(57)【要約】【課題】単体部品の使用を排することによりコストダウン及び小型化を図るとともに、安定したノイズ低減効果を得る。【解決手段】トランス２及びこのトランス２の一次側２ｆに接続するスイッチング素子３を有するスイッチング回路４で発生するノイズを低減するに際し、ノイズの発生原因となる浮遊容量（基礎浮遊容量）Ｃｏａ…，Ｃｏｂの影響を低減させる浮遊容量（付加浮遊容量）Ｃｓａ…，Ｃｓｂを、スイッチング回路４に使用する部品（２，３）の構造及び／又は取付構造により強制的に発生させることによりノイズを低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランス及びこのトランスの一次側に接続するスイッチング素子を有するスイッチング回路で発生するノイズを低減するスイッチング回路のノイズ低減方法において、前記ノイズの発生原因となる浮遊容量（基礎浮遊容量）の影響を低減させる浮遊容量（付加浮遊容量）を、前記スイッチング回路に使用する部品の構造及び／又は取付構造により強制的に発生させることにより前記ノイズを低減することを特徴とするスイッチング回路のノイズ低減方法。
【請求項２】
前記トランスの巻線構造により前記付加浮遊容量を発生させ、前記トランスの一次巻線と二次巻線間に発生する前記基礎浮遊容量を相殺することを特徴とする請求項１記載のスイッチング回路のノイズ低減方法。
【請求項３】
前記トランスは、並列となる一対の一次巻線，並列となる一対の二次巻線及び前記一次巻線に直列となる逆相巻線を有し、コイルボビンの内側から外側に、一方の一次巻線，一方の二次巻線，逆相巻線，他方の二次巻線，他方の一次巻線の順番に巻回することを特徴とする請求項２記載のスイッチング回路のノイズ低減方法。
【請求項４】
前記スイッチング素子を取付けた放熱用フィンに、絶縁材を介して電極を取付けることにより前記付加浮遊容量を発生させ、前記スイッチング素子と前記放熱用フィン間に発生する基礎浮遊容量の影響を低減することを特徴とする請求項１記載のスイッチング回路のノイズ低減方法。
【請求項５】
前記電極の電位を前記放熱用フィンの電位よりも低くすることにより、前記スイッチング素子から前記基礎浮遊容量を通して前記放熱用フィンに流れるノイズ電流を、前記付加浮遊容量を通して前記電極に流すことを特徴とする請求項４記載のスイッチング回路のノイズ低減方法。
【請求項６】
前記電極は、一次巻線，二次巻線及び前記一次巻線に直列となる逆相巻線を有するトランスにおける当該逆相巻線に接続することを特徴とする請求項５記載のスイッチング回路のノイズ低減方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチングレギュレータ等におけるスイッチング回路で発生するノイズを低減するスイッチング回路のノイズ低減方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スイッチングレギュレータを構成するスイッチング回路は、高周波信号により直流高電圧をスイッチングするため、高周波成分の一部が他のライン等に侵入してノイズ成分になりやすい。このようなノイズ成分には、信号ラインや電源ラインに生じるノーマルモードノイズと、これらのラインとアース（グランド）間に生じるコモンモードノイズがある。ノーマルモードノイズは、信号ラインや電源ラインを流れるため、理解が比較的容易であり、フィルタ回路を挿入するなどによってノイズ対策も比較的容易に行うことができる。これに対して、コモンモードノイズは、回路図に現れない浮遊容量等を通して侵入することが多いため、理解しにくく、ノイズ対策も容易でない。
【０００３】
従来、コモンモードノイズを低減する対策としては、特開２００１−２５２４２号公報及び特開平５−３２８７１０号公報で知られている。前者は、スイッチング素子のゲートと変圧器（トランス）の二次側とを補償コンデンサにより接続し、変圧器の一次コイルと二次コイル間の浮遊容量によるコモンモードノイズ電流を打ち消すようにしたものであり、また、後者は、スイッチ素子（スイッチング素子）のエミッタ（ソース）側のリード線と放熱板の接触端子との間にコンデンサ又は高抵抗を接続するとともに、放熱板と接続するコンデンサ又は高抵抗をスイッチ素子の近傍に実装したものである。
【特許文献１】
特開２００１−２５２４２
【特許文献２】
特開平５−３２８７１０
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コモンモードノイズを低減する上述した従来の方法は、次のような問題点があった。
【０００５】
第一に、独立した単体部品となるコンデンサや抵抗を使用するため、部品点数の増加やこれに伴う基板設計及び製造工数の増加を強いられ、コストアップを招くとともに、特に小型化の要請される携帯電子機器等においては無視できない小型化の阻害要因となる。
【０００６】
第二に、実際に発生している浮遊容量の態様（分布態様等）とは異なる態様により対策を講じることになるため、例えば、温度等により浮遊容量の態様が変化した場合にはノイズ低減効果も変化する虞れがあり、安定したノイズ低減効果を得ることができない。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、単体部品の使用を排することによりコストダウン及び小型化を図れるとともに、安定したノイズ低減効果を得ることができるスイッチング回路のノイズ低減方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明に係るスイッチング回路のノイズ低減方法は、トランス２及びこのトランス２の一次側２ｆに接続するスイッチング素子３を有するスイッチング回路４で発生するノイズを低減するに際し、ノイズの発生原因となる浮遊容量（基礎浮遊容量）Ｃｏａ…，Ｃｏｂの影響を低減させる浮遊容量（付加浮遊容量）Ｃｓａ…，Ｃｓｂを、スイッチング回路４に使用する部品（２，３）の構造及び／又は取付構造により強制的に発生させることによりノイズを低減するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
この場合、好適な実施の態様により、トランス２の巻線構造により付加浮遊容量Ｃｓａ…を発生させ、トランス２の一次巻線２ｆｐ，２ｆｑと二次巻線２ｓｐ，２ｓｑ間に発生する基礎浮遊容量Ｃｏａ…を相殺することができる。具体的には、並列となる一対の一次巻線２ｆｐと２ｆｑ，並列となる一対の二次巻線２ｓｐと２ｓｑ及び一次巻線２ｆｐと２ｆｑに直列となる逆相巻線２ｎを有するトランス２を使用し、コイルボビン１１の内側から外側に、一方の一次巻線２ｆｐ，一方の二次巻線２ｓｐ，逆相巻線２ｎ，他方の二次巻線２ｓｑ，他方の一次巻線２ｆｑの順番に巻回することにより付加浮遊容量Ｃｓａ…を発生させることができる。一方、スイッチング素子３を取付けた放熱用フィン１２に、絶縁材１３を介して電極１４を取付けることにより付加浮遊容量Ｃｓｂを発生させ、スイッチング素子３と放熱用フィン１２間に発生する基礎浮遊容量Ｃｏｂの影響を低減することができる。具体的には、電極１４の電位を放熱用フィン１２の電位よりも低くすることにより、スイッチング素子３から基礎浮遊容量Ｃｏｂを通して放熱用フィン１２に流れるノイズ電流Ｉｉ（ｔ）を、付加浮遊容量Ｃｓｂを通して電極１４に流すことができる。この際、電極１４は、トランス２における逆相巻線２ｎに接続することができる。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１１】
まず、本実施例に係るノイズ低減方法を実施できるスイッチングレギュレータ１の構成について図１〜図５を参照して説明する。
【００１２】
図１に示すスイッチングレギュレータ１は、トランス２及びこのトランス２の一次側２ｆに接続するＦＥＴ３ｔ（スイッチング素子３）を有するスイッチング回路４を備える。トランス２は、図２及び図３に示すように、絶縁素材で一体成形したコイルボビン１１を備える。このコイルボビン１１は、断面を矩形枠形に形成したコイル巻装部２１と、このコイル巻装部２１の両端に形成したバリア部２２，２３を有し、このコイルボビン１１に左右一対のコア２４，２５を装着する。また、並列となる一対の一次巻線２ｆｐと２ｆｑ，並列となる一対の二次巻線２ｓｐと２ｓｑ及び一次巻線２ｆｐと２ｆｑに直列となる逆相巻線２ｎを有し、各巻線は、コイル巻装部２１の内側から外側に、一方の一次巻線２ｆｐ，一方の二次巻線２ｓｐ，逆相巻線２ｎ，他方の二次巻線２ｓｑ，他方の一次巻線２ｆｑの順番に巻回する。なお、２６…は、各巻線２ｆｐ…間に介在する絶縁紙（絶縁シート）を示す。
【００１３】
そして、トランス２における二次巻線２ｓｐ，２ｓｑの巻始端子は、整流ダイオード２７ｄ及び平滑コンデンサ２７ｃを有する平滑回路２７に接続するとともに、二次巻線２ｓｐ，２ｓｑの巻終端子はアースライン（グランド）に接続する。また、トランス２における共通接続する一次巻線２ｆｐ，２ｆｑの巻終端子と逆相巻線２ｎの巻始端子は、正側ラインＬｐを介して直流電源部３１の正側出力部に接続するとともに、一次巻線２ｆｐ，２ｆｑの巻始端子は、ＦＥＴ３ｔのドレインＤに接続する。
【００１４】
一方、ＦＥＴ３ｔのソースＳ及び直流電源部３１の負側出力部はアースライン（グランド）Ｌｎに接続するとともに、ＦＥＴ３ｔのゲートＧは、スイッチング制御部３２の高周波制御信号出力部に接続する。なお、３３は、正側ラインＬｐとアースラインＬｎ間に接続したコンデンサを示す。
【００１５】
この場合、ＦＥＴ３ｔは、図４及び図５に示すように、絶縁シートを用いた絶縁材３４を介して放熱用フィン１２に取付ける。放熱用フィン１２は、通常、導電性及び高伝熱性を有する金属素材により形成し、回路基板３５上に取付けるとともに、アースラインＬｎに接続する。そして、この放熱用フィン１２におけるＦＥＴ３ｔを取付けた面に対する反対側の面には、絶縁シートを用いた絶縁材１３を介して電極１４を取付けるとともに、この電極１４をトランス２の逆相巻線２ｎの巻終端子に接続する。
【００１６】
次に、このように構成するスイッチングレギュレータ１における本実施例に係るノイズ低減方法について、図１〜図７を参照して説明する。
【００１７】
まず、トランス２の各一次巻線２ｆｐ，２ｆｑと二次巻線２ｓｐ，２ｓｑ間には、図１及び図２に示すように、ノイズの発生原因となる浮遊容量（基礎浮遊容量）Ｃｏａ…が存在する。そこで、本実施例に係るノイズ低減方法では、トランス２自身の巻線構造により、基礎浮遊容量Ｃｏａ…を相殺する浮遊容量（付加浮遊容量）Ｃｓａ…を強制的に発生させるようにした。
【００１８】
即ち、図２に示すように、二次巻線２ｓｐ…を０〔Ｖ〕とした場合、一次巻線２ｆｐ…の電位は＋Ｖ〔Ｖ〕、逆相巻線２ｎの電位は−Ｖ〔Ｖ〕になるため、コイル巻装部２１の内側から外側に、一方の一次巻線２ｆｐ，一方の二次巻線２ｓｐ，逆相巻線２ｎ，他方の二次巻線２ｓｑ，他方の一次巻線２ｆｑの順番に巻回することにより、逆相巻線２ｎと各二次巻線２ｓｐ…間に付加浮遊容量Ｃｓａ…を発生させるとともに、付加浮遊容量Ｃｓａ…の大きさと基礎浮遊容量Ｃｏａ…の大きさが同一となるように設定した。これにより、基礎浮遊容量Ｃｏａ…を付加浮遊容量Ｃｓａ…により相殺することができ、基礎浮遊容量Ｃｏａ…の存在により発生するノイズを低減（除去）できる。
【００１９】
一方、ＦＥＴ３ｔと放熱用フィン１２間には、図４に示すように、ノイズの発生原因となる基礎浮遊容量Ｃｏｂが存在する。そこで、本実施例に係るノイズ低減方法では、ＦＥＴ３ｔの取付構造を利用して、基礎浮遊容量Ｃｏｂの影響を低減させる付加浮遊容量Ｃｓｂを強制的に発生させるようにした。
【００２０】
即ち、図１，図６及び図７（ａ）から明らかなように、付加浮遊容量Ｃｓｂが無い場合、ＦＥＴ３ｔのドレインＤとアースラインＬｎ間の電位Ｖｃ＋Ｖｉ（ｔ）に基づくノイズ電流Ｉｉ（ｔ）は、基礎浮遊容量Ｃｏｂを通り、電位が０〔Ｖ〕の放熱用フィン１２に流入する。この結果、アースラインＬｎを介して接続回路に影響を与えるとともに、放熱用フィン１２はアンテナと同様の作用を呈してノイズが周囲に輻射される。しかし、放熱用フィン１２におけるＦＥＴ３ｔを取付けた面に対して反対側の面に、絶縁材１３を介して電極１４を取付けることにより、付加浮遊容量Ｃｓｂを発生させるとともに、電極１４をトランス２の逆相巻線２ｎの巻終端子に接続することにより、電極１４の電位を放熱用フィン１２の電位よりも低くすれば、ＦＥＴ３ｔの取付構造における基礎浮遊容量Ｃｏｂと付加浮遊容量Ｃｓｂの等価回路は、図６に示すようになり、ノイズ電流Ｉｉ（ｔ）は、アースラインＬｎに流入することなく、付加浮遊容量Ｃｓｂを通り、逆相巻線２ｎの−Ｖｉ〔Ｖ〕が印加されている電極１４に流れる。よって、グランド（アースラインＬｎ）と放熱用フィン１２間の電位は、図７（ｂ）に示すようになり、基礎浮遊容量Ｃｏｂによる影響を付加浮遊容量Ｃｓｂにより低減（除去）できる。
【００２１】
このような本実施例に係るノイズ低減方法によれば、ノイズの発生原因となる基礎浮遊容量Ｃｏａ…，Ｃｏｂの影響を低減させる付加浮遊容量Ｃｓａ…，Ｃｓｂを、トランス２の構造及び／又はＦＥＴ３ｔの取付構造を利用して強制的に発生させるようにしたため、付加浮遊容量Ｃｓａ…，Ｃｓｂと同様に機能させる別途の単体部品（コンデンサ部品）が不要になり、部品点数の削減、さらにはこれに伴う基板設計及び製造工数の削減を図れる。よって、コストダウン及び携帯電子機器等の小型化に寄与することができる。
【００２２】
また、本実施例に係るノイズ低減方法では、並列となる一対の一次巻線２ｆｐと２ｆｑ，並列となる一対の二次巻線２ｓｐと２ｓｑ及び一次巻線２ｆｐと２ｆｑに直列となる逆相巻線２ｎを有するトランス２を使用し、コイルボビン１１の内側から外側に、一方の一次巻線２ｆｐ，一方の二次巻線２ｓｐ，逆相巻線２ｎ，他方の二次巻線２ｓｑ，他方の一次巻線２ｆｑの順番に巻回することにより、付加浮遊容量Ｃｓａ…を発生させ、さらに、スイッチング素子３を取付けた放熱用フィン１２に、絶縁材１３を介して電極１４を取付けることにより付加浮遊容量Ｃｓｂを発生させるようにしたため、付加浮遊容量Ｃｓａ…，Ｃｓｂの発生構造を基礎浮遊容量Ｃｏａ…，Ｃｏｂの発生構造に類似させることができる。したがって、実際に発生している基礎浮遊容量Ｃｏａ…，Ｃｏｂの態様と基礎浮遊容量Ｃｏａ…，Ｃｏｂの態様をほぼ同じにすることができ、例えば、温度変化による材料の伸縮や経時変化等により基礎浮遊容量Ｃｏａ…，Ｃｏｂが変化した場合であっても、付加浮遊容量Ｃｓａ…，Ｃｓｂも同様に変化するため、常に一定の相殺効果を維持できるなど、安定したノイズ低減効果を得ることができる。
【００２３】
加えて、電極１４をトランス２の逆相巻線２ｎに接続することにより、電極１４の電位を低くするようにしたため、逆相巻線２ｎを、トランス２側のノイズ低減対策とＦＥＴ３ｔ側のノイズ低減対策に兼用できる利点がある。
【００２４】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数量，素材，部品等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。例えば、実施例は、トランス２の巻線構造及びＦＥＴ３ｔの取付構造を例示したが、トランス２の巻線構造又はＦＥＴ３ｔの取付構造のいずれか一方のみを実施してもよい。また、トランス２の巻線構造及びＦＥＴ３ｔの取付構造を例示したが、他の部品に対しても同様に応用することができる。さらに、電極１４は、トランス２の逆相巻線２ｎに接続した場合を示したが、他の電圧を電極１４に付与する場合を排除するものではない。なお、スイッチング回路４は、スイッチングレギュレータ１に用いた場合を示したが、同様のスイッチング回路４を備える任意の電子装置（回路）類に適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
このように、本発明に係るスイッチング回路のノイズ低減方法は、トランス及びこのトランスの一次側に接続するスイッチング素子を有するスイッチング回路で発生するノイズを低減するに際し、ノイズの発生原因となる基礎浮遊容量の影響を低減させる付加浮遊容量を、スイッチング回路に使用する部品の構造及び／又は取付構造により強制的に発生させることによりノイズを低減するようにしたため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２６】
（１）  付加浮遊容量と同様に機能させる別途の単体部品が不要になるため、部品点数の削減、さらにはこれに伴う基板設計及び製造工数の削除が可能になり、コストダウン及び携帯電子機器等の小型化を図ることができる。
【００２７】
（２）  好適な実施の態様により、コイルボビンの内側から外側に、一方の一次巻線，一方の二次巻線，逆相巻線，他方の二次巻線，他方の一次巻線の順番に巻回したトランスにより付加浮遊容量を発生させ、また、スイッチング素子を取付けた放熱用フィンに、絶縁材を介して電極を取付けることにより付加浮遊容量を発生させれば、温度変化や経時変化等により基礎浮遊容量が変化しても、付加浮遊容量も同様に変化し、安定したノイズ低減効果を得ることができる。
【００２８】
（３）  好適な実施の態様により、電極をトランスの逆相巻線に接続すれば、電極の電位を低くするに際して逆相巻線の電位を利用でき、逆相巻線をトランス側のノイズ低減対策とＦＥＴ側のノイズ低減対策に兼用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係るノイズ低減方法を実施できるスイッチング回路（スイッチングレギュレータ）の回路図、
【図２】同スイッチング回路に用いるトランスの断面構成図、
【図３】同トランスの図２中Ａ−Ａ線断面構成図、
【図４】同スイッチング回路に用いるＦＥＴ（スイッチング素子）の取付構造を示す側面構成図、
【図５】同取付構造を示す正面構成図、
【図６】同取付構造における浮遊容量の等価回路図、
【図７】同取付構造における各部の電圧信号波形図、
【符号の説明】
１      スイッチングレギュレータ
２      トランス
２ｆ    トランスの一次側
２ｆｐ  トランスの一次巻線
２ｆｑ  トランスの一次巻線
２ｓｐ  トランスの二次巻線
２ｓｑ  トランスの二次巻線
２ｎ    トランスの逆相巻線
３      スイッチング素子
４      スイッチング回路
１１    コイルボビン
１２    放熱用フィン
１３    絶縁材
１４    電極
Ｃｏａ…  浮遊容量（基礎浮遊容量）
Ｃｏｂ    浮遊容量（基礎浮遊容量）
Ｃｓａ…  浮遊容量（付加浮遊容量）
Ｃｓｂ    浮遊容量（付加浮遊容量）
Ｉｉ（ｔ）  ノイズ電流
【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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