(57)【要約】【課題】小型であり、かつ所望の周波数帯域のコモンモードノイズを低減することが可能なノイズフィルタを提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係るノイズフィルタは、第１の導電線と第２の導電線との間に直列に接続された第１の容量素子および第２の容量素子と、第１の導電線に直列に挿入されると共に第２の導電線に直列に挿入されたコモンモードチョークコイルと、コモンモードチョークコイルに磁気結合された補助コイルと、補助コイルの一端に接続された第１の入力端子、および補助コイルの他端に接続された第２の入力端子を有する増幅器と、増幅器の出力端子に接続された第１の入力端子、補助コイルの他端に接続された第２の入力端子、第１の容量素子と第２の容量素子との間のノードに接続された第１の出力端子、並びにグランド端子に接続された第２の出力端子を有するトランスとを備える。【選択図】図１
2007274026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電線によって接続された第１の端子および第２の端子と、第２の導電線によって接続された第３の端子および第４の端子と、グランド端子とを備えるノイズフィルタにおいて、
前記第１の導電線に接続された一端を有する第１の容量素子と、
前記第２の導電線に接続された一端、および前記第１の容量素子の他端に接続された他端を有する第２の容量素子と、
前記第１の容量素子の前記一端と前記第１の端子との間において前記第１の導電線に直列に挿入されると共に、前記第２の容量素子の前記一端と前記第３の端子との間において前記第２の導電線に直列に挿入されたコモンモードチョークコイルと、
前記コモンモードチョークコイルに磁気結合された補助コイルと、
前記補助コイルの一端に接続された第１の増幅器用入力端子、および前記補助コイルの他端に接続された第２の増幅器用入力端子を有する増幅器と、
前記増幅器の増幅器用出力端子に接続された第１のトランス用入力端子、前記補助コイルの前記他端に接続された第２のトランス用入力端子、前記第１の容量素子の前記他端および前記第２の容量素子の前記他端に接続された第１のトランス用出力端子、並びに前記グランド端子に接続された第２のトランス用出力端子を有するトランスと、
を備える、
ノイズフィルタ。
【請求項２】
前記コモンモードチョークコイルは、前記第１の端子に電気的に接続された第１のチョークコイル用端子、前記第１の容量素子の一端と電気的に接続された第２のチョークコイル用端子、前記第３の端子に電気的に接続された第３のチョークコイル用端子、および前記第２の容量素子の一端と電気的に接続された第４のチョークコイル用端子を有しており、
前記補助コイルは、前記コモンモードチョークコイルの前記第２のチョークコイル用端子の電圧が前記第１のチョークコイル用端子の電圧より高いと共に、前記第４のチョークコイル用端子の電圧が前記第３のチョークコイル用端子の電圧より高いときに、前記一端に前記他端の電圧より高い電圧を発生し、
前記トランスは、前記第１のトランス用入力端子の電圧が前記第２のトランス用入力端子の電圧より高いときに、前記第１のトランス用出力端子に前記第２のトランス用出力端子の電圧より高い電圧を発生し、
前記増幅器は、反転増幅器である、
請求項１に記載のノイズフィルタ。
【請求項３】
前記コモンモードチョークコイルは、前記第１の端子に電気的に接続された第１のチョークコイル用端子、前記第１の容量素子の一端と電気的に接続された第２のチョークコイル用端子、前記第３の端子に電気的に接続された第３のチョークコイル用端子、および前記第２の容量素子の一端と電気的に接続された第４のチョークコイル用端子を有しており、
前記補助コイルは、前記コモンモードチョークコイルの前記第２のチョークコイル用端子の電圧が前記第１のチョークコイル用端子の電圧より高いと共に、前記第４のチョークコイル用端子の電圧が前記第３のチョークコイル用端子の電圧より高いときに、前記一端に前記他端の電圧より低い電圧を発生し、
前記トランスは、前記第１のトランス用入力端子の電圧が前記第２のトランス用入力端子の電圧より高いときに、前記第１のトランス用出力端子に前記第２のトランス用出力端子の電圧より高い電圧を発生し、
前記増幅器は、正転増幅器である、
請求項１に記載のノイズフィルタ。
【請求項４】
前記コモンモードチョークコイルは、前記第１の端子に電気的に接続された第１のチョークコイル用端子、前記第１の容量素子の一端と電気的に接続された第２のチョークコイル用端子、前記第３の端子に電気的に接続された第３のチョークコイル用端子、および前記第２の容量素子の一端と電気的に接続された第４のチョークコイル用端子を有しており、
前記補助コイルは、前記コモンモードチョークコイルの前記第２のチョークコイル用端子の電圧が前記第１のチョークコイル用端子の電圧より高いと共に、前記第４のチョークコイル用端子の電圧が前記第３のチョークコイル用端子の電圧より高いときに、前記一端に前記他端の電圧より高い電圧を発生し、
前記トランスは、前記第１のトランス用入力端子の電圧が前記第２のトランス用入力端子の電圧より高いときに、前記第１のトランス用出力端子に前記第２のトランス用出力端子の電圧より低い電圧を発生し、
前記増幅器は、正転増幅器である、
請求項１に記載のノイズフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
導電線に直列に挿入されたインダクタと、導電線とグランド端子間に接続された容量素子とによって構成されるＬＣノイズフィルタが知られている。このＬＣノイズフィルタは、特にコモンモードノイズを低減する。特許文献１には、三相電源用の各導電線に挿入されたインダクタと、各導電線とグランド端子間に接続された容量素子とを備えるＬＣノイズフィルタが記載されている。
【特許文献１】特開２００１−２４４７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ＬＣノイズフィルタでは、ＣＩＳＰＲなどのノイズ規格によって定められた周波数帯域における低周波数帯域のコモンモードノイズを低減するためには、容量素子の容量値またはインダクタのインダクタンスを大きくする必要がある。しかしながら、ＬＣノイズフィルタでは、容量素子の容量値を大きくすると、ノイズ規格によって定められた周波数帯域外の低周波数帯域における導電線とグランド端子間のインピーダンスが低下し、漏洩電流などの安全規格に準拠することができなくなることもある。一方、ＬＣノイズフィルタでは、インダクタのインダクタンスを大きくすると、導電線に流れる電流を十分に確保するために、大型なインダクタが必要となる。
【０００４】
そこで、本発明は、小型であり、かつ所望の周波数帯域のコモンモードノイズを低減することが可能なノイズフィルタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のノイズフィルタは、（ａ）第１の導電線によって接続された第１の端子および第２の端子と、第２の導電線によって接続された第３の端子および第４の端子と、グランド端子とを備えており、（ｂ）第１の導電線に接続された一端を有する第１の容量素子と、（ｃ）第２の導電線に接続された一端、および第１の容量素子の他端に接続された他端を有する第２の容量素子と、（ｄ）第１の容量素子の一端と第１の端子との間において第１の導電線に直列に挿入されると共に、第２の容量素子の一端と第３の端子との間において第２の導電線に直列に挿入されたコモンモードチョークコイルと、（ｅ）コモンモードチョークコイルに磁気結合された補助コイルと、（ｆ）補助コイルの一端に接続された第１の増幅器用入力端子、および補助コイルの他端に接続された第２の増幅器用入力端子を有する増幅器と、（ｇ）増幅器の増幅器用出力端子に接続された第１のトランス用入力端子、補助コイルの他端に接続された第２のトランス用入力端子、第１の容量素子の他端および第２の容量素子の他端に接続された第１のトランス用出力端子、並びにグランド端子に接続された第２のトランス用出力端子を有するトランスとを備えている。
【０００６】
このノイズフィルタでは、第１の容量素子の一端と第１の端子との間における第１の導電線と第２の容量素子の一端と第３の端子との間における第２の導電線とには、コモンモードチョークコイルが直列に挿入されており、コモンモードチョークコイルには補助コイルが磁気結合されているので、第２の端子とグランド端子との間および第４の端子とグランド端子との間にコモンモードノイズが入力されると、コモンモードチョークコイルにおける一対のコイルにはコモンモードノイズ電流が同一方向に流れ、コモンモードチョークコイルにおけるコアに磁束が発生する。その結果、補助コイルの端子間には、コモンモードノイズ電流に応じた誘導起電力が発生する。
【０００７】
補助コイルの端子は、増幅器を介してトランスの第１のトランス用入力端子と第２のトランス用入力端子とに接続されているので、補助コイルの端子間に発生した誘導起電力は増幅器によって増幅され、トランスの第１のトランス用入力端子と第２のトランス用入力端子との間には増幅された電力が発生する。その結果、第２のトランスの第１のトランス用出力端子と第２のトランス用出力端子との間には、増幅された電力に応じた電力が発生する。
【０００８】
トランスの出力端子間におけるコイルと第１の容量素子とは第１の導電線とグランド端子との間に直列に接続され、トランスの出力端子間におけるコイルと第２の容量素子とは第２の導電線とグランド端子との間に直列に接続されることとなるので、トランスの第１のトランス用出力端子の電圧が第２のトランス用出力端子の電圧より低くなるように第１のトランス用出力端子と第２のトランス用出力端子との間に電力が発生すると、第１の容量素子の端子間に印加される電圧および第２の容量素子の端子間に印加される電圧を増加することができる。その結果、コモンモードノイズの周波数における第１の容量素子の容量値および第２の容量素子の容量値を見かけ上増加することができる。
【０００９】
したがって、このノイズフィルタによれば、小さな容量値を有する小型な容量素子を用いて、コモンモードノイズの周波数における第２の端子とグランド端子との間および第４の端子とグランド端子との間の入力インピーダンスを低下することができ、第２の端子とグランド端子との間および第４の端子とグランド端子との間に印加されるコモンモードノイズを低減することができる。
【００１０】
また、このノイズフィルタでは、コモンモードチョークコイルおよびトランスは、そのインピーダンスによって積極的にコモンモードノイズを低減するために用いられるものではなく、第１の容量素子の容量値および第２の容量素子の容量値を見かけ上増加するために補助的に用いられるものであるので、そのインダクタンスは小さくてよい。したがって、このノイズフィルタによれば、小型なコモンモードチョークコイルおよびトランスを用いることができる。
【００１１】
また、第１の容量素子の容量値および第２の容量素子の容量値が見かけ上増加する効果の開始周波数は、第１の端子と第２の端子との間に接続される外部インピーダンスとコモンモードチョークコイルとのカットオフ周波数によって定められ、この効果の終了周波数は、第１の容量素子および第２の容量素子とトランスの出力端子間におけるコイルとの共振周波数によって定められる。したがって、このノイズフィルタによれば、所望の周波数帯域のコモンモードノイズを低減することが可能である。
【００１２】
コモンモードチョークコイルが、第１の端子に電気的に接続された第１のチョークコイル用端子、第１の容量素子の一端と電気的に接続された第２のチョークコイル用端子、第３の端子に電気的に接続された第３のチョークコイル用端子、および第２の容量素子の一端と電気的に接続された第４のチョークコイル用端子を有しており、（ａ）補助コイルが、コモンモードチョークコイルの第２のチョークコイル用端子の電圧が第１のチョークコイル用端子の電圧より高いと共に、第４のチョークコイル用端子の電圧が第３のチョークコイル用端子の電圧より高いときに、一端に他端の電圧より高い電圧を発生するコイルであり、（ｂ）トランスが、第１のトランス用入力端子の電圧が第２のトランス用入力端子の電圧より高いときに、第１のトランス用出力端子に第２のトランス用出力端子の電圧より高い電圧を発生するトランスである場合には、（ｃ）増幅器は反転増幅器である。
【００１３】
上記の構成において、（ａ）補助コイルが、コモンモードチョークコイルの第２のチョークコイル用端子の電圧が第１のチョークコイル用端子の電圧より高いと共に、第４のチョークコイル用端子の電圧が第３のチョークコイル用端子の電圧より高いときに、一端に他端の電圧より低い電圧を発生するコイルである場合には、（ｃ）増幅器は正転増幅器である。
【００１４】
また、（ｂ）トランスが、第１のトランス用入力端子の電圧が第２のトランス用入力端子の電圧より高いときに、第１のトランス用出力端子に第２のトランス用出力端子の電圧より低い電圧を発生するトランスである場合には、（ｃ）増幅器は正転増幅器である。
【００１５】
この構成によれば、コモンモードチョークコイルの第２のチョークコイル端子から第１のチョークコイル端子へコモンモードノイズ電流が流れると共に、コモンモードチョークコイルの第４のチョークコイル端子から第２のチョークコイル端子へコモンモードノイズ電流が流れるときに、トランスの第１のトランス用出力端子には第２のトランス用出力端子の電圧より低い電圧が発生するので、第１の容量素子の端子間に印加される電圧および第２の容量素子の端子間に印加される電圧を増加し、コモンモードノイズの周波数における第１の容量素子の容量値および第２の容量素子の容量値を見かけ上増加することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、小型であり、かつ所望の周波数帯域のコモンモードノイズを低減することが可能なノイズフィルタが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係るノイズフィルタを示す回路図である。図１に示すノイズフィルタ１は、特にコモンモードノイズを低減するためのノイズフィルタである。ノイズフィルタ１は、第１〜第４の端子２，３，４，５、グランド端子６、第１の容量素子１０、第２の容量素子２０、コモンモードチョークコイル３０、補助コイル３５、トランス４０および増幅器５０を備えている。
【００１９】
第１の端子２と第２の端子３とは第１の導電線７によって接続されており、第３の端子４と第４の端子５とは第２の導電線８によって接続されている。第１の導電線７と第２の導電線８との間には、第１の容量素子１０と第２の容量素子２０とが直列に接続されている。第１の容量素子１０と第２の容量素子２０との間のノードは、トランス４０の第１のトランス用出力端子４０ｃに接続されている。
【００２０】
また、第１の導電線７および第２の導電線８には、コモンモードチョークコイル３０が挿入されている。コモンモードチョークコイル３０の第１のチョークコイル用端子３０ａは第１の導電線７を介して第１の端子２に接続されており、コモンモードチョークコイル３０の第２のチョークコイル端子３０ｂは第１の導電線７を介して第２の端子３に接続されている。コモンモードチョークコイル３０の第１のチョークコイル端子３０ａと第２のチョークコイル端子３０ｂとの間には、コイル３１が直列に接続されている。また、コモンモードチョークコイル３０の第３のチョークコイル端子３０ｃは第２の導電線８を介して第３の端子４に接続されており、コモンモードチョークコイル３０の第４のチョークコイル端子３０ｄは第２の導電線８を介して第４の端子５に接続されている。コモンモードチョークコイル３０の第３のチョークコイル端子３０ｃと第４のチョークコイル端子３０ｄとの間には、コイル３２が直列に接続されている。
【００２１】
コイル３１とコイル３２とは、磁気結合しており、コモンモードノイズ電流が同一方向に流れるときに、コアに誘起される磁束を強め合うことによってインダクタンスを有する。
【００２２】
補助コイル３５は、コイル３１とコイル３２とに磁気結合している。本実施形態では、コモンモードノイズ電流が第２のチョークコイル端子３０ｂから第１のチョークコイル端子３０ａへ流れると共に第４のチョークコイル端子３０ｄから第３のチョークコイル端子３０ｃへ流れるとき、すなわち、コイル３１のインピーダンスによってコモンモードチョークコイル３０の第２のチョークコイル端子３０ｂの電圧が第１のチョークコイル端子３０ａの電圧より高いと共に、コイル３２のインピーダンスによってコモンモードチョークコイル３０の第４のチョークコイル端子３０ｄの電圧が第３のチョークコイル端子３０ｃの電圧より高いときに、補助コイル３５の第１の補助コイル用端子３５ａには第２の補助コイル用端子３５ｂの電圧より高い電圧が発生するように、補助コイル３５はコイル３１およびコイル３２に磁気結合している。補助コイル３５の第１の補助コイル用端子３５ａは増幅器５０の第１の増幅器用入力端子５０ａに接続されており、補助コイル３５の第２の補助コイル用端子３５ｂは増幅器５０の第２の増幅器用入力端子５０ｂおよびトランス４０の第２のトランス用入力端子４０ｂに接続されている。
【００２３】
トランス４０の第１のトランス用入力端子４０ａは、増幅器５０の増幅器用出力端子５０ｃに接続されている。トランス４０の第１のトランス用入力端子４０ａと第２のトランス用入力端子４０ｂとの間には、コイル４１が直列に接続されている。また、トランス４０の第１のトランス用出力端子４０ｃと第２のトランス用出力端子４０ｄとの間には、コイル４２が直列に接続されている。コイル４１とコイル４２とは、磁気結合している。本実施形態では、トランス４０の第１のトランス用入力端子４０ａの電圧が第２のトランス用入力端子４０ｄの電圧より高いときに、トランス４０の第１のトランス用出力端子４０ｃには第２のトランス用出力端子４０ｄの電圧より高い電圧が発生するように、コイル４１とコイル４２とが磁気結合している。トランス４０の第１のトランス用出力端子４０ｃは上述したように第１の容量素子１０と第２の容量素子２０との間のノードに接続されており、トランス４０の第２のトランス用出力端子４０ｄはグランド端子６に接続されている。
【００２４】
増幅器５０は、本実施形態では反転増幅器である。図２は、図１に示す増幅器を示す回路図である。図２に示す増幅器５０は、基準電圧生成部６０と増幅部７０とを有している。
【００２５】
基準電圧生成部６０は、抵抗素子６１，６２、容量素子６３およびオペアンプ６４を備えている。抵抗素子６１と抵抗素子６２とは、第１の電源線９ａと第２の電源線９ｂとの間に直列に接続されている。本実施形態では、抵抗素子６１と抵抗素子６２との間のノードの電圧が０Ｖ（接地電位相当）となるように、第１の電源線９ａの電圧および第２の電源線９ｂの電圧をそれぞれ３Ｖ、−３Ｖとし、抵抗素子６１の抵抗値と抵抗素子６２の抵抗値とを同一とする。抵抗素子６１と抵抗素子６２との間のノードと第２の電源線９ｂとの間には、電圧安定化のための容量素子６３が接続されている。また、抵抗素子６１と抵抗素子６２との間のノードは、オペアンプ６４のプラス入力端子に接続されている。オペアンプ６４のマイナス入力端子と出力端子とは、フィードバック接続されている。
【００２６】
このようにして、オペアンプ６４の出力端子には基準電圧が生成される。オペアンプ６４の出力端子は、増幅器５０の第２の増幅器用入力端子５０ｂおよび増幅部７０に接続されている。
【００２７】
増幅部７０は、抵抗素子７１，７２，７３およびオペアンプ７４を備えている。抵抗素子７１の一端は増幅器５０の第１の増幅器用入力端子５０ａに接続されており、抵抗素子７１の他端はオペアンプ７４のマイナス入力端子に接続されている。一方、抵抗素子７２の一端は、増幅器５０の第２の増幅器用入力端子５０ｂおよび基準電圧生成部６０におけるオペアンプ６４の出力端子に接続されている。抵抗素子７２の他端は、オペアンプ７４のプラス入力端子に接続されている。オペアンプ７４の出力端子とマイナス入力端子とは、抵抗素子７３を介してフィードバック接続されている。
【００２８】
このようにして、オペアンプ７４は、増幅器５０の第１の増幅器用入力端子５０ａと第２の増幅器用入力端子５０ｂとに入力される電力を、基準電圧生成部６０からの基準電圧を基準として反転増幅する。オペアンプ７４の出力端子は、増幅器５０の増幅器用出力端子５０ｃに接続されている。
【００２９】
このように、増幅器５０は、第１の増幅器用入力端子５０ａと第２の増幅器用入力端子５０ｂとに入力される電力を、第２の増幅器用入力端子５０ｂに生成される基準電圧を基準として反転増幅し、増幅した電力を増幅器用出力端子５０ｃへ出力する。
【００３０】
次に、ノイズフィルタ１の動作を説明する。第２の端子３とグランド端子６との間および第４の端子５とグランド端子６との間にコモンモードノイズが入力されると、第２の端子３および第４の端子５からコモンモードノイズ電流が同一方向に流れる。コモンモードチョークコイル３０におけるコイル３１およびコイル３２にコモンモードノイズ電流Ｉ１が入力されると、コモンモードチョークコイル３０におけるコアにはコイル３１およびコイル３２によって同一方向に磁束が誘起される。
【００３１】
コアに磁束が誘起されると、補助コイル３５に誘導起電力が発生する。これによって、補助コイル３５の第１の補助コイル用端子３５ａと第２の補助コイル用端子３５ｂとの間には、電圧Ｖｂが発生する。なお、図１における電圧を示す矢印は、矢印方向が高電圧であることを示している。
【００３２】
この誘導起電力は増幅器５０によって反転増幅され、トランス４０の第１のトランス用入力端子４０ａと第２のトランス用入力端子４０ｂとの間には反転増幅された電力が発生する。これによって、トランス４０の第１のトランス用入力端子４０ａと第２のトランス用入力端子４０ｂとの間には、電圧Ｖｂが反転増幅された電圧Ｖｃが発生する。すると、トランス４０の第１のトランス用出力端子４０ｃと第２のトランス用出力端子４０ｄとの間には、増幅された電力に応じた電力が発生する。これによって、トランス４０の第１のトランス用出力端子４０ｃと第２のトランス用出力端子４０ｄとの間には、電圧Ｖｃに応じた電圧Ｖｄが発生し、トランス４０の第１のトランス用出力端子４０ｃの電圧が第２のトランス用出力端子４０ｄの電圧より低くなる。
【００３３】
すると、第１の容量素子１０の端子間に印加される電圧および第２の容量素子２０の端子間に印加される電圧が増加すると共に、第１の容量素子１０および第２の容量素子２０に流れるコモンモードノイズ電流Ｉ２が増加し、コモンモードノイズの周波数における第１の容量素子１０の容量値および第２の容量素子２０の容量値が見かけ上増加する。その結果、コモンモードノイズの周波数における第２の端子３とグランド端子６との間および第４の端子５とグランド端子６との間の入力インピーダンスが低下する。
【００３４】
次に、第２の端子３とグランド端子６との間および第４の端子５とグランド端子６との間の入力インピーダンスを解析する。この入力インピーダンスＺは、下式（１）のように表される。
【数１】
2007274026.tif 000003
Ｖ：第２の端子３とグランド端子６との間および第４の端子５とグランド端子６との間に印加されるコモンモードノイズ電圧
Ｉ：第２の端子３および第４の端子５からそれぞれ流入するコモンモードノイズ電流
Ｃ１：第１の容量素子１０の容量値
Ｃ２：第２の容量素子２０の容量値
Ｌ１：コモンモードチョークコイル３０におけるコイル３１およびコイル３２それぞれのインダクタンス
Ｌ２：トランス４０におけるコイル４２のインダクタンス
ｋ：トランス４０におけるコイル４１とコイル４２との結合係数
Ｚ１：コモンモードチョークコイル３０におけるコイル３１およびコイル３２それぞれのインピーダンス
Ａ：増幅器５０の増幅率
Ｚｘ：第１の端子２と第３の端子４との間に接続される外部インピーダンス
なお、上記（１）式では、補助コイル３５のインダクタンスはコモンモードチョークコイル３０におけるコイル３１のインダクタンスおよびコイル３２のインダクタンスと同一であり、トランス４０におけるコイル４１のインダクタンスはコイル４２のインダクタンスと同一である。
【００３５】
上記（１）式によれば、分母における第２項の（Ａ・Ｚ１・Ｉ１）が増加すると、分母における第２項の値が増加し、入力インピーダンスＺが低下することが分かる。すなわち、コモンモードチョークコイル３０、補助コイル３５、トランス４０および増幅器５０の作用によって、第１の容量素子１０の端子間に印加される電圧および第２の容量素子２０の端子間に印加される電圧が（Ａ・Ｚ１・Ｉ１）だけ増加すると、第１の容量素子１０および第２の容量素子２０に流れるコモンモードノイズ電流Ｉ２（分母における第２項の値）が増加し、コモンモードノイズの周波数における入力インピーダンスＺが低下することが分かる。
【００３６】
また、上記（１）式によれば、入力インピーダンスＺを低下するためには、第１の容量素子１０の容量値Ｃ１および第２の容量素子２０の容量値Ｃ２を大きくし、コモンモードチョークコイル３０におけるコイル３１，３２およびトランス４０におけるコイル４２のインダクタンスＬ２を小さくすればよいことがわかる。
【００３７】
また、上記（１）式によれば、分母における第１項によって定まるカットオフ点と、分母における第２項によって定まる共振点とが存在することが分かる。カットオフ周波数ｆ１＝１／２π√（Ｌ１・Ｚｘ）は、第１の容量素子１０の容量値および第２の容量素子２０の容量値が見かけ上増加する効果の開始周波数を表している。一方、共振周波数ｆ２＝１／２π√（Ｌ２・（１−ｋ２）・Ｃ２）は、この効果の終了周波数を表している。
【００３８】
次に、第１の容量素子１０の容量値および第２の容量素子２０の容量値が見かけ上増加する効果、およびこの効果の開始周波数ｆ１および終了周波数ｆ２について説明する。図３は、ノイズフィルタの減衰特性のシミュレーション結果を示す図である。図３には、周波数に対する減衰特性が示されている。なお、シミュレーションでは、５０Ω測定系が用いられた。
【００３９】
曲線８２は、ノイズフィルタ１の減衰特性である。曲線８２では、各部定数が以下のように設定された。
第１の容量素子１０の容量値と第２の容量素子２０の容量値との合計値Ｃ１＋Ｃ２＝９４００ｐＦ
コモンモードチョークコイル３０におけるコイル３１およびコイル３２それぞれのインダクタンスＬ１＝３００μＨ
トランス４０におけるコイル４２のインダクタンスＬ２＝１０μＨ
コモンモードチョークコイル３０におけるコイル３１と補助コイル３５との結合係数およびコイル３２と補助コイル３５との結合係数ｋ＝０．９９５
コモンモードチョークコイル３０におけるコイル３１と補助コイル３５との巻数比およびコイル３２と補助コイル３５との巻数比  １：１
トランス４０におけるコイル４１とコイル４２との結合係数ｋ＝０．９
トランス４０におけるコイル４１とコイル４２との巻数比  １：１
増幅器５０の増幅率Ａ＝１０
【００４０】
また、図３には、比較のために、コモンモードチョークコイルおよび容量素子のみによって構成されたＬＣノイズフィルタの減衰特性のシミュレーション結果が曲線８３，８４，８５に示されている。曲線８３，８４，８５は、本実施形態のノイズフィルタ１において補助コイル３５、トランス４０および増幅器５０を有していないノイズフィルタであって、第１の容量素子と第２の容量素子との間のノードがグランド端子６に接続されているノイズフィルタの減衰特性である。曲線８３では、コモンモードチョークコイル３０におけるコイル３１のインダクタンスとコイル３２のインダクタンスとがそれぞれ３００μＨとされ、第１の容量素子の容量値と第２の容量素子の容量値との合計値が９４００ｐＦとされた。曲線８４では、曲線８３を測定したノイズフィルタにおいて、第１の容量素子の容量値および第２の容量素子の容量値がそれぞれ１０倍の値とされた。また、曲線８５では、曲線８３を測定したノイズフィルタにおいて、コモンモードチョークコイル３０におけるコイル３１のインダクタンスとコイル３２のインダクタンスとがそれぞれ１０倍の値とされた。
【００４１】
曲線８２では、カットオフ点８２ａおよび共振点８２ｂが存在していることがわかる。カットオフ点８２ａは、上記（１）式における分母の第１項によって定まるカットオフ点に相当し、共振点８２ｂは、上記（１）式における分母の第２項によって定まる共振点に相当する。すなわち、低周波数側のカットオフ点８２ａにおける周波数はカットオフ周波数ｆ１に相当し、高周波数側の共振点８２ｂにおける周波数は共振周波数ｆ２に相当する。
【００４２】
曲線８２に示されるように、カットオフ周波数ｆ１と共振周波数ｆ２との間の周波数帯域における減衰特性が向上していることがわかる。曲線８２におけるカットオフ周波数ｆ１と共振周波数ｆ２との間の周波数帯域における減衰特性は、曲線８４における減衰特性と同等であることがわかる。すなわち、コモンモードチョークコイル３０、補助コイル３５、トランス４０および増幅器５０の作用によって、カットオフ周波数ｆ１と共振周波数ｆ２との間の周波数帯域における第１の容量素子１０の容量値および第２の容量素子２０の容量値が見かけ上それぞれ約１０倍に増加したと考えられる。その結果、カットオフ周波数ｆ１と共振周波数ｆ２との間の周波数帯域において、第２の端子３と第４の端子５との間の入力インピーダンスＺが低下し、減衰特性が向上する。
【００４３】
次に、ノイズフィルタ１の減衰特性を測定した結果を示す。図４は、ノイズフィルタの減衰特性の測定結果を示す図である。図４には、周波数に対する減衰特性が示されている。なお、測定では、５０Ω測定系が用いられた。
【００４４】
曲線９１は、増幅器５０がオフ状態のときのノイズフィルタ１の減衰特性であり、曲線９２は、増幅器５０がオン状態のときのノイズフィルタ１の減衰特性である。曲線９１，９２では、以下のような構成が用いられた。
第１の容量素子１０の容量値Ｃ１＝４７００ｐＦ
第２の容量素子２０の容量値Ｃ２＝４７００ｐＦ
コモンモードチョークコイル３０および補助コイル３５のコア：ＴＤＫ株式会社製のトロイダルコア（型番：ＨＳ７２）２個、外径８ｍｍ、内径３．５ｍｍ、幅７．５ｍｍ
コモンモードチョークコイル３０におけるコイル３１と補助コイル３５との巻数比およびコイル３２と補助コイル３５との巻数比  １：１
トランス４０のコア：ＴＤＫ株式会社製のトロイダルコア（型番：ＨＰ５）、外径３．９４ｍｍ、内径２．２３ｍｍ、幅１．２７ｍｍ
トランス４０におけるコイル４１とコイル４２との巻数比  ５：３
増幅器５０における抵抗素子６１，６２，７１，７２それぞれの抵抗値１０ｋΩ
抵抗素子７３の抵抗値２２０ｋΩ
第１の電源線９ａの電圧＋３Ｖ
第２の電源線９ｂの電圧−３Ｖ
容量素子６３の容量値０．１μＦ
【００４５】
また、図４には、比較のために、コモンモードチョークコイルおよび容量素子のみによって構成されたＬＣノイズフィルタの減衰特性が曲線９３，９４に示されている。曲線９３では、コモンモードチョークコイルとして上記したコモンモードチョークコイル３０が用いられ、第１の容量素子および第２の容量素子として上記した第１の容量素子１０および第２の容量素子２０が用いられた。曲線９４では、曲線９３を測定したノイズフィルタにおいて、第１の容量素子の容量値および第２の容量素子の容量値それぞれが５６０００ｐＦとされた。
【００４６】
曲線９１では、カットオフ点９１ａおよび共振点９１ｂが存在していることがわかる。曲線９２に示されるように、増幅器５０がオン状態となると、共振点９１ｂは高周波数側に移動し、カットオフ周波数ｆ１と共振周波数ｆ２との間の周波数帯域における減衰特性が曲線９４における減衰特性相当に向上することがわかる。すなわち、コモンモードチョークコイル３０、補助コイル３５、トランス４０および増幅器５０の作用によって、カットオフ周波数ｆ１と共振周波数ｆ２との間の周波数帯域における第１の容量素子１０および第２の容量素子２０の容量値が見かけ上それぞれ約１２倍に増加し、カットオフ周波数ｆ１と共振周波数ｆ２との間の周波数帯域において、第２の端子３とグランド端子６との間および第４の端子５とグランド端子６との間の入力インピーダンスが低下し、減衰特性が向上することがわかる。
【００４７】
実際には、曲線９２に示されるように、約１５０ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚの周波数帯域において、第１の容量素子１０および第２の容量素子２０の容量値が見かけ上増加し、減衰特性が向上していることがわかる。
【００４８】
このように、本実施形態のノイズフィルタ１によれば、コモンモードチョークコイル３０、補助コイル３５、トランス４０および増幅器５０の作用によって、コモンモードノイズに対する第１の容量素子１０の容量値および第２の容量素子２０の容量値を見かけ上増加することができる。したがって、本実施形態のノイズフィルタ１によれば、小さな容量値を有する小型な容量素子を用いて、第２の端子３とグランド端子６との間および第４の端子５とグランド端子６との間のコモンモードノイズに対する入力インピーダンスを低下することができ、第２の端子３とグランド端子６との間および第４の端子５とグランド端子６との間に印加されるコモンモードノイズを低減することが可能である。
【００４９】
本実施形態のノイズフィルタ１によれば、第１の容量素子１０の容量値および第２の容量素子２０の容量値を見かけ上増加する効果は、カットオフ周波数ｆ１と共振周波数ｆ２との間の周波数帯域において発生する。カットオフ周波数ｆ１はコモンモードチョークコイル３０におけるコイル３１およびコイル３２と、第１の端子２と第３の端子４との間の外部インピーダンスとによって定まり、共振周波数ｆ２は第１の容量素子１０および第２の容量素子２０とトランス４０におけるコイル４２とによって定まるので、これらのカットオフ周波数および共振周波数は容易に設定可能である。すなわち、本実施形態のノイズフィルタ１によれば、第１の容量素子１０の容量値および第２の容量素子２０の容量値を見かけ上増加する周波数帯域を容易に設定することができる。
【００５０】
また、本実施形態のノイズフィルタ１では、コモンモードチョークコイル３０におけるコイル３１およびコイル３２とトランス４０におけるコイル４１とは、ノイズ低減のために高インピーダンスにして用いられるものではなく、第１の容量素子１０の容量値および第２の容量素子２０の容量値を見かけ上増加のために補助的に用いられるものであるので、そのインダクタンスは小さくてよい。また、コイル４１は、第２の端子３とグランド端子６との間および第４の端子５とグランド端子６との間の入力インピーダンスを低くするためにも、低インダクタンスであることが好ましく、１ターンであることが好ましい。これによって、コモンモードチョークコイル３０およびトランス４０の小型化が可能である。
【００５１】
以上のように、本実施形態のノイズフィルタ１によれば、小型の容量素子、小型のコモンモードチョークコイルおよび小型のトランスを用いることによって小型化が可能であり、かつ所望の周波数帯域のコモンモードノイズを低減することが可能である。
【００５２】
また、本実施形態のノイズフィルタ１によれば、カットオフ周波数ｆ１より低い周波数帯域では、第２の容量素子２０の容量値が見かけ上増加しないので、直流および商用周波数に対して入力インピーダンスが低下せず、突入電流や漏洩電流を増加することがない。
【００５３】
また、本実施形態のノイズフィルタ１によれば、能動素子を有する増幅器５０はコモンモードチョークコイル３０、補助コイル３５およびトランス４０によって第１の導電線７および第２の導電線８から絶縁されているので、静電気や雷サージなどに対して破壊されることがない。
【００５４】
また、本実施形態のノイズフィルタ１によれば、コモンモードチョークコイル３０におけるコイル３１およびコイル３２それぞれのインピーダンスＺｉと、第１の端子２と第２の端子４との間に接続される外部インピーダンスＺｘとの分圧効果によって、第２の端子３とグランド端子６との間および第４の端子５とグランド端子６との間に印加されるコモンモードノイズを低減することができる。
【００５５】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。
【００５６】
本実施形態では、補助コイルが、コモンモードチョークコイルの第２のチョークコイル用端子の電圧が第１のチョークコイル用端子の電圧より高いと共に、第４のチョークコイル用端子の電圧が第３のチョークコイル用端子の電圧より高いときに、一端に他端の電圧より高い電圧を発生し、トランスが、第１のトランス用入力端子の電圧が第２のトランス用入力端子の電圧より高いときに、第１のトランス用出力端子に第２のトランス用出力端子の電圧より高い電圧を発生し、増幅器が反転増幅器である形態を例示したが、この形態において、補助コイルが、コモンモードチョークコイルの第２のチョークコイル用端子の電圧が第１のチョークコイル用端子の電圧より高いと共に、第４のチョークコイル用端子の電圧が第３のチョークコイル用端子の電圧より高いときに、一端に他端の電圧より低い電圧を発生し、増幅器が正転増幅器である形態であってもよい。また、本実施形態において、トランスが、第１のトランス用入力端子の電圧が第２のトランス用入力端子の電圧より高いときに、第１のトランス用出力端子に第２のトランス用出力端子の電圧より低い電圧を発生し、増幅器が正転増幅器である。形態であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態に係るノイズフィルタを示す回路図である。
【図２】図１に示す増幅器を示す回路図である。
【図３】ノイズフィルタの減衰特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】ノイズフィルタの減衰特性の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…ノイズフィルタ、２…第１の端子、３…第２の端子、４…第３の端子、５…第４の端子、６…グランド端子、７…第１の導電線、８…第２の導電線、１０…第１の容量素子、２０…第２の容量素子、３０…コモンモードチョークコイル（３１，３２…コイル）、３５…補助コイル、４０…トランス（４１，４２…コイル）、５０…増幅器（６０…基準電圧生成部、７０…増幅部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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