(57)【要約】【課題】小型であり、かつ所望の周波数帯域のノーマル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の導電線および第２の導電線と、第１の導電線に接続された一端を有する第１の容量素子および第２の容量素子と、第１の容量素子の他端に接続された第１の入力端子および第２の導電線に接続された第２の入力端子を有する第１のトランスと、第１のトランスの第１の出力端子に接続された第１の入力端子および第１のトランスの第２の出力端子に接続された第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、第１のトランスの第２の出力端子に接続された第２の入力端子、第２の容量素子の他端に接続された第１の出力端子および第２の導電線に接続された第２の出力端子を有する第２のトランスとを備える。【選択図】図１
2007281790.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の端子と第２の端子と、第２の導電線によって接続された第３の端子と第４の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１の導電線に接続された一端を有する第２の容量素子と、
前記第１の容量素子の前記他端に接続された第１の第１トランス用入力端子、および前記第２の導電線に接続された第２の第１トランス用入力端子を有する第１のトランスと、
前記第１のトランスの第１の第１トランス用出力端子に接続された第１の増幅器用入力端子、および前記第１のトランスの第２の第１トランス用出力端子に接続された第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の第２トランス用入力端子、前記第１のトランスの第２の第１トランス用出力端子に接続された第２の第２トランス用入力端子、前記第２の容量素子の前記他端に接続された第１の第２トランス用出力端子、および前記第２の導電線に接続された第２の第２トランス出力端子を有する第２のトランスと、
を備える、ノイズフィルタ。
【請求項２】
前記第１のトランスは、前記第１の第１トランス用入力端子の電圧が前記第２の第１トランス用入力端子の電圧より高いときに、前記第１の第１トランス用出力端子に前記第２の第１トランス用出力端子の電圧より高い電圧を発生し、
前記第２のトランスは、前記第１の第２トランス用入力端子の電圧が前記第２の第２トランス用入力端子の電圧より高いときに、前記第１の第２トランス用出力端子に前記第２の第２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】
前記第１のトランスは、前記第１の第１トランス用入力端子の電圧が前記第２の第１トランス用入力端子の電圧より高いときに、前記第１の第１トランス用出力端子に前記第２の第１トランス用出力端子の電圧より低い電圧を発生し、
前記第２のトランスは、前記第１の第２トランス用入力端子の電圧が前記第２の第２トランス用入力端子の電圧より高いときに、前記第１の第２トランス用出力端子に前記第２の第２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】
前記第１のトランスは、前記第１の第１トランス用入力端子の電圧が前記第２の第１トランス用入力端子の電圧より高いときに、前記第１の第１トランス用出力端子に前記第２の第１トランス用出力端子の電圧より高い電圧を発生し、
前記第２のトランスは、前記第１の第２トランス用入力端子の電圧が前記第２の第２トランス用入力端子の電圧より高いときに、前記第１の第２トランス用出力端子に前記第２の第２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】
一対の導電線の少なくとも何れか一方に直列に挿入されたインダクタと、一対の導電線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、特にノーマル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ノーマル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間のインピーダンスが低下し、突入電流が増加してしまうという問題がある。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ノーマル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の端子と第２の端子と、第２の導電線によって接続された第３の端子と第４の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１の導電線に接続された一端を有する第２の容量素子と、（ｄ）第１の容量素子の他端に接続された第１の第１トランス用入力端子、および第２の導電線に接続された第２の第１トランス用入力端子を有する第１のトランスと、（ｅ）第１のトランスの第１の第１トランス用出力端子に接続された第１の増幅器用入力端子、および第１のトランスの第２の第１トランス用出力端子に接続された第２の増幅器用入力端子を有する増幅器と、（ｆ）増幅器の増幅器用出力端子に接続された第１の第２トランス用入力端子、第１のトランスの第２の第１トランス用出力端子に接続された第２の第２トランス用入力端子、第２の容量素子の他端に接続された第１の第２トランス用出力端子、および第２の導電線に接続された第２の第２トランス出力端子を有する第２の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の導電線と第２の導電線との間には、第１の容量素子と第１のトランスの入力端子間におけるコイルとが直列に接続されることとなるので、第１の端子と第３の端子との間にノーマルモードノイズが入力されると、第１の容量素子を介して第１のトランスの第１の第１トランス用入力端子から第２の第１トランス用入力端子へノーマルモードノイズ電流が流れる。その結果、第１のトランスの第１の第１トランス用出力端子と第２の第１トランス用出力端子との間には、ノーマルモードノイズ電流に応じた誘導起電力が発生する。
【０００７】
第１のトランスの第１の第１トランス用出力端子と第２の第１トランス用出力端子とは、増幅器を介して第２のトランスの第１の第２トランス用入力端子と第２の第２トランス用入力端子とに接続されているので、第１のトランスの第１の第１トランス用出力端子と第２の第１トランス用出力端子との間に発生した誘導起電力は増幅器によって増幅され、第２のトランスの第１の第２トランス用入力端子と第２の第２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の第２トランス用出力端子と第２の第２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】
第２の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１の導電線と第２の導電線との間に直列に接続されることとなるので、第２のトランスの第１の第２トランス用出力端子の電圧が第２の第２トランス用出力端子の電圧より低くなるように第２のトランスの第１の第２トランス用出力端子と第２の第２トランス用出力端子との間に電力が発生すると、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、ノーマルモードノイズの周波数における第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、ノーマルモードノイズの周波数における第１の端子と第３の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ると共に、第２の端子と第４の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るので、第１の端子と第３の端子との間に印加されるノーマルモードノイズを低減することができると共に、第２の端子と第４の端子との間に印加されるノーマル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、第１のトランスおよび第２のトランスは、そのインピーダンスによって積極的にノーマル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、小型な第１のトランスおよび第２のトランスを用いることができる。
【００１１】
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の容量素子と第１のトランスの入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、この効果の終了周波数は、第２の容量素子と第２の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ノーマルモードノイズを低減することが可能である。
【００１２】
（ａ）第１のトランスが、第１の第１トランス用入力端子の電圧が第２の第１トランス用入力端子の電圧より高いときに、第１の第１トランス用出力端子に第２の第１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り、（ｂ）第２のトランスが、第１の第２トランス用入力端子の電圧が第２の第２トランス用入力端子の電圧より高いときに、第１の第２トランス用出力端子に第２の第２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）第１のトランスが、第１の第１トランス用入力端子の電圧が第２の第１トランス用入力端子の電圧より高いときに、第１の第１トランス用出力端子に第２の第１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。
【００１４】
同様に、上記の構成において、（ｂ）第２のトランスが、第１の第２トランス用入力端子の電圧が第２の第２トランス用入力端子の電圧より高いときに、第１の第２トランス用出力端子に第２の第２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、第１のトランスの第１の第１トランス用入力端子から第２の第１トランス用入力端子へノーマルモードノイズ電流が流れるときに、第２のトランスの第１の第２トランス用出力端子には第２の第２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２の容量素子の端子間に印加される電圧を増加し、ノーマルモードノイズの周波数における第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ノーマル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、特にノーマル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、第１の容量素子１０、第２の容量素子２０、第１のトランス３０、第２のトランス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６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７によって接続されている。第１の導電線６には、第１の容量素子１０の一端および第２の容量素子２０の一端が接続されている。第１の容量素子１０の他端は、第１のトランス３０の第１の第１トランス用入力端子３０ａに接続されている。一方、第２の容量素子２０の他端は、第２のトランス４０の第１の第２トランス用出力端子４０ｃに接続されている。
【００２０】
第１のトランス３０の第２の第１トランス用入力端子３０ｂは、第２の導電線７に接続されている。第１のトランス３０の第１の第１トランス用入力端子３０ａと第２の第１トランス用入力端子３０ｂとの間には、コイル３１が直列に接続されている。また、第１のトランス３０の第１の第１トランス用出力端子３０ｃと第２の第１トランス用出力端子３０ｄとの間には、コイル３２が直列に接続されている。これらのコイル３１とコイル３２とは、磁気結合している。本実施形態では、第１のトランス３０の第１の第１トランス用入力端子３０ａから第２の第１トランス用入力端子３０ｂへ電流が流れるとき、すなわち、コイル３１のインピーダンスによって、第１のトランス３０の第１の第１トランス用入力端子３０ａの電圧が第２の第１トランス用入力端子３０ｂの電圧より高いときに、第１のトランス３０の第１の第１トランス用出力端子３０ｃには第２の第１トランス用出力端子３０ｄの電圧より高い電圧が発生するように、コイル３１とコイル３２とが磁気結合している。第１のトランス３０の第１の第１トランス用出力端子３０ｃ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、第１のトランス３０の第２の第１トランス用出力端子３０ｄは増幅器５０の第２の増幅器用入力端子５０ｂおよび第２のトランス４０の第２の第２トランス用入力端子４０ｂに接続されている。
【００２１】
第２のトランス４０の第１の第２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。第２のトランス４０の第１の第２トランス用入力端子４０ａと第２の第２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、第２のトランス４０の第１の第２トランス用出力端子４０ｃと第２の第２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。これらのコイル４１とコイル４２とは、磁気結合している。本実施形態では、第２のトランス４０の第１の第２トランス用入力端子４０ａの電圧が第２の第２トランス用入力端子４０ｂの電圧より高いときに、第２のトランス４０の第１の第２トランス用出力端子４０ｃには第２の第２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。第２のトランス４０の第１の第２トランス用出力端子４０ｃは上述したように第２の容量素子２０の他端に接続されており、第２のトランス４０の第２の第２トランス用出力端子４０ｄは第２の導電線７に接続されている。
【００２２】
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。
【００２３】
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８と第２の電源線９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８の電圧および第２の電源線９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９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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
次に、ノイズフィルタ１の動作を説明する。第１の端子２と第３の端子４との間にノーマルモードノイズが入力されると、第１の容量素子１０を介して第１のトランス３０におけるコイル３１に、第１の第１トランス用入力端子３０ａから第２の第１トランス用入力端子３０ｂへ向けてノーマルモードノイズ電流Ｉ１が流れる。すると、第１のトランス３０におけるコイル３２の両端、すなわち第１のトランス３０の第１の第１トランス用出力端子３０ｃと第２の第１トランス用出力端子３０ｄとの間には、ノーマルモードノイズ電流Ｉ１に応じた誘導起電力が発生する。これによって、第１のトランス３０の第１の第１トランス用出力端子３０ｃと第２の第１トランス用出力端子３０ｄ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。
【００２９】
この誘導起電力は増幅器５０によって反転増幅され、第２のトランス４０の第１の第２トランス用入力端子４０ａと第２の第２トランス用入力端子４０ｂとの間には増幅された電力が発生する。これによって、第２のトランス４０の第１の第２トランス用入力端子４０ａと第２の第２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、第２のトランス４０の第１の第２トランス用出力端子４０ｃと第２の第２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、第２のトランス４０の第１の第２トランス用出力端子４０ｃと第２の第２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、第２のトランス４０の第１の第２トランス用出力端子４０ｃの電圧が第２の第２トランス用出力端子４０ｄの電圧より低くなる。
【００３０】
すると、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２の容量素子２０に流れるノーマルモードノイズ電流Ｉ２が増加し、ノーマルモードノイズの周波数における第２の容量素子２０の容量値が見かけ上増加する。その結果、ノーマルモードノイズの周波数における第１の端子２と第３の端子４との間の入力インピーダンスが低下する。
【００３１】
次に、第１の端子２と第３の端子４との間の入力インピーダンスを解析する。第１の端子２と第３の端子４との間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】
2007281790.tif 000003
Ｖ：第１の端子２と第３の端子４との間に印加されるノーマルモードノイズ電圧
Ｉ：第１の端子２から第３の端子４へ流れるノーマルモードノイズ電流
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：第１のトランス３０におけるコイル３１のインダクタンス
Ｌ２：第２のトランス４０におけるコイル４２のインダクタンス
ｋ：第２のトランス４０の結合係数
Ｚ１：第１のトランス３０におけるコイル３１のインピーダンス
Ａ：増幅器５０の増幅率
なお、上記（１）式では、第１のトランス３０におけるコイル３２のインダクタンスはコイル３１のインダクタンスと同一であり、第２のトランス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。
【００３２】
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、第１のトランス３０、第２のトランス４０および増幅器５０の作用によって、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２の容量素子２０に流れるノーマルモードノイズ電流Ｉ２（分母における第２項の値）が増加し、ノーマル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。
【００３３】
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、第１のトランス３０におけるコイル３１のインダクタンスＬ１および第２のトランス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。
【００３４】
また、上記（１）式によれば、分母における第１項および第２項によって定まる２つの共振点が存在することが分かる。第１の共振周波数ｆ１＝１／２π√（Ｌ１・Ｃ１）は、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、第２の共振周波数ｆ２＝１／２π√（Ｌ２・（１−ｋ２）・Ｃ２）は、この効果の終了周波数を表している。
【００３５】
次に、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。
【００３６】
曲線８１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８２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８１，８２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Ｃ１＝０．２２μＦ
第２の容量素子２０の容量値Ｃ２＝０．３３μＦ
第１のトランス３０におけるコイル３１のインダクタンスＬ１＝３μＨ
第２のトランス４０におけるコイル４２のインダクタンスＬ２＝１μＨ
第１のトランス３０および第２のトランス４０それぞれの結合係数ｋ＝０．９９
第１のトランス３０および第２のトランス４０それぞれの巻数比  １：１
増幅器５０の増幅率Ａ＝１０
【００３７】
また、図３には、比較のために、容量素子のみによって構成された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に示されている。曲線８３，８４は、本実施形態のノイズフィルタ１において第１のトランス３０、第２のトランス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の導電線６と第２の導電線７との間に第１の容量素子および第２の容量素子が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、第１の容量素子の容量値が０．２２μＦとされ、第２の容量素子の容量値が０．３３μＦとされた。曲線８４では、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が５μＦとされた。
【００３８】
曲線８１では、２つの共振点８１ａ，８１ｂが存在していることがわかる。これらの共振点８１ａ，８１ｂは、それぞれ上記（１）式における分母の第１項、第２項によって定まる共振点に相当する。すなわち、低周波数側の共振点８１ａにおける周波数は第１の共振周波数ｆ１に相当し、高周波数側の共振点８１ｂにおける周波数は第２の共振周波数ｆ２に相当する。
【００３９】
曲線８２に示されるように、増幅器５０がオン状態となると、共振点８１ｂは高周波数側に移動し、第１の共振周波数ｆ１と第２の共振周波数ｆ２との間の周波数帯域における減衰特性が向上することがわかる。曲線８２における第１の共振周波数ｆ１と第２の共振周波数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、第１のトランス３０、第２のトランス４０および増幅器５０の作用によって、第１の共振周波数ｆ１と第２の共振周波数ｆ２との間の周波数帯域における第２の容量素子２０の容量値が見かけ上約１５倍に増加したと考えられる。その結果、第１の共振周波数ｆ１と第２の共振周波数ｆ２との間の周波数帯域において、第１の端子２と第３の端子４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。
【００４０】
一方、第１の共振周波数ｆ１より低い周波数帯域では、曲線８２は曲線８３と同等であることがわかる。したがって、第１の共振周波数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と考えられる。
【００４１】
次に、ノイズフィルタ１の入力インピーダンスを測定した結果を示す。図４は、ノイズフィルタの入力インピーダンス特性の測定結果を示す図である。図４には、周波数に対する入力インピーダンス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。
【００４２】
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の入力インピーダンス特性であり、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の入力インピーダンス特性である。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＝０．１μＦ
第２の容量素子２０の容量値Ｃ２＝０．２２μＦ
第１のトランス３０および第２のトランス４０それぞれのコア：ＴＤＫ株式会社製のトロイダルコア（型番：ＨＳ７２）、外径８ｍｍ、内径４ｍｍ、幅２ｍｍ
第１のトランス３０におけるコイル３１とコイル３２との巻数比  ２：２０
第２のトランス４０におけるコイル４１とコイル４２との巻数比  ２０：２
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５９ｋΩ
第１の電源線８の電圧＋３Ｖ
第２の電源線９の電圧−３Ｖ
容量素子６３の容量値０．１μＦ
【００４３】
また、図４には、比較のために、容量素子のみによって構成された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、第１の容量素子の容量値が０．１μＦとされ、第２の容量素子の容量値が０．２２μＦとされた。曲線９４では、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が２．２μＦとされた。
【００４４】
曲線９１では、図３に示すシミュレーションと同様に、２つの共振点９１ａ、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、第１の共振周波数ｆ１と第２の共振周波数ｆ２との間の周波数帯域における入力インピーダンスが曲線９４におけるインピーダンス相当に低下することがわかる。すなわち、第１のトランス３０、第２のトランス４０および増幅器５０の作用によって、第１の共振周波数ｆ１と第２の共振周波数ｆ２との間の周波数帯域における第２の容量素子２０の容量値が見かけ上約１０倍に増加し、第１の共振周波数ｆ１と第２の共振周波数ｆ２との間の周波数帯域において、第１の端子２と第３の端子４との間の入力インピーダンスが低下することがわかる。
【００４５】
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２の容量素子２０の容量値が見かけ上増加し、第１の端子２と第３の端子４との間の入力インピーダンスが低下していることがわかる。したがって、約１５０ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚの周波数帯域において、第１の端子２と第３の端子４との間の減衰特性が向上することが予想される。
【００４６】
一方、約１５０ｋＨｚより低い周波数帯域では、曲線９２は曲線９３と同等であることがわかる。したがって、約１５０ｋＨｚ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ことがわかる。
【００４７】
なお、ノイズフィルタ１は、第２の端子３と第４の端子５との間にノーマルモードノイズが入力されても、上記したように動作する。
【００４８】
このように、本実施形態のノイズフィルタ１によれば、第１のトランス３０、第２のトランス４０および増幅器５０の作用によって、ノーマルモードノイズに対する第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、ノーマル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、ノーマル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２の容量素子２０の容量値を見かけ上増加する効果は、２つの共振周波数ｆ１，ｆ２の間の周波数帯域において発生する。第１の共振周波数ｆ１は第１の容量素子１０と第１のトランス３０におけるコイル３１とによって定まり、第２の共振周波数ｆ２は第２の容量素子２０と第２のトランス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、第１のトランス３０におけるコイル３１および第２のトランス４０におけるコイル４１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３１およびコイル４１は、第１の端子２と第３の端子４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、第１のトランス３０および第２のトランス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ノーマル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、第１の共振周波数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は第１のトランス３０および第２のトランス４０によって第１の導電線６および第２の導電線７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】
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。
【００５５】
本実施形態では、第１のトランスおよび第２のトランスの各々が、第１の入力端子の電圧が第２の入力端子の電圧より高いときに、第１の出力端子に第２の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、第１のトランスおよび第２のトランスのうちの何れか一方が、第１の入力端子の電圧が第２の入力端子の電圧より高いときに、第１の出力端子に第２の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】
【００５６】
【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】ノイズフィルタの入力インピーダンス特性の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
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…第１の導電線、７…第２の導電線、１０…第１の容量素子、２０…第２の容量素子、３０…第１のトランス（３１，３２…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】
2007281790.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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