(57)【要約】  【課題】  電源ノイズを除去しながら、たとえば、車載のオーディオ装置のスピーカの出力音量の変動などの負荷の変動があっても、スピーカから音質の悪化がない再生音が出力されることを確実にする、電源ノイズ除去用フィルタを提供する。  【解決手段】  カットオフ周波数ｆc の近傍で当該フィルタのインピーダンスＺABが急激に上昇しないように当該フィルタの回路条件を設計する。すなわち、可聴音帯域内にカットオフ周波数ｆc が存在して、ノイズ除去を遂行しながら、カットオフ周波数ｆc 以上の周波数帯域で所定の減衰特性を実現することを満足させ、さらに、可聴音帯域の周波数でインピーダンスの急激な上昇を抑制可能な、新規なインダクタンスを持つのチョークコイル１１ａとキャパシタンスを持つキャパシタ１２ａから電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ａを構成する。【選択図】    図７
2005094611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インダクタンスを有するインダクタンス素子と、キャパシタンスを有するキャパシタ素子とが直列接続された電源ノイズ除去用フィルタであって、
前記インダクタンス素子のインダクタンスおよび前記キャパシタ素子のキャパシタは、可聴音領域に電源ノイズ除去用のカットオフ周波数を持ち、所定の減衰特性を示し、当該電源ノイズ除去用フィルタの後段の負荷の変動に対してもインピーダンスの変化が少なく、前記カットオフ周波数における尖鋭度が低くなるように規定されている、
電源ノイズ除去用フィルタ。
【請求項２】
前記尖鋭度の形状が所定の形状になるように、前記カットオフ周波数の共振条件を満足させる範囲で、前記キャパシタ素子のキャパシタの成分を大きくし、前記インダクタンス素子のインダクタンスの成分を小さくしたことを特徴とする、
請求項１記載の電源ノイズ除去用フィルタ。
【請求項３】
当該電源ノイズ除去用フィルタの前記インダクタンス素子と直列に所定の抵抗値を持つ抵抗素子を接続した、
請求項１記載の電源ノイズ除去用フィルタ。
【請求項４】
前記インダクタンス素子と前記抵抗素子は、前記インダクタンス素子のインダクタンスの成分が相殺され、かつ、前記所定の抵抗値を示すバイファイラ巻き部分と、前記インダクタンスの値を示す１本巻き部分とが磁心に巻回されて一体構成されている、
請求項３記載の電源ノイズ除去用フィルタ。
【請求項５】
前記尖鋭度の形状が所定の形状になるように、前記抵抗素子の抵抗値を所定の範囲でかつ所定の値以下に設定したことを特徴とする、
請求項３または４に記載の電源ノイズ除去用フィルタ。
【請求項６】
第１インダクタンスを有する第１インダクタンス素子と、第１キャパシタンスを有する第１キャパシタ素子とが直列接続された第１フィルタ部と、
第２インダクタンスを有する第２インダクタンス素子と、第２キャパシタンスを有する第２キャパシタ素子とが直列接続され、前記第１のフィルタ部と直列接続された第２フィルタ部と
を有する電源ノイズ除去用フィルタであって、
可聴音領域に電源ノイズ除去用のカットオフ周波数を持ち、所定の減衰特性を示し、当該電源ノイズ除去用フィルタの後段の負荷の変動に対してもインピーダンスの変化が少なく、前記カットオフ周波数における尖鋭度が低くなるように、
前記第１インダクタンス素子の第１インダクタンスおよび前記第１キャパシタ素子の第１キャパシタ、および、前記第２インダクタンス素子の第２インダクタンスおよび前記第２キャパシタ素子の第２キャパシタが規定されている、
電源ノイズ除去用フィルタ。
【請求項７】
前記尖鋭度の形状が所定の形状になるように、前記カットオフ周波数の共振条件を満足させる範囲で、第１キャパシタを大きくし、第１インダクタンスを小さくし、かつ、第２キャパシタを大きくし第２インダクタンスを小さくしたことを特徴とする、
請求項６記載の電源ノイズ除去用フィルタ。
【請求項８】
当該電源ノイズ除去用フィルタの前記第１インダクタンス素子と直列に所定の抵抗値を持つ第１抵抗素子を接続し、前記第２インダクタンス素子と直列に所定の抵抗値を持つ第２抵抗素子を接続した、
請求項６または７に記載の電源ノイズ除去用フィルタ。
【請求項９】
前記第１インダクタンス素子と前記第１抵抗素子はインダクタンス成分が相殺され、前記所定の抵抗値を示すバイファイラ巻き部分と、前記インダクタンスの値を示す１本巻き部分とが磁心に巻回されて一体構成されており、
前記第２インダクタンス素子と前記第２抵抗素子はインダクタンス成分が相殺され、前記所定の抵抗値を示すバイファイラ巻き部分と、前記インダクタンスの値を示す１本巻き部分とが磁心に巻回されて一体構成されている、
請求項８記載の電源ノイズ除去用フィルタ。
【請求項１０】
前記負荷は出力音量の変化に応じて流れ電流が大きく異なるオーディオ装置のスピーカを含み、
前記カットオフ周波数は前記スピーカから出力される音の周波数領域内に存在し、
前記減衰特性は前記カットオフ周波数より高い減衰基準周波数において所定の減衰量を示す特性である、
請求項１〜９いずれかに記載の電源ノイズ除去用フィルタ。
【請求項１１】
請求項１〜１０いずれかに記載の電源ノイズ除去用フィルタを有する電源装置。
【請求項１２】
インダクタンスを有するインダクタンス素子と、キャパシタンスを有するキャパシタ素子とが直列接続された電源ノイズ除去用フィルタの設計方法であって、
可聴音領域に電源ノイズ除去用のカットオフ周波数を持ち、所定の減衰特性を示し、当該電源ノイズ除去用フィルタの後段の負荷の変動に対してもインピーダンスの変化が少なく、前記カットオフ周波数における尖鋭度が低くなるように、前記インダクタンス素子のインダクタンスおよび前記キャパシタ素子のキャパシタを設計する、
電源ノイズ除去用フィルタの設計方法。
【請求項１３】
インダクタンスが相殺され、前記所定の抵抗値を示すバイファイラ巻き部分と、前記インダクタンス成分を示す１本巻き部分とが磁心に巻回されて一体構成されている、
抵抗成分付チョークコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源ノイズ除去用フィルタおよび電源ノイズ除去用フィルタを有する電源装置に関する。
特に、本発明は、たとえば、車載のオーディオ装置など、車両のオルタネータ（発電機）からの給電を受ける電装設備について、オルタネータのノイズを除去しつつ、負荷部分などに２次ノイズ源とならない、電源ノイズ除去用フィルタおよびその様な電源ノイズ除去用フィルタを有する電源装置に関する。
さらに本発明は、電源ノイズ除去用フィルタの設計方法に関する。
また本発明は電源ノイズ除去用フィルタに好適に使用する抵抗成分付チョークコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の電源ノイズ除去用フィルタおよび電源装置が提供される１例として、図１を参照して車両電気系統について述べる。
図１に図解した車載電気系統回路１００は、エンジン（内燃機関）１０２を回転始動させるスタータ（始動機）１０１と、スタータ１０１に給電する二次蓄電池（バッテリ）１０４は、始動後のエンジン１０２の回転によって発電するオルタネータ（発電機）１０３と、オルタネータ１０３で発電した電圧を調整を行う電圧調整回路１０５と、電装負荷回路１０６とを有する。二次蓄電池（バッテリ）１０４が満充電状態でない場合は、オルタネータ１０３で発電した電力で二次蓄電池１０４が充電される。
電圧調整回路１０５は、オルタネータ１０３で発電した電圧を電装負荷回路１０６で要求する種々のレベルの電圧に調整して（レベル変換して）、電装負荷回路１０６に出力する。電圧調整回路１０５は必要に応じて、オルタネータ１０３で発電された電圧の脈動成分を平滑化する平滑回路を含めることができる。
【０００３】
電装負荷回路１０６としては、種々の負荷が存在する。たとえば、空調機、オーディオ装置、照明器具などである。
図２は電装負荷回路１０６の１例として、オーディオ装置に関係する電気回路を例示する図である。
オーディオ装置１３０は、たとえば、ＣＤチェンジャ（図示せず）、再生部（プレーヤ）１３１、増幅回路１３２およびスピーカ１３３を有する。
ＣＤの回転数を一定に保持する、再生音の信号処理のためのクロック周波数の安定化などのため、オーディオ装置１３０には他の電装負荷より、高調波成分を含まない、安定した電源が要求される。
【０００４】
そのようなオーディオ装置１３０の電源装置としては、たとえば、実開平５−４００５５号公報に記載されているように、チョークコイルとコンデンサとを用いた電源ノイズ除去用フィルタを設けている。電源ノイズ除去用フィルタの構成とその目的について、図２に例示した電源ノイズ除去用フィルタ１１０を参照して述べる。
なお、電源ノイズ除去用フィルタと電源装置との関係は、たとえば、図２に図解したように、電源ノイズ除去用フィルタ１１０と電圧調整回路１２０などを合体したものを電源装置といい、電源ノイズ除去用フィルタ１１０単体を電源ノイズ除去用フィルタという。
【０００５】
オルタネータ１０３はエンジン１０２で高速回転されて発電を行うので、高速回転に起因するノイズが発生する。そのようにノイズ成分は、可聴音帯域、たとえば、１ｋＨｚ程度であり、オーディオ装置１３０の雑音となるため、オーディオ装置１３０の電源としては、そのようなノイズの影響を排除した安定した電力（たとえば、電圧）を供給することが望まれる。
このように、オーディオ装置１３０の電源としては、空調機などの電装負荷回路とは条件が異なり、電圧の安定化と、電源ノイズ除去用フィルタ１１０を用いたノイズ対策が必要になり、実開平５−４００５５号公報または図２に図解した回路構成のチョークコイルとコンデンサとを用いた電源ノイズ除去用フィルタを設けている。
【０００６】
図３は図２に図解した電源ノイズ除去用フィルタ１１０として望まれる減衰特性の例を示すグラフである。
電源ノイズ除去用フィルタ１１０は、カットオフ周波数ωc （またはｆc ）を持ち、第１周波数（基準現数周波数）ｆ１で所定の減衰量Ｇを持つ特性を示すように設計されている。
車載のオーディオ装置１３０の電源に含まれに電源ノイズ除去用フィルタの電源カットオフ周波数ωc は、オルタネータ１０３のノイズ成分の周波数に基づいて規定される。オーディオ装置１３０のノイズの周波数は通常、可聴音帯域内である。
【０００７】
電源ノイズ除去用フィルタ１１０でノイズ除去された電圧をオーディオ装置１３０に提供するに際して、電圧調整回路１２０は、オーディオ装置１３０で使用する各種の電圧、たとえば、再生部（プレーヤ）１３１駆動用電圧レベル、スピーカ１３３を駆動するための電圧レベルなど、オーディオ装置１３０内の各所で必要になる電圧を発生する。
【０００８】
【特許文献１】実開平５−４００５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図３に例示した減衰特性を持つように、電源ノイズ除去用フィルタ１１０内のチョークコイル１１１およびキャパシタ（コンデンサ）１１２の値を設定して電源ノイズ除去用フィルタ１１０をオーディオ装置１３０の電源として使用したところ、オーディオ装置１３０のスピーカ１３３から音質が悪化（劣化または低下）した音が出力される現象に遭遇した。したがって、そのような音質の悪化を希望する音質に改善することが要望された。
詳細を後述するように、そのような音質の悪化は、負荷の変動が大きいとき、たとえば、スピーカの音量が大きく変化したとき、本来、ノイズ対策に設けた電源ノイズ除去用フィルタに原因があることが判明した。
【００１０】
本発明の目的の１つは、上述した例示について、オーディオ装置１３０から所望の再生音が出力されるオーディオ装置１３０用の電源装置、または、電源装置に含まれる電源ノイズ除去用フィルタを提供することにある。
もちろん、本発明は、オルタネータ１０３のノイズ対策に限らず、そして、オーディオ装置１３０に限らず、種々のノイズについて除去または低減可能でありながら、負荷変動により所望の特性を発揮できない装置に対して本来の特性を発揮させ得る電源装置、または、電源ノイズ除去用フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した悪化した再生音の発生について本願発明者が分析を行った。その結果、本来、図３の特性を持つように電源ノイズ除去用フィルタ１１０を製造したにも係わらず、実際には、図４に図解したように、カットオフ周波数ωc 付近において減衰特性を満足できない特性になっていることが確認された。
図４に例示した減衰特性の主因は、スピーカ１３３から出力される音量の大小変動、すなわち、電源ノイズ除去用フィルタ１１０から見た負荷の変動に対して電源ノイズ除去用フィルタ１１０が２次的なノイズ源となっていることが判明した。
たとえば、音の大小に起因してスピーカ１３３に流れる電流の変動は１０倍以上もなる。このような大きな負荷変動に起因して、本来、オルタネータ１０３のノイズ対策のために設けた電源ノイズ除去用フィルタ１１０が負荷変動に対して障害になり、２次的なノイズ源になっていることを、本願発明者が見いだした。
【００１２】
その詳細な分析結果を、図５および図６を参照して述べる。
図５（Ａ）は図２に図解した回路の等価回路図である。Ｖ１は二次蓄電池（バッテリ）１０４を示し、Ｒ１は給電ライン１０７の抵抗値を示し、Ｌ１はチョークコイル１１１のインダクタンスを示し、Ｃ１はキャパシタ（コンデンサ）１１２のキャパシタンスを示し、Ｒ２はスピーカ１３３から出力される音の音量に応じてスピーカ１３３に流れる電流値が変化する（電流変化ΔＩ１）ことを抵抗変化と置き換えた可変抵抗器の抵抗値として示している。
図５（Ｂ）は図５（Ａ）に図解した等価回路のうち交流成分のみの等価回路図である。  端子Ａ−Ｂから見たインピーダンスＺABは下記式で表される。
【００１３】
〔数１〕
ＺAB＝（Ｒ１＋ｊωＬ１）／（１−ω2 Ｌ１・Ｃ１＋ｊωＣ１・Ｒ１）
・・・（１）
【００１４】
電力損失を極力少なくするため、給電ライン１０７の抵抗値は極力低くするように設計されている。そこで、Ｒ１をほぼ０と仮定すると、式（１）は下記式（２）として表すことができる。
【００１５】
〔数２〕
ＺAB＝（ｊωＬ１）／（１−ω2 Ｌ１・Ｃ１）
・・・（２）
【００１６】
図６（Ａ）は式（２）について周波数（横軸）を変化させたときの減衰量Ｇ（縦軸）を示す特性図であり、図６（Ｂ）は式（２）について周波数（横軸）を変化させたときのインピーダンスＺABの変化を示す特性図である。
図６（Ｂ）の図解から明らかなように、カットオフ周波数ｆc の近傍でインピーダンスＺABが急激に上昇している。その結果、インピーダンスＺABの増加によりスピーカ１３３に設計した値の電流が流れなくなり、スピーカ１３３から出力される音の音質が悪化（劣化）したと理解される。
【００１７】
インピーダンスＺABの急激な上昇が、可聴音帯域内のカットオフ周波数ｆc 近傍で発生していることが特に困難になる。
たとえば、単に、可聴音領域内の、たとえば、カットオフ周波数ｆc 近傍にインピーダンスＺABの急激な上昇が起こるのであれば、その対策として、オーディオ装置１３０のノイズ対策用の電源ノイズ除去用フィルタとしては、カットオフ周波数ｆc を可聴音帯域の外部に外すなどの対策を講ずることができる。
しかしながら、電源ノイズ除去用フィルタ１１０は、本来、回転するオルタネータ１０３によるノイズを除去するために設けており、カットオフ周波数ｆc を可聴音帯域の外側には置けないから、上述した対策を講ずることはできない。
【００１８】
したがって、本願発明者は、たとえば、オーディオ装置１３０用の電源ノイズ除去用フィルタまたは電源装置について、可聴音帯域内にカットオフ周波数ｆc が存在して、たとえば、オルタネータ１０３のノイズ除去を遂行しながら、カットオフ周波数ｆc 以上の周波数帯域で所定の減衰特性を実現することを満足させ、さらに、可聴音帯域の周波数でインピーダンスの急激な上昇を抑制しなければならないことを見いだした。
もちろん、車載のオーディオ装置１３０などに適用する電源ノイズ除去用フィルタまたは電源装置としては、当然、寸法的な制約、および、価格的な制約が課せられる。しかしながら、上述した課題の解決には、このような制約の下に行う。
【００１９】
そのような課題を実現する方法としては、本願発明者は、下記の対策を講ずることで実現できることを見いだした。
（１）オルタネータ１０３のノイズのような外来ノイズを除去しながら、そして、所定の減衰特性を満足させながら、上記インピーダンスＺABの上昇を抑制可能な新規な回路構成を見いだすこと。
（２）オルタネータ１０３のノイズのような外来ノイズを除去しながら、そして、所定の減衰特性を満足させながら、上記インピーダンスＺABの上昇を抑制可能な、改良した回路条件を見いだすこと。
（３）上記（１）と（２）とを組み合わせること。
【００２０】
本発明の第１の観点によれば、インダクタンスを有するインダクタンス素子と、キャパシタンスを有するキャパシタ素子とが直列接続された電源ノイズ除去用フィルタであって、前記インダクタンス素子のインダクタンスおよび前記キャパシタ素子のキャパシタは、可聴音領域に電源ノイズ除去用のカットオフ周波数を持ち、所定の減衰特性を示し、当該電源ノイズ除去用フィルタの後段の負荷の変動に対してもインピーダンスの変化が少なく、前記カットオフ周波数における尖鋭度が低くなるように、規定されている、電源ノイズ除去用フィルタが提供される。
【００２１】
好ましくは、前記尖鋭度の形状が所定の形状になるように、前記カットオフ周波数の共振条件を満足させる範囲で、前記キャパシタの成分を大きくし、前記インダクタンスの成分を小さくしたことを特徴とする。
このようにすることにより、電源ノイズ除去用フィルタの本来の減衰特性が維持できる。
【００２２】
本発明の第２の観点によれば、当該電源ノイズ除去用フィルタの前記インダクタンス素子と直列に所定の抵抗値を持つ抵抗素子を接続した、電源ノイズ除去用フィルタが提供される。
【００２３】
好ましくは、前記インダクタンス素子と前記抵抗素子は、インダクタンス成分が相殺され、前記所定の抵抗値を示すバイファイラ巻き部分と、前記インダクタンスの値を示す１本巻き部分とが磁心に巻回されて、抵抗成分付チョークコイルとして、一体構成されている。
このような一体構成された抵抗成分付チョークコイルを用いると、取り付け寸法が小さくなり、組み立て作業も簡便になる。
【００２４】
本発明の第３の観点によれば、第１インダクタンスを有する第１インダクタンス素子と、第１キャパシタンスを有する第１キャパシタ素子とが直列接続された第１フィルタ部と、第２インダクタンスを有する第２インダクタンス素子と、第２キャパシタンスを有する第２キャパシタ素子とが直列接続され、前記第１のフィルタ部と直列接続された第２フィルタ部とを有する電源ノイズ除去用フィルタであって、可聴音領域に電源ノイズ除去用のカットオフ周波数を持ち、所定の減衰特性を示し、当該電源ノイズ除去用フィルタの後段の負荷の変動に対してもインピーダンスの変化が少なく、前記カットオフ周波数における尖鋭度が低くなるように、前記第１インダクタンス素子の第１インダクタンスおよび前記第１キャパシタ素子の第１キャパシタ、および、前記第２インダクタンス素子の第２インダクタンスおよび前記第２キャパシタ素子の第２キャパシタが規定されている、電源ノイズ除去用フィルタが提供される。
【００２５】
本発明の第４の観点によれば、上記いずれかに記載の電源ノイズ除去用フィルタを有する電源装置が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、電源ノイズ除去用フィルタまたは電源装置の寸法を大きくせず、かつ、価格を高騰させずに、上述した問題を解決することができた。
たとえば、、本発明の電源ノイズ除去用フィルタを車載のオーディオ装置に適用した場合、スピーカからの音質の悪化が改善できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
〔第１実施の形態〕
図７を参照して本発明の電源ノイズ除去用フィルタの第１実施の形態を述べる。
図７に図解した電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ａは、チョークコイル１１ａと、キャパシタ（コンデンサ）１２ａとを有する。
図７に図解した電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ａは、図２に図解した電源ノイズ除去用フィルタ１１０と回路構成は同じであるが、下記に詳述するように、回路の設計条件が全く異なる。
すなわち、図２に図解した電源ノイズ除去用フィルタ１１０は、電源ノイズ除去用フィルタのインピーダンスが周波数領域にわたって変化しないと仮定して、オルタネータ１０３のノイズ対策のみ講じた回路定数でチョークコイル１１１のインダクタンスと、キャパシタ（コンデンサ）１１２のキャパシタンスに設定されている。
これに対して図７に図解した電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ａは、電源ノイズ除去用フィルタの設計概念が全く異なる。すなわち、上述したように、（１）可聴音帯域内にカットオフ周波数ｆc が存在するという条件下で、（２）オルタネータ１０３のノイズ除去を遂行しながら、（３）カットオフ周波数ｆc 以上の周波数帯域で所定の減衰特性を実現することを満足させ、（４）さらに、可聴音内の周波数でインピーダンスの急激な上昇を抑制するように、チョークコイル１１ａのインダクタンスＬ１と、キャパシタ（コンデンサ）１２ａのキャパシタンスＣ１を規定し、（５）そのようなチョークコイル１１ａとキャパシタ１２ａからなる電源ノイズ除去用フィルタを設計するという過酷な条件を課している。
なお、カットオフ周波数ｆc は下記の共振周波数を示す式（３）で規定される。
【００２８】
〔数３〕
カットオフ周波数ｆc ＝１／（２π（Ｌ１・Ｃ１）1/2 ）
・・・（３）
【００２９】
図８は図７の電源ノイズ除去用フィルタの実験例の特性図を示す。
〔表１〕に示す下記回路条件、かつ、カットオフ周波数ｆc ＝２５０ｋＨｚを固定した条件で、電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ａを構成するチョークコイル１１ａのインダクタンスＬ１と、キャパシタ１２ａのキャパシタンスＣ１を〔表２〕に示すように、適宜変更して、その減衰特性を求めた。
このような電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ａを用いた結果、スピーカ１３３の音質は従来のような悪化（劣化）はなく正常であった。
【００３０】
〔表１〕
回路条件１
給電ライン１０７の抵抗値＝５０ｍΩ
スピーカ１３３の負荷抵抗値＝１０Ω
【００３１】
〔表２〕
インダクタンスＬ１（μＨ） キャパシタンスＣ１（μＦ）
曲線Ａ１    １８０                        ２２００              
曲線Ａ２      ８０                        ４７００
曲線Ａ３      ５０                        ７５００
曲線Ａ４      ２５                      １５０００
【００３２】
本実施の形態においては、カットオフ周波数ｆc を固定しているので、式（３）の条件の範囲で、インダクタンスＬ１とキャパシタンスＣ１とは種々の組み合わせが考えうる。しかしながら、価格、寸法、製造可能な範囲などの面の実用化は配慮する必要がある。〔表２〕のインダクタンスＬ１とキャパシタンスＣ１との組み合わせはそのような配慮のもとで、本願発明者が試行錯誤して選択した１例を示している。
【００３３】
同じ共振条件を満足させながらも、減衰特性曲線は、Ａ１〜Ａ４のように異なる。
図示の例示においては、カットオフ周波数ｆc の近傍における上述したインピーダンスＺABの急激な上昇に起因する減衰量の異常（減衰不足現象）は発生せず、減衰基準周波数ｆ１、たとえば、１ｋＨｚで２０ｄＢ以上の減衰量が実現されている。
この例示では、インダクタンスＬ１＝５０〜２５（μＨ）、キャパシタンスＣ１＝７５００〜１５０００（μＦ）の範囲で、電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ａの回路定数を設定すればよいことが見いだされた。
【００３４】
本願発明者は、式（３）の回路条件を満足させながら好ましい減衰特性が得られる曲線Ａ３、Ａ４の場合と、十分な減衰量が得られない曲線Ａ１、Ａ２とを考察し、その相違は尖鋭度Ｑの値に起因することを見いだした。
一般に、尖鋭度Ｑは式（４）で規定される。
【００３５】
〔数４〕
Ｑ＝１／Ｒ×（Ｌ／Ｃ）1/2 
・・・（４）
【００３６】
第１実施の形態においては、給電ライン１０７の抵抗値は０と過程しており式（４）における抵抗成分Ｒは考慮しないが、図９に図解したように、キャパシタンスＣ１の値を大きくし、インダクタンスＬ１の値を小さくするという、各種の組み合わせを適切に行えば、式（３）の共振特性を満足させながら、たとえば、オルタネータ１０３のノイズ対策を実現しながら、オーディオ装置１３０に対する２次的なノイズ源とならない電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ａを実現できる。
【００３７】
このように、第１実施の形態の電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ａの回路定数は、除去すべきノイズの周波数をカットオフ周波数ｆc として共振条件を満足させつつ、尖鋭度Ｑの形状として、曲線Ｑ１より曲線Ｑ２のように、幅が広く、ピークが低くなるような、回路定数にすることが望ましいことが分かった。
したがって、本願発明の第１実施の形態としては、そのような回路定数で電源ノイズ除去用フィルタを実現した。
【００３８】
以上のとおり、第１実施の形態の電源ノイズ除去用フィルタは、等価回路構成において従来の電源ノイズ除去用フィルタと同じであるが、上述したように、その回路設計方法は従来技術とは全く異なり、このような本願発明の新規な回路設計方法は当業者が容易に構想しえない新規な技術思想である。それ故、その結果としての、電源ノイズ除去用フィルタを構成するチョークコイル１１ａのインダクタンスＬ１およびキャパシタ１２ａのキャパシタンスＣ１の値は単なる設計的事項ではない。
【００３９】
〔第２実施の形態〕
図１０を参照して本発明の電源ノイズ除去用フィルタの第２実施の形態を述べる。
図１０に図解した第２実施の形態としての電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ｂは、チョークコイル１１ｂと、キャパシタ（コンデンサ）１２ｂと、抵抗成分（素子）１３とを有する。
図１０に図解した第２実施の形態としての電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ｂは、図７に図解した第１実施の形態としての電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ａと回路構成に対して、抵抗成分（付加抵抗成分）１３を付加した構成である。以下、その意義について述べる。
【００４０】
上述した考察において、給電ライン１０７の抵抗成分をほぼ０と仮定したため（実際は、第１実施の形態の例示のごとく、給電ライン１０７の抵抗値は５０ｍΩ程度であるが、これを０と無視している）、カットオフ周波数ωc の近傍でインピーダンスＺABの急激な上昇が起こり、スピーカ１３３に流れる電流を制限（または抑制）するため現象が発生することを見いだした。
そこで、第２実施の形態では、電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ｂ内に敢えて付加抵抗成分（素子）１３を設けて、可聴音帯域内で、インピーダンスＺABの急激な上昇を抑制することとした。このような技術思想は、通常、抵抗成分は電力損失を発生させ、加熱という望ましくない結果をもたらすという技術常識を逆転させたものであり、当業者が容易に構想しえない発明である。
【００４１】
もちろん、給電ライン１０７は給電経路における電力損失を極力低減するため、０に近い値が望ましい。なお、上述したように、給電ライン１０７の抵抗値は５０ｍΩ程度である。
しかしながら、本願発明者は、本発明に関しては、給電ライン１０７の抵抗値は５０ｍΩ程度の抵抗値では本発明の課題の対策では不十分であることを見いだした。そこで、オーディオ装置１３０用の電源装置のみなど、その対策が必要となる各電源部分、あるいは、電源ノイズ除去用フィルタ部分のみに、第２実施の形態を適用して、付加抵抗成分（素子）１３を設けることにした。
【００４２】
第２実施の形態においても、直列共振条件は式（３）で規定される。尖鋭度Ｑは式（４）で規定される。
【００４３】
図１１（Ａ）、（Ｂ）を参照して、付加抵抗成分（素子）１３とチョークコイル１１ｂとを合体した好ましい抵抗成分付チョークコイル１４について述べる。
図１１（Ａ）に図解したように、抵抗成分付チョークコイル１４として、バイファイラ（折り返し２回）巻き部分１４ａと、１本巻き部分１４ｂとからなる巻き線を準備し、図示しない磁心に巻回する。
バイファイラ巻き部分１４ａは巻き始め部ｗ３を基準として折り返されており、この折り返されているバイファイラ巻き部分１４ａを磁心に、たとえば、第１巻回数Ｔ１、巻回する。バイファイラ巻き部分１４ａの巻回が終了したら、１本巻き部分１４ｂを、たとえば、第２巻回数Ｔ２、巻回する。そうすると、図１１（Ｂ）に図解した抵抗成分付チョークコイル１４が完成する。
【００４４】
図１２は抵抗成分付チョークコイル１４の等価回路図である。
第１巻回数Ｔ１だけ磁心に巻回されたバイファイラ巻き部分１４ａは折り返されているから、巻回の向きが逆であり相殺しあってインダクタンス成分は０である。しかしながら、第１巻回数Ｔ１巻回することによる所定の長さ分が抵抗成分Ｒとして存在する。
他方、１本巻き部分１４ｂは、インダクタンスＬ１を満足するだけ、第２巻回数Ｔ２だけ磁心に巻回される。
このような抵抗成分付チョークコイル１４は、従来のチョークコイルと同じ形状であり、付加抵抗成分（素子）１３を付加する場合に比較して、寸法が小さくなり、接続工数が簡単になるなど、実装の面でも利点がある。
【００４５】
上述した抵抗成分付チョークコイル１４と同様の効果を奏する方法としては、抵抗値の大きな線材、たとえば、鉄を用いてチョークコイルを製造し、抵抗成分付チョークコイル１４と同様な抵抗値とインダクタンスを持つチョークコイルを製造することができる。あるいは、さらに断面が小さく抵抗値が大きな線材を用いてチョークコイルを製造することができる。
通常、チョークコイルは抵抗成分が少なく、所望のインダクタンスが得られることが望ましいが、本発明の第２実施の形態に際しては、上述したように、所定の抵抗値を持つチョークコイルを用いることが望ましい。
【００４６】
図１３に図１０を参照して本発明の第２実施の形態の電源ノイズ除去用フィルタの特性図を示す。
本例は、第１実施の形態と同じ〔表１〕に示した回路条件、かつ、カットオフ周波数ｆc ＝２５０ｋＨｚを固定する条件で、さらに、〔表３〕に示したようにチョークコイル１１ｂのインダクタンスＬ１とキャパシタ１２ｂのキャパシタンスＣ１を、式（３）を満足する回路条件２に固定した状態で、〔表４〕に示したように付加抵抗成分（素子）１３の抵抗値Ｒを変化させた場合について、その減衰特性を求めた。
このような第２実施の形態の電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ｂを用いた場合も、スピーカ１３３の音質の悪化は改善された。
【００４７】
〔表３〕
Ｌ１＝１８０μＨ
Ｃ１＝２２００μＦ
【００４８】
〔表４〕
抵抗値Ｒ（ｍΩ）   備考        
曲線Ｂ１        ０            従来技術と同じ
曲線Ｂ２    １５０  
曲線Ｂ３    ３００  
曲線Ｂ４    ５００  
【００４９】
曲線Ｂ１は従来技術の例であり、比較例として例示した。
曲線Ｂ２〜Ｂ４の例示においては、ある程度の大きさの抵抗値の付加抵抗成分（素子）１３を付加すると、カットオフ周波数ｆc 近傍における上述したインピーダンスＺABの急激な上昇に起因する減衰量の異常（減衰不足）は発生せず、減衰基準周波数ｆ１、たとえば、１ｋＨｚで２０ｄＢ以上の減衰量が実現されている。この１ｋＨｚは本実施の形態において除去すべきノイズの周波数である。
【００５０】
付加抵抗成分（素子）１３の抵抗値Ｒが大きくなりすぎると、たとえば、曲線Ｂ４の抵抗値Ｒ＝５００ｍΩ以上になると、カットオフ周波数ｆc が１００Ｈｚ程度に低下する。したがって、カットオフ周波数ｆc を維持させるという条件を課すと、付加抵抗成分（素子）１３の抵抗値Ｒも、図示の例示では、１５０〜５００ｍΩ程度の範囲が最適であることが理解できる。
このような条件は、式（４）の尖鋭度Ｑについて第２実施の形態を適用すると理解できる。すなわち、抵抗値Ｒ、インダクタンスＬ１、キャパシタンスＣ１との関係には、所望の尖鋭度Ｑを満足させる範囲の条件が存在することが分かる。
【００５１】
第２実施の形態の変形態様
図１３を参照して上述した例示は、〔表３〕に示したように、チョークコイル１１ｂのインダクタンスＬ１と、キャパシタ１２ｂのキャパシタンスＣ１を固定した条件で、〔表４〕に示したように、付加抵抗成分（素子）１３の抵抗値を変化させた場合について述べたが、本発明においては、チョークコイル１１ｂのインダクタンスＬ１と、キャパシタ１２ｂのキャパシタンスＣ１と、付加抵抗成分（素子）１３の抵抗値Ｒとを、式（２）、（３）の条件を満足させる範囲で、適宜設定できる。
たとえば、電力損失の減少を図る観点からは、付加抵抗成分（素子）１３の抵抗値Ｒは、上記条件が許容する範囲で極力小さいほうが望ましい。そのような条件で、チョークコイル１１ｂのインダクタンスＬ１と、キャパシタ１２ｂのキャパシタンスＣ１を適宜決定できる。
【００５２】
〔第３実施の形態〕
図１４を参照して本発明の電源ノイズ除去用フィルタの第３実施の形態を述べる。
図１４に図解した第３実施の形態としての電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ｃは、図７を参照して述べた第１実施の形態の電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ａを２段に構成したものであり、第１段チョークコイル１１ｃと第１段キャパシタ（コンデンサ）１２ｃの第１段フィルタと、第２段チョークコイル１１ｄと第２段キャパシタ（コンデンサ）１２ｄとの第２段フィルタとからなる。
図１４の電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ｃは、図７の電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ａに比較して回路構成が複雑になるが、回路素子が数が増えているから、その回路定数を適宜選択して設定することにより、種々の条件に適した回路を実現できる。
【００５３】
尚、第３実施の形態における直列共振条件は式（３）とは異なり、また尖鋭度Ｑは式（４）とは異なるが、式（３）、式（４）を導出したと同じように導出できるので、原理的には第３実施の形態も、第１および第２実施の形態と同様である。
【００５４】
第１例
図１５に第３実施の形態の電源ノイズ除去用フィルタの第１例の特性図を示す。
第１例は、第１実施の形態と同じ〔表１〕に示した回路条件、かつ、カットオフ周波数ｆc ＝２５０ｋＨｚを固定する条件で、さらに、簡単化のため、第１段チョークコイル１１ｃと第２段チョークコイル１１ｄとのインダクタンスＬ１を同じにし、第１段キャパシタ１２ｃと第２段キャパシタ１２ｄとのキャパシタンスＣ１を同じにして、共振条件（カットオフ周波数ｆc 条件）および尖鋭度Ｑを満足させるための、インダクタンスＬ１とキャパシタンスＣ１の組み合わせを〔表５〕に示すように、種々変更させた場合について求めた減衰特性を示す。
このような電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ｃを用いた場合も、スピーカ１３３の音質の悪化（劣化）は改善された。
【００５５】
〔表５〕
インダクタンスＬ１（μＨ） キャパシタンスＣ１（μＦ）
曲線Ｃ１    １８０                        １０００
曲線Ｃ２      ８０                        ２２００
曲線Ｃ３      ４０                        ４７００
曲線Ｃ４      ２５                        ６８００
【００５６】
曲線Ｃ１〜Ｃ４と、図８に図解した曲線Ａ１〜Ａ４とを比較すると、曲線Ｃ１〜Ｃ４は減衰基準周波数ｆ１＝１ｋＨｚにおける減衰量が大きい。しかしながら、カットオフ周波数ｆc より高い６００〜７００Ｈｚ領域の減衰特性が非線形である。さらに、カットオフ周波数ｆc ＝２５０Ｈｚ近傍の減衰量が十分でない。
他方、表５と表２とを対比すると、表５のキャパシタンスＣ１（μＦ）が、同じインダクタンスＬ１（μＨ）のときの半分程度と小さい。
【００５７】
第２例
図１６に第３実施の形態の電源ノイズ除去用フィルタの第２例の特性図を示す。
第２例は、第１例と同様、第１実施の形態と同じ〔表１〕に示した回路条件、かつ、第２例と同様、簡単化のため、第１段チョークコイル１１ｃと第２段チョークコイル１１ｄとのインダクタンスＬ１を同じにし、第１段キャパシタ１２ｃと第２段キャパシタ１２ｄとのキャパシタンスＣ１を同じにして、キャパシタンスＣ１の値を固定してインダクタンスＬ１の値を変化させた場合について求めた減衰特性を示す。
このような電源ノイズ除去用フィルタ１１０Ｃを用いた場合も、スピーカ１３３の音質の悪化（劣化）は改善された。
【００５８】
〔表６〕
インダクタンスＬ１（μＨ） キャパシタンスＣ１（μＦ）
曲線Ｄ１    １８０                        １０００
曲線Ｄ２      ５０                        １０００
曲線Ｄ３      １０                        １０００
曲線Ｄ４        ５                        １０００
【００５９】
カットオフ周波数ｆc は曲線Ｄ１〜Ｄ４の間で変動している。
ただし、曲線Ｄ３、Ｄ４は、カットオフ周波数ｆc が１ｋＨｚ、減衰基準周波数ｆ１＝１０ｋＨｚで良好な減衰特性を示している。すなわち、この例示においては、キャパシタンスＣ１＝１０００（μＦ）の場合は、インダクタンスＬ１は５〜１０（μＨ）の範囲が好ましい。
【００６０】
〔第３実施の形態の変形態様〕
第３実施の形態の実施に際しては、第１段チョークコイル１１ｃおよび第２段チョークコイル１１ｄに代えて、第２実施の形態と同じ方法で、図１０に図解した付加抵抗成分（素子）１３をチョークコイル１１ｂに接続した回路を用いることができる。
【００６１】
上述した本発明は好適な実施の形態として、車載のオーディオ装置１３０の音質劣化を例示して、オーディオ装置１３０のための電源ノイズ除去用フィルタまたは電源装置の好適例を述べた。しかしながら、本発明の電源ノイズ除去用フィルタおよび電源装置の適用は、オーディオ装置１３０へ限定される訳ではない。
たとえば、オルタネータ１０３などの電源ノイズ除去用フィルタまたは電源装置の外部に存在する装置からのノイズ（外来ノイズ）を除去しなから、所定の減衰特性を満足させ、さらに、負荷の変動およびその存在により２次的なノイズ源となりうる電源ノイズ除去用フィルタがノイズ源とはならないような場合、特に、負荷変動が大きな装置の電源ノイズ除去用フィルタまたは電源装置として適用できる。
【００６２】
なお、第２実施の形態に関連して述べた抵抗成分付チョークコイル１４は本発明の実施の形態へ適用に限定される訳ではなく、抵抗値を必要とするインダクタンス素子として広く活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は本発明の電源ノイズ除去用フィルタおよび電源装置が適用され得る１例としての、車両用電気回路の構成図である。
【図２】図２は図１に図解した車両用電気回路における負荷の１例としてのオーディオ装置の構成図である。
【図３】図３は図２に図解したオーディオ装置の電源装置または電源装置内の電源ノイズ除去用フィルタとして望まれる減衰特性図である。
【図４】図４は図２に図解したオーディオ装置の電源ノイズ除去用フィルタとして１例しての実際の減衰特性図である。
【図５】図５（Ａ）は図２に図解した回路の等価回路図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に図解した等価回路のうち交流成分のみの等価回路図である。
【図６】図６（Ａ）は図５（Ｂ）の等価回路の減衰特性例を示す図であり、図６（Ｂ）は図５（Ｂ）の等価回路のインピーダンス特性例を示す図である。
【図７】図７は本発明の電源ノイズ除去用フィルタおよび電源装置の第１実施の形態としての電源ノイズ除去用フィルタの回路構成図である。
【図８】図８は図７に図解した第１実施の形態の電源ノイズ除去用フィルタの減衰特性例を示す図である。
【図９】図９は尖鋭度を示すグラフである。
【図１０】図１０は本発明の電源ノイズ除去用フィルタおよび電源装置の第２実施の形態としての電源ノイズ除去用フィルタの回路構成図である。
【図１１】図１１（Ａ）、（Ｂ）は図１０に図解した抵抗素子およびチョークコイルを一体化して抵抗成分付チョークコイルを図解した図である。
【図１２】図１２は図１０に図解した抵抗成分付チョークコイルの等価回路である。
【図１３】図１３は図１０に図解した第２実施の形態の電源ノイズ除去用フィルタの減衰特性例を示す図である。
【図１４】図１４は本発明の電源ノイズ除去用フィルタおよび電源装置の第３実施の形態としての電源ノイズ除去用フィルタの回路構成図である。
【図１５】図１５は図１４に図解した第３実施の形態の電源ノイズ除去用フィルタの第１の減衰特性例を示す図である。
【図１６】図１６は図１４に図解した第３実施の形態の電源ノイズ除去用フィルタの第２の減衰特性例を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００・・車載電気系統回路
１０１・・スタータ、１０２・・エンジン
１０３・・オルタネータ、１０４・・二次蓄電池（バッテリ）
１０５・・電圧調整回路、１０６・・電装負荷回路
１１０・・電源ノイズ除去用フィルタ
１１１・・チョークコイル、１１２・・キャパシタ（コンデンサ）
１２０・・電圧調整回路
１３０・・オーディオ装置
１３１・・再生部（プレーヤ）
１３２・・増幅回路、１３３・・スピーカ
１１０Ａ・・電源ノイズ除去用フィルタ
１１ａ・・チョークコイル、１２ａ・・キャパシタ（コンデンサ）
１１０Ｂ・・電源ノイズ除去用フィルタ
１１ｂ・・チョークコイル、１２ｂ・・キャパシタ（コンデンサ）
１３・・付加抵抗成分（素子）
１４・・抵抗成分付チョークコイル
１４ａ・・バイファイラ巻き部分
１４ｂ・・１本巻き部分
ｗ１・・第１取り出し部、ｗ２・・第２取り出し部
ｗ３・・巻き始め部
１１０Ｃ・・電源ノイズ除去用フィルタ
１１ｃ・・第１段チョークコイル、１２ｃ・・第１段キャパシタ
１１ｄ・・第２段チョークコイル、１２ｄ・・第２段キャパシタ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2005094611.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2005094611.tif 000017
【図１６】
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