができる。式（１）から分かるように結合係数Ｋは相互インダクタンスＭに比例するため、結合係数Ｋを大きくすれば、図４に示したノーマルモード信号抑制回路によるノーマルモード信号の抑制効果が大きくなる。相互インダクタンスＭは、式（７）の右辺の分母中に２乗の形で含まれていることから、結合係数Ｋの値によってノーマルモード信号の抑制効果は大きく変化する。
【００５４】
なお、ノーマルモード信号の発生源が、第２の位置Ｂよりも第１の位置Ａに近い位置にある場合には、第２のインダクタンス素子１２と逆相信号伝送回路１５の役割が、図３および図４を用いた説明とは逆になる。しかし、この場合にも、上記の説明は、同様に当てはまる。
【００５５】
次に、図５を参照して、図２に示したノーマルモード信号抑制回路における第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスとノーマルモード信号抑制効果との関係をシミュレーションによって調べた結果について説明する。図５は、比較例の回路および図２に示したノーマルモード信号抑制回路のそれぞれについてシミュレーションで求めたゲインの周波数特性を示している。
【００５６】
比較例の回路は、一対の端子１ａ，１ｂと、他の一対の端子２ａ，２ｂと、一端が端子１ａに接続され、他端が端子２ａに接続されたインダクタンス素子とを備えたものである。図５において符号３１で示した線は、上記インダクタンス素子のインダクタンスを３３μＨとした場合の比較例の回路の特性を表わしている。また、図５において符号３２で示した線は、上記インダクタンス素子のインダクタンスを９０μＨとした場合の比較例の回路の特性を表わしている。
【００５７】
図５において符号３３〜３８で示した各線は、それぞれ図２に示したノーマルモード信号抑制回路の特性を表わしている。シミュレーションでは、キャパシタ１５ａのキャパシタンスを０．０１μＦとし、第１のインダクタンス素子１１のインダクタンスおよび第２のインダクタンス素子１２のインダクタンスを共に３０μＨとし、第１のインダクタンス素子１１と第２のインダクタンス素子１２との結合係数を０．９９５とした。なお、０．９９５という値は、結合係数として実現可能な値である。
【００５８】
シミュレーションでは、ノーマルモード信号の発生源が第１の位置Ａに近い位置にある場合と、ノーマルモード信号の発生源が第２の位置Ｂに近い位置にある場合とで、ノーマルモード信号抑制回路の特性に差はなかった。
【００５９】
符号３３で示した線は、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスを０とした場合の特性を表わしている。なお、この場合の図２に示したノーマルモード信号抑制回路の構成は、図３に示した回路と同じである。符号３４で示した線は、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスを０．３μＨとした場合の特性を表わしている。符号３５で示した線は、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスを３μＨとした場合の特性を表わしている。符号３６で示した線は、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスを３０μＨとした場合の特性を表わしている。符号３７で示した線は、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスを６０μＨとした場合の特性を表わしている。符号３８で示した線は、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスを６００μＨとした場合の特性を表わしている。
【００６０】
以下、図５に示したシミューレションの結果について考察する。まず、符号３２で示した線と符号３５で示した線とを比較すると、以下のことが分かる。第１のインダクタンス素子１１のインダクタンスが３０μＨで、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスが３μＨで、これらの和が３３μＨとなるノーマルモード信号抑制回路は、インダクタンス素子のインダクタンスが９０μＨである比較例の回路よりも、１ＭＨｚ以上の周波数の範囲において、ノーマルモード信号の抑制効果が大きい。また、このことから、本実施の形態によれば、比較例に比べてインダクタンス素子を小型化でき、その結果、回路自体も小型化することが可能になる。
【００６１】
また、符号３３〜３８で示した各線を比較すると、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスが大きくなるほど、ノーマルモード信号の抑制効果が大きくなる。しかし、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスが大きくなるほど、第３のインダクタンス素子１６Ａの形状は大きくなる。そのため、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスが６００μＨを超えると、実用性が薄れる。第１のインダクタンス素子１１のインダクタンスが３０μＨである場合には、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスは３０μＨあるいは６０μＨあれば、十分なノーマルモード信号の抑制効果を得ることができることが分かる。これらのことから、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスは３０μＨあるいは６０μＨあれば十分であると考えられる。また、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスは、第１のインダクタンス素子１１のインダクタンスと同程度の値であることが好ましいと考えられる。
【００６２】
また、符号３１で示した線と符号３４で示した線とを比較すると分かるように、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスが０．３μＨ程度であってもノーマルモード信号の抑制効果を得ることができる。
【００６３】
図５から考察すると、第３のインダクタンス素子１６Ａのインダクタンスは、０．３μＨ以上、６００μＨ以下であることが好ましく、３μＨ以上、６０μＨ以下であることがより好ましく、３μＨ以上、３０μＨ以下であることが更に好ましい。
【００６４】
次に、図６を参照して、図２に示したノーマルモード信号抑制回路における第１のインダクタンス素子１１と第２のインダクタンス素子１２との結合係数とノーマルモード信号抑制効果との関係をシミュレーションによって調べた結果について説明する。図６は、前述の比較例の回路および図２に示したノーマルモード信号抑制回路のそれぞれについてシミュレーションで求めたゲインの周波数特性を示している。
【００６５】
図６において符号４１，４２で示した各線は、図５において符号３１，３２で示した各線の場合と同じ条件における比較例の回路の特性を表わしている。
【００６６】
図６において符号４３〜４６で示した各線は、それぞれ図２に示したノーマルモード信号抑制回路の特性を表わしている。シミュレーションでは、キャパシタ１５ａのキャパシタンスを０．０１μＦとし、第１のインダクタンス素子１１のインダクタンス、第２のインダクタンス素子１２および第３のインダクタンス素子１６Ａの各インダクタンスを全て３０μＨとした。符号４３〜４６で示した各線は、それぞれ第１のインダクタンス素子１１と第２のインダクタンス素子１２との結合係数を、０．７、０．９、０．９９５、１とした場合の特性を表わしている。
【００６７】
以下、図６に示したシミュレーションの結果について考察する。まず、ノーマルモード信号抑制回路において、結合係数が０．７以上であれば、比較例の回路よりも大きなノーマルモード信号抑制効果を得ることができる。結合係数が大きくなるほど、ノーマルモード信号の抑制効果が大きくなる。図６から考察すると、結合係数は、０．７以上であることが好ましく、０．９以上であることがより好ましく、０．９９５以上であることが更に好ましい。
【００６８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、広い周波数範囲においてノーマルモード信号を効果的に抑制でき、且つ小型化が可能なノーマルモード信号抑制回路を実現することができる。
【００６９】
また、本実施の形態によれば、従来のＥＭＩフィルタに比べて部品点数が少なく安価でありながら、ノーマルモード信号の抑制効果が大きいノーマルモード信号抑制回路を実現することができる。
【００７０】
また、本実施の形態において、キャパシタ１５ａを用いて逆相信号伝送回路１５を構成した場合には、キャパシタ１５ａのみによって、ノーマルモード信号の検出と、この検出されたノーマルモード信号に対して逆相となる逆相信号の生成とを行うことができる。従って、この場合には、部品点数をより少なくすることができる。
【００７１】
なお、本実施の形態に係るノーマルモード信号抑制回路は、電力変換回路が発生するリップル電圧やノイズを低減する手段や、電力線通信において電力線上のノイズを低減したり、屋内電力線上の通信信号が屋外電力線に漏洩することを阻止する手段として利用することができる。
【００７２】
［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るノーマルモード信号抑制回路の構成を示す回路図である。本実施の形態に係るノーマルモード信号抑制回路の基本的な構成は、第１の実施の形態と同様である。本実施の形態では、逆相信号伝送回路１５としてのハイパスフィルタ１５Ａが、複合された複数のキャパシタ１５１，１５２，…を含む点が、第１の実施の形態と異なっている。なお、ハイパスフィルタ１５Ａに含まれるキャパシタの数は２以上であればよい。
【００７３】
複数のキャパシタ１５１，１５２，…の各一端は第２の位置Ｂにおいて導電線３に接続され、各他端は第２のインダクタンス素子１２の一端に接続されている。従って、複数のキャパシタ１５１，１５２，…は互いに並列に接続されている。また、複数のキャパシタ１５１，１５２，…のキャパシタンスは互いに異なっている。このような複数のキャパシタ１５１，１５２，…を含むハイパスフィルタ１５Ａによれば、ハイパスフィルタ１５Ａの周波数特性を、所望の特性になるように設計することが可能になる。例えば、本実施の形態におけるハイパスフィルタ１５Ａによれば、第１の実施の形態におけるハイパスフィルタ１５Ａに比べて通過帯域が広くなるように、ハイパスフィルタ１５Ａの周波数特性を設計することが可能になる。
【００７４】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００７５】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、逆相信号伝送回路１５は、ハイパスフィルタに限らず、バンドパスフィルタであってもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、広い周波数範囲においてノーマルモード信号を効果的に抑制でき、且つ小型化が可能なノーマルモード信号抑制回路を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るノーマルモード信号抑制回路の基本的な構成を示す回路図である。
【図２】図１に示したノーマルモード信号抑制回路の具体的な構成の一例を示す回路図である。
【図３】図２に示した構成から第３のインダクタンス素子を除いた構成を示す回路図である。
【図４】図２に示したノーマルモード信号抑制回路にノーマルモード信号発生源と負荷とを接続した回路を示す回路図である。
【図５】比較例の回路および図２に示したノーマルモード信号抑制回路のそれぞれについてシミュレーションで求めたゲインの周波数特性を示す特性図である。
【図６】比較例の回路および図２に示したノーマルモード信号抑制回路のそれぞれについてシミュレーションで求めたゲインの周波数特性を示す特性図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るノーマルモード信号抑制回路の構成を示す回路図である。
【図８】ＬＣフィルタの構成の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
３，４…導電線、１１…第１のインダクタンス素子、１２…第２のインダクタンス素子、１５…逆相信号伝送回路、１５Ａ…ハイパスフィルタ、１５ａ…キャパシタ、１６…インピーダンス素子、１６Ａ…第３のインダクタンス素子。
【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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