(57)【要約】【課題】限られたスペースで突入電流の制限機能と、負荷装置から発生する雑音端子電圧の低減を同時に実現する。【解決手段】出力側に接続するＤＣ／ＤＣコンバータ１０２への突入電流を制限する突入電流制限回路６１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２から入力側に帰還する雑音端子電圧を低減するノイズフィルタ回路６２とにより構成する。これらの突入電流制限回路６１およびノイズフィルタ回路６２は、単独の筐体である本体４１内に組み込まれる。既存のＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の前段に複合ノイズフィルタを実装するだけで、突入電流の制限機能と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２から発生する雑音端子電圧の低減を同時に図ることができる。【選択図】  図１
2004304908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力側に接続する負荷装置への突入電流を制限する突入電流制限部と、前記負荷装置から入力側に帰還する雑音端子電圧を低減するノイズフィルタ部とからなり、前記突入電流制限部および前記ノイズフィルタ部だけを単独の筐体内に組み込んで構成されることを特徴とする複合ノイズフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に活線挿抜される通信ボードなどに適用される複合ノイズフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、通信機器などに内蔵される通信ボードには、例えばＤＣ４８Ｖ系の入力電圧で動作するＤＣ／ＤＣコンバータが組み込まれ、このＤＣ／ＤＣコンバータから安定した出力電圧を各種負荷に供給するように構成している。そして、通信ボードのメンテナンス時には、バックボード側より入力電圧が供給されたいわゆる活線状態のまま、通信ボードをバックボードより抜き差しするいわゆる活線挿抜（ホットスワップ）が通常行われている。
【０００３】
図３は、こうした活線挿抜を行なう通信ボードの一例を示すものである。同図において、１０１は一乃至複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１０２が組み込まれる通信ボード、１０３は通信ボード１０１の適所に設けられる接続端子で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の入力端子１０５間には、入力電圧の平滑用のコンデンサ１０７が組み込まれる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２は、所定の入力電圧が入力端子１０５間に印加されると、内蔵するコンバータ部（図示せず）のスイッチング動作によって、安定化した直流電圧を供給するものである。
【０００４】
一方、バックボードとしての入力電圧供給用のマザーボード１１１は、前記通信ボード１０１の接続端子１０３に対応して、一乃至複数の対をなす電源供給端子１１２が設けられる。この電源供給端子１１２間には、所定の直流電圧（例えば、通信機器ではＤＣ−４８Ｖが好ましい）が常時供給されており、通信ボード１０１の交換時などにおいては、電源供給端子１１２に直流電圧が供給されたまま、通信ボード１０１の接続端子１０３をマザーボード１１１の電源供給端子１１２より抜き差しする作業が行なわれる。
【０００５】
上述したように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２には入力電圧を平滑化するためのコンデンサ１０７が内蔵されており、活線挿抜時にはこのコンデンサ１０７への充電により、瞬間的に過大な突入電流が流れる。こうした突入電流は、バックボードであるマザーボード１１１と通信ボード１０２との間を接続するコネクタ（入力端子１０３および電源供給端子１１２）に対して、スパークによる接触金属部の炭化を招いたり、あるいはマザーボード１１１より供給する入力電圧の瞬時低下を引き起こす。
【０００６】
こうした問題に対処するため、例えば特許文献１には、バックボード側の直流入力電源から電源装置への電流を検出する電流検出抵抗と、この電流検出抵抗と並列接続され、電流検出抵抗を短絡可能とするＦＥＴとを備え、電流検出抵抗での降下電圧が一定値以上であることが検知された場合には、ＦＥＴをオフ状態にして、突入電流を電流検出抵抗に一定期間流すようにする突入電流制限回路が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−９１０４６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の通信機器に組み込まれる活線挿抜可能な通信ボード１０１では、コネクタのスパークによる炭化や、入力電圧の瞬時低下を避けるために、特許文献１にあるような突入電流防止回路をＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の入力側に設けることが必要である。しかし、平滑用のコンデンサ１０７が入力側に接続される上述のようなＤＣ／ＤＣコンバータ１０２に、突入電流制限回路を設ける場合には、完成品としてのＤＣ／ＤＣコンバータ１０２に突入電流制限回路を組み込むことはもはやできないため、通信ボード１０１の空いているスペースに突入電流制限回路を組み込まざるを得ない。
【０００９】
一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２のようなコンバータ部にスイッチング素子を有する負荷装置では、スイッチング素子のスイッチング動作に伴なうノイズが、入力電圧側に帰還するという問題もあり、こうした通信機器においてＤＣ／ＤＣコンバータ１０２から発生する雑音端子電圧の低減も要求されつつある。しかし、上記のように通信ボード１０１には突入電流制限回路を組み込まければならず、その上で雑音端子電圧の低減用のノイズフィルタを通信ボード１０１に組み込むことは、極めて困難であった。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑み、既存の負荷装置に一切手を加えることなく、限られたスペースであっても突入電流の制限機能と、負荷装置から発生する雑音端子電圧の低減を同時に実現できる複合ノイズフィルタを提供することをその目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明における請求項１の複合ノイズフィルタは、上記目的を達成するために、出力側に接続する負荷装置への突入電流を制限する突入電流制限部と、前記負荷装置から入力側に帰還する雑音端子電圧を低減するノイズフィルタ部とからなり、前記突入電流制限部および前記ノイズフィルタ部だけを単独の筐体内に組み込んで構成される。
【００１２】
上記構成により、負荷装置の内部にわざわざ手を加えなくても、既存の負荷装置の前段に本提案の複合ノイズフィルタを実装するだけで、突入電流の制限機能と、負荷装置から発生する雑音端子電圧の低減という２つの要求を同時に満たすことができる。しかも、突入電流制限部およびノイズフィルタ部以外の構成は筐体の内部に存在せず、必要な機能だけが一つのパッケージ内に集約化されているので、限られた実装スペースの中で複合ノイズフィルタを無理なく取付けることができる。
【００１３】
【発明の実施形態】
以下、本発明の突入電流防止回路について、添付図である図１および図２を参照して詳細に説明する。なお、従来例に示す図３と同一部分には同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複するため省略する。
【００１４】
先ず、複合ノイズフィルタおよびその周辺の構成から説明すると、本実施例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の入力端子１０５より入力側すなわち前段に、独立してパッケージ化された複合ノイズフィルタの筐体すなわち本体４１が設けられている。この本体４１には、通信ボード１０１の各接続端子１０３にそれぞれ接続される一対の入力端子１，２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の各入力端子１０５にそれぞれ接続される出力端子５，６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２のオン・オフ制御端子１０８に接続する動作指示端子５２と、通信ボード１０２のアースラインに接続する接地端子５８が、外部接続用の端子としてそれぞれ設けられている。また本体４１の内部は、複合ノイズフィルタの出力側にあるＤＣ／ＤＣコンバータ１０２への突入電流を制限する突入電流制限部としての突入電流制限回路６１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２から入力側のマザーボード１１１に帰還する雑音端子電圧を低減するためのノイズフィルタ回路６２だけを備えて構成される。
【００１５】
次に、回路の全体構成を図２に基づき説明すると、本実施例では、一方の入力端子１を基準電位として他方の入力端子１にＶｉｎ＝−４８Ｖの直流入力電圧が、出力端子５，６を介して後段のＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の入力端子１０５間に印加される。前記突入電流制限回路６１は、特許文献１と同様に、突入電流制限用の抵抗８と、この抵抗８を短絡可能にする第１のスイッチ素子としてのＦＥＴ９との並列回路が、入力端子２からＤＣ／ＤＣコンバータに至る入力電圧ラインに挿入接続される。但し、ここでの抵抗８は、突入電流そのものを検出する機能は備えておらず、以下に説明する代替の回路で、ＦＥＴ９のオン，オフを制御するようになっている。
【００１６】
突入電流制限回路６１は、ＦＥＴ９のオン，オフ制御回路として、入力端子１，２間に接続される入力電圧の検出回路としての分圧抵抗１１，１２，１３の直列回路と、抵抗１１の両端間に接続するコンデンサ１７と、同じく抵抗１１の両端間に接続する抵抗１８とツェナーダイオード２０との直列回路と、ベースを抵抗１８とツェナーダイオード２０の接続点に接続したトランジスタ２４および分圧抵抗２５，２６の直列回路と、抵抗２６の両端間に接続するコンデンサ２８とを備えており、第１のスイッチ素子であるトランジスタ２４および分圧抵抗２５，２６の直列回路は、入力端子１，２間に接続されると共に、抵抗２６ひいてはコンデンサ２８の両端間にＦＥＴ９のゲート・ソースが接続される。上記構成により、ＦＥＴ９は入力端子１，２間に印加される入力電圧のレベルに応じて、時間差を有してオン，オフ制御されることになる。
【００１７】
またここでの突入電流制限回路６１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の外部からこのＤＣ／ＤＣコンバータ１０２のオン・オフを制御するオン・オフ制御回路５１を備えている。このオン・オフ制御回路５１は、前述の動作指示端子５２の他に、この動作指示端子５２にコレクタが接続され、入力端子２にエミッタが接続される第２のスイッチ素子としてのＮＰＮ型のトランジスタ５３と、トランジスタ５３のベース・エミッタ間に接続される抵抗５５と、トランジスタ５３のベースに接続する抵抗５５の一端と前記分圧抵抗２５，２６の接続点との間に接続するツェナーダイオード５７とにより構成され、前記トランジスタ２４がターンオンして、ＦＥＴ９がオン状態となった後で、ツェナーダイオード５７を導通状態にしてトランジスタ５３にベース電流を供給し、動作指示端子５２を入力端子２と同じ電位にするものである。
【００１８】
一方、突入電流制限回路６１の後段には、入力電圧ラインを通じてＤＣ／ＤＣコンバータ１０２に侵入するノイズや、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２から入力電圧ラインに重畳するノイズを抑制するために、ノイズフィルタ部としてのノイズフィルタ回路６２が設けられる。このノイズフィルタ回路６２は、入力電圧ラインのそれぞれに挿入接続された巻線４２Ａ，４２Ｂを共通するコア（図示せず）に巻装したコモンモードチョークコイル４２と、このコモンモードチョークコイル４２の前後の入力電圧ライン間に接続されるアクロス・ザ・ライン・コンデンサ４３，４４とからなるパイ（π）形ローパスフィルタの他に、このローパスフィルタとグランドＦＧに接続さえっるＦＧ端子５８と、ＦＧ端子５８および出力端子６の間に接続されるラインバイパスコンデンサ５９とにより構成される。
【００１９】
次に上記構成の作用を述べると、通信ボード１０１の接続端子１０３をバックボードであるマザーボード１１１の電源供給端子１１２に差し込むと、入力端子１，２間に所定の直流入力電圧が印加され、この入力電圧が分圧抵抗１１，１２，１３によりそれぞれ分圧される。このとき、分圧抵抗１１の両端間の電圧は、コンデンサ１７の充電により徐々に徐々に上昇するが。コンデンサ１７の両端間の充電電圧がツェナーダイオード２０のツェナー電圧と、トランジスタ２４のベース・エミッタ間電圧の閾値とを合計した値を越えない限り、ツェナーダイオード２０はターンオンせず、トランジスタ２４はオフ状態のままとなる。そのため、分圧抵抗２５，２６の接続点の電位は上昇せず、ＦＥＴ９はオフ状態となる。こうして、コンデンサ１７の両端間の充電電圧が定めた所定の電圧レベルに達するまでは、抵抗８を通じてＤＣ／ＤＣコンバータ１０２への電流を流し、この期間に発生する過大な突入電流を抵抗８で制限する。
【００２０】
やがてコンデンサ１７の充電電圧が、ツェナーダイオード２０のツェナー電圧とトランジスタ２４のベース・エミッタ間電圧の閾値との合計値を越えるようになると、ツェナーダイオード２０およびトランジスタ２４がターンオンする。こうなると、入力端子２を基準とした分圧抵抗２５，２６の接続点の電位も上昇して、ＦＥＴ９がターンオンする。但し、この時点でツェナーダイオード５７がターンオンする程には、分圧抵抗２５，２６の接続点の電位が上昇しておらず、ＦＥＴ９を通してＤＣ／ＤＣコンバータ１０２への電流が流れ得る状態になっても、オン・オフ制御回路５１はＤＣ／ＤＣコンバータ１０２に動作許可信号を供給しない。
【００２１】
その後、ＦＥＴ９のゲート・ソース間に接続されるコンデンサ２８を充電しつつ、分圧抵抗２５，２６の接続点の電位がさらに上昇を続けると、ツェナーダイオード５７がターンオンしてトランジスタ５３のベースに電流が流れ込み、トランジスタ５３がターンオンする。これにより、外部端子５２からＤＣ／ＤＣコンバータ１０２に動作許可信号（ＤＣ−４８Ｖ）が供給され、この時点でＤＣ／ＤＣコンバータ１０２が起動する。つまりオン・オフ制御回路５１は、ＦＥＴ９を通してＤＣ／ＤＣコンバータ１０２への電流が流れ得る状態になった後で、初めてＤＣ／ＤＣコンバータ１０２に動作許可信号を供給するので、突入電流が発生する時間帯を十分過ぎた段階で、安全にＤＣ／ＤＣコンバータ１０２を起動させることが可能になる。
【００２２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２が起動した後は、突入電流防止回路６１の後段にあるノイズフィルタ回路６２によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２に侵入するノイズや、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２から発生するノイズを効果的に抑制できる。具体的には、コモンモードチョークコイル４２およびラインバイパスコンデンサ５９によってコモンモードノイズを除去すると共に、アクロス・ザ・ライン・コンデンサ４３，４４によってノーマルモードノイズを除去する。なお、ノイズフィルタ回路６２の内部構成は実施例中のものに限定されず、例えばノーマルモードチョークコイルやラインバイパスコンデンサに変更若しくは追加してもよい。
【００２３】
また本実施例では、本来は電源装置内に組み込まれることが多い突入電流制限回路６１やノイズフィルタ回路６２を独立させ、これらの回路６１，６２の機能だけを複合ノイズフィルタの本体４１内に組み込むことによって、突入電流の防止を義務付けられ、しかも入力側のマザーボード１１１への雑音端子電圧の帰還が懸念されるような例えば通信機器に適用される負荷装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２）に対して、ワンパッケージの複合ノイズフィルタを通信ボード１０１に装着するだけで、突入電流を効果的に制限しつつ、雑音端子電圧レベルの低減を図ることが可能になる。
【００２４】
しかもこの突入電流制限回路６１は、ＦＥＴ９がターンオンした所定時間後に、動作許可信号を供給する動作指示端子５２を備えているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２のオン・オフ制御端子１０８にこの動作指示端子５２を接続するだけで、何等部品点数を増加させることなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２をＦＥＴ９がターンオンした後の安全な状態時に起動させることが可能になる。
【００２５】
以上のように本実施例は、出力側に接続する負荷装置であるＤＣ／ＤＣコンバータ１０２への突入電流を制限する突入電流制限部としての突入電流制限回路６１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２から入力側に帰還する雑音端子電圧を低減するノイズフィルタ部としてのノイズフィルタ回路６２とからなり、前記突入電流制限回路６１およびノイズフィルタ回路６２だけを単独の筐体である本体４１内に組み込んで、所望の複合ノイズフィルタを構成している。
【００２６】
このようにすれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の内部にわざわざ手を加えなくても、既存のＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の前段に本提案の複合ノイズフィルタを実装するだけで、突入電流の制限機能と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２から発生する雑音端子電圧の低減という２つの要求を同時に満たすことができる。しかも、突入電流制限回路６１およびノイズフィルタ回路６２以外の構成は本体４１の内部に存在せず、必要な機能だけが一つのパッケージである本体４１内に集約化されているので、例えば通信ボード１０２のような限られた実装スペースの中でも、複合ノイズフィルタを無理なく取付けることができる。
【００２７】
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で適宜変更が可能である。例えば、実施例中における突入電流制限回路６１やノイズフィルタ回路６２は実施例中のものに限定されない。また、負荷装置としてＤＣ／ＤＣコンバータ１０２以外のものにも適用が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の請求項１の複合ノイズフィルタによれば、既存の負荷装置に一切手を加えることなく、限られたスペースであっても突入電流の制限機能と、負荷装置から発生する雑音端子電圧の低減を同時に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例における複合ノイズフィルタおよびその周辺のブロック構成図である。
【図２】同上、複合ノイズフィルタ内部の回路図である。
【図３】従来例における活線挿抜される通信ボードのブロック構成図である。
【符号の説明】
１，２  入力端子
４１  本体
６１  突入電流制限回路（突入電流制限手段）
６２  ノイズフィルタ回路（ノイズフィルタ部）
１０２    ＤＣ／ＤＣコンバータ（負荷装置）
【図１】
2004304908.tif 000003
【図２】
2004304908.tif 000004
【図３】
2004304908.tif 000005