JP5145993B2

JP5145993B2 - コネクタ

Info

Publication number: JP5145993B2
Application number: JP2008030041A
Authority: JP
Inventors: 慶太佐藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2028-02-12
Also published as: JP2009193680A

Description

本発明はコネクタに関し、特に情報機器と、その情報機器に接続される信号ケーブルとを接続するコネクタに関する。

パーソナルコンピュータなどの情報機器には、ＶＣＣＩ（情報処理装置等電波障害自主規制協議会；Voluntary Control Council for Information Technology Equipment）規制など、発生する妨害電波を規制する規格が決められている。このため、情報機器を含む電子機器は、発生する電波が、ＶＣＣＩの定める基準値以下となるように設計される。

ＶＣＣＩ規制をクリアするための電波対策／静電気対策のひとつに、コモンモードノイズを除去する機能を有するコモンモードチョークコイルを付加する手法がある。通常、コモンモードチョークコイルは、ノイズが伝搬する可能性のあるプリント基板上の信号伝搬経路に実装する必要がある。

たとえば、通信線を伝導して外部から機器に侵入したり、機器から通信線に伝導放射したりするノイズを防止するため、コモンモードチョークコイルを多対信号コネクタと一体型とした多対信号線コネクタ付きコモンモードチョークコイルがある（たとえば、特許文献１参照）。

また、内部ＡＣ電源インレットにコモンモードチョークコイルを搭載したＡＣインレットフィルタコネクタも提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
実公平７−２３９３１号公報（図５）実用新案登録第２５２８８８８号公報（図１）

しかし、コモンモードチョークコイルを用いて電波対策／静電気対策を行う手法では、予め、プリント基板上にコモンモードチョークコイルを実装しておく必要があるため、製品の開発後期になると対策が難しくなるという問題点があった。

一般に、製品がＶＣＣＩの定める基準を満たしているかどうかの測定は、製品の最終工程で行われることが多い。しかしながら、製品の最終工程で基準値を超えていることが検出されても、コモンモードチョークコイルは既に実装されているため、対策は容易ではない。特に、開発後期において回路の変更を伴う対策を行うことは事実上不可能である。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、製品の開発後期以降であっても、容易に電波対策／静電気対策を行うことを可能にするコネクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、情報機器と、その情報機器に接続される信号ケーブルとを接続するコネクタであって、コモンモードチョークコイル部と、第１のコネクタ部と、第２のコネクタ部と、を具備するコネクタが提供される。コモンモードチョークコイル部は、所定のコアが格納されるボビンを複数対の巻き線が巻回されて成る。第１のコネクタ部は、コモンモードチョークコイル部の一端側の複数対の引き出し線と、情報機器に配置されるレセプタクル（receptacle）に内蔵される複数対の信号線とを接続する。第２のコネクタ部は、コモンモードチョークコイル部の他端側の複数対の引き出し線と、信号ケーブルに繋がるプラグ（plug）に内蔵される複数対の信号線とを接続する。そして、このコネクタは、情報機器のレセプタクルと、信号ケーブルに繋がるプラグとの間に挿入される。

このような構成のコネクタは、第１のコネクタ部と第２のコネクタ部との間にコモンモードチョークコイル部が実装されており、第１のコネクタ部を介して情報機器のレセプタクルに接続し、第２のコネクタ部を介して情報機器に接続される信号ケーブルのプラグに接続する。これにより、情報機器の信号線と、信号ケーブルの信号線とが、コモンモードチョークコイル部を経由して接続される。

本発明に係るコネクタによれば、情報機器の信号線と、信号ケーブルの信号線とは、コネクタに内蔵される電波対策及び静電気対策用のコモンモードチョークコイルを経由して接続される。また、コネクタは、情報機器のレセプタクルと信号ケーブルのプラグのそれぞれに適合する一対のコネクタ部を備えており、情報機器と信号ケーブルとの間に着脱可能であり、外付けのアダプタとして使用することができる。

このようにコモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイルが内蔵された外付けのコネクタを、必要に応じて情報機器と信号ケーブルとの間に挿入すれば、製品の開発後期、あるいは、製品出荷後であっても、電波対策／静電気対策を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態のコネクタの概略構成を示す斜視図である。
コネクタ１０は、本体部１１、オス側コネクタ部１２、及びメス側コネクタ部１３を備え、樹脂製のケースなどに収められている。なお、本体部１１には、コモンモードチョークコイル部が内蔵されている。また、このコネクタ１０は、情報機器のレセプタクルと、情報機器に接続される信号ケーブルのプラグとの間に挿入される外付けのアダプタとして使用される。以下の説明では、便宜上、情報機器のレセプタクルに接続する第１のコネクタ部をオス側コネクタ部１２とし、信号ケーブルのプラグに接続する第２のコネクタ部をメス側コネクタ部１３とする。

オス側コネクタ部１２は、情報機器のレセプタクルとの接続部が、本体部１１の側面から凸状に突起している形状を備えており、先端には情報機器に内蔵される信号線と接続する端子が配置されている。オス側コネクタ部１２の形状は情報機器のレセプタクルに対応する信号ケーブルのコネクタと同形であり、レセプタクルに挿入されることによって情報機器に内蔵される信号線と、先端に設けられた端子とを接続する。

メス側コネクタ部１３は、信号ケーブルのプラグとの接続部が、本体部１１の側面より凹状に後退している形状を備えており、先端には信号ケーブルに内蔵される信号線と接続する端子が配置されている。メス側コネクタ部１３の形状は情報機器のレセプタクルと同形であり、信号ケーブルが挿入されることによって信号ケーブルに内蔵される信号線と、先端に設けられた端子とを接続する。

本体部１１の内部について説明する。図２は、図１に示したコネクタの断面図である。図は、図１に示したコネクタ１０を、オス側コネクタ部１２からメス側コネクタ部１３方向に横断する水平方向の断面図である。

本体部１１には、コモンモードチョークコイル部１４とともに、オス側コネクタ部１２の端子１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、メス側コネクタ部１３の端子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄとを接続する信号線１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを備える。なお、それぞれａ，ｂ，ｃ，ｄによって識別されるオス側コネクタ部１２の端子、メス側コネクタ部１３の端子、及び信号線によって、１つの信号路が形成される。

コモンモードチョークコイル部１４は、一般的なコモンモードチョークコイルの構造を備えており、たとえば、コア（磁性体）を内蔵する円環状のボビンに、一対の巻き線が巻き回されて成る。一対の巻き線は、一つのボビンにそれぞれ逆向きに巻かれる。また、巻き線の巻き方には、バイファイラ巻きなど各種手法が知られているが、本実施の形態ではコアの材質や巻き線の巻き方について特に限定しない。

なお、コモンモードチョークコイル部１４は、コモンモードノイズを除去したい信号線に接続される。図の例では、信号線１７ｂ，１７ｃをコモンモードノイズが伝搬され、信号線１７ａ，１７ｄでは伝搬されないとする。このような場合には、コモンモードチョークコイル部１４の一端側の引き出し線は、オス側コネクタ部１２の端子１５ｂ，１５ｃに接続され、他端側の引き出し線は、メス側コネクタ１３の端子１６ｂ，１６ｃに接続される。すなわち、オス側コネクタ部１２の端子１５ｂとメス側コネクタ部１３の端子１６ｂとを接続する信号線１７ｂ、及びオス側コネクタ部１２の端子１５ｃとメス側コネクタ部１３の端子１６ｃとを接続する信号線１７ｃとがコモンモードチョークコイル部１４を経由する。また、オス側コネクタ部１２の端子１５ａ，１５ｄと、メス側コネクタ部１３の端子１６ａ、１６ｄとの間はコモンモードチョークコイルを経由せず、信号線１７ａ，１７ｄによって直接接続される。

図３は、コモンモードチョークコイル部の電気的等価回路を示した図である。図２と同じものには同じ番号を付し、説明は省略する。
コモンモードチョークコイル部１４では、コア（磁性体）１４ａを挟んで、逆方向に巻かれた巻き線１４ｂ，１４ｃが対向する。図の例では、オス側コネクタ部１２の端子１５ｂとメス側コネクタ部１３の端子１６ｂとの間に巻き線１４ｂが形成され、オス側コネクタ部１２の端子１５ｃとメス側コネクタ部１３の端子１６ｃとの間に、巻き線１４ｃが形成されている。端子１５ｂ，１６ｂ、または端子１５ｃ，１６ｃからコモンモードノイズ電流が流入したとき、それぞれの巻き線１４ｂ，１４ｃは互いに逆向きに巻かれているので、コア１４ａには同じ向きの磁束が発生する。このとき発生する磁束は足し合わされるので、大きなインピーダンスが発生し、コモンモードノイズ電流は減衰される。発生するインピーダンスが適切であれば、コモンモードノイズを除去することができる。

以上説明したように、コネクタ１０は、情報機器と接続されるオス側コネクタ部１２と、信号ケーブルと接続されるメス側コネクタ部１３とを有し、それぞれの端子を接続する信号線のうち、コモンモードノイズを除去する必要がある信号線上に、コモンモードチョークコイル部１４が配置される外付け可能な構成である。このような構成であるため、情報機器の開発後期、あるいは、開発終了後であっても、情報機器のレセプタクルと、このレセプタクルに対応する信号ケーブルのプラグとの間に、必要に応じてコネクタ１０を配置することができる。こうしてコネクタ１０が配置されると、コネクタ１０に内蔵されたコモンモードチョークコイルによって端子から流入されるコモンモードノイズ電流が除去される。

なお、コモンモードチョークコイル部１４において発生するインダクタンスの大きさは、コア１４ａの磁力の大きさや、巻き線の巻き数などによって異なる。そこで、インダクタンスの異なる複数のコネクタ１０を予め用意しておく。これにより、必要に応じてコネクタ１０を適宜付け替えてテストを行い、最も適したコネクタ１０を選択することができる。この結果、開発後期や情報機器が出荷された後であっても、外付けのコネクタ１０を付け替えるという簡単な操作で電波対策／静電気対策を行うことが可能となる。

また、上記では、コネクタ１０の一方の接続部をオス型、他方の接続部をメス型として説明したが、情報機器のレセプタクルの形状と、信号ケーブルのプラグの形状とに合致していればよく、組み合わせはこれに限定されない。

以下、実施の形態のコネクタを、ＵＳＢコネクタと、ＩＥＥＥ１３９４コネクタに適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
まず、ＵＳＢコネクタについて説明する。図４は、ＵＳＢコネクタに適用した一例を示した概略図である。図は、シリーズＡのコネクタの場合の例である。

情報機器であるパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣとする）２００には、ＵＳＢケーブル３００のプラグ３１０を差し込むレセプタクル２１０が配置されている。レセプタクル２１０及びプラグ３１０は、ＵＳＢのシリーズＡの規格に基づくコネクタであり、図の上から１ピンが電源（Ｖｂｕｓ）、２ピンがＤａｔａ⁻、３ピンがＤａｔａ^＋、４ピンがグランド（ＧＮＤ）に割り当てられている。なお、ＵＳＢコネクタ１００の外観は、図１と同様であり、プラグ３１０の形状と同じオス側コネクタ部１１２と、レセプタクル２１０と同形状のメス側コネクタ部１１３とコモンモードチョークコイル部１１４とが内蔵された本体部と、が一体成型されたケースに収納されている。

ＵＳＢコネクタ１００は、レセプタクル２１０と接続するオス側コネクタ部１１２、プラグ３１０と接続するメス側コネクタ部１１３、及びコモンモードチョークコイル部１１４を備える。オス側コネクタ部１１２は、プラグ３１０と同じくＵＳＢのシリーズＡの規格に基づくプラグである。また、メス側コネクタ部１１３は、レセプタクル２１０と同じくＵＳＢのシリーズＡの規格に基づくレセプタクルである。

オス側コネクタ部１１２のピン１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄはそれぞれレセプタクル２１０のピンと対応付けられており、ピン１１５ａがＶｂｕｓ、ピン１１５ｂがＤａｔａ⁻、ピン１１５ｃがＤａｔａ^＋、ピン１１５ｄがＧＮＤ、にそれぞれ対応する。メス側コネクタ部１１３のピン１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，１１６ｄはそれぞれプラグ３１０のピンと対応付けられており、ピン１１６ａがＶｂｕｓ、ピン１１６ｂがＤａｔａ⁻、ピン１１６ｃがＤａｔａ^＋、ピン１１６ｄがＧＮＤ、にそれぞれ対応する。なお、オス側コネクタ部１１２のピン１１５ｂ，１１５ｃが、コモンモードチョークコイル部１１４を経由してそれぞれメス側コネクタ部１１３のピン１１６ｂ，１１６ｃに接続され、オス側コネクタ部１１２のピン１１５ａ，１１５ｄと、メス側コネクタ部１１３のピン１１６ａ，１１６ｄとが直接信号線によって接続されていることは、図２、図３で説明した通りである。

このような構成のＵＳＢコネクタ１００を、ＰＣ２００のレセプタクル２１０と、ＵＳＢケーブル３００のプラグ３１０との間に外付けすれば、ＵＳＢケーブル３００を介して伝搬されるコモンモードノイズを除去することができる。

また、上記では、シリーズＡのコネクタについて説明したが、シリーズＢについても、シリーズＢの規格に基づくプラグ及びレセプタクルの形状を有するオス側コネクタとメス側コネクタを備えることによって、シリーズＢに対応するＰＣと信号ケーブルとを接続するＵＳＢコネクタを実現することができる。

次に、ＩＥＥＥ１３９４コネクタについて説明する。ＩＥＥＥ１３９４コネクタには、標準的な６ピンタイプと、主にＡＶ機器に用いられる小型の４ピンタイプの２種類があるので、それぞれについて説明する。

図５は、ＩＥＥＥ１３９４コネクタ（６ピン）に適用した一例を示した概略図である。
ＰＣ２００には、ＩＥＥＥ１３９４ケーブル５００のプラグ５１０を差し込むレセプタクル２２０が配置されている。レセプタクル２２０及びプラグ５１０は、ＩＥＥＥ１３９４の規格に基づく６ピンのコネクタである。図の上から、１ピンに電源（ＶＢ）、２ピンにグランド（ＧＮＤ）、３ピンと４ピンとにＤａｔａＡ、５ピンと６ピンとにＤａｔａＢが割り当てられている。なお、ＩＥＥＥ１３９４コネクタ４００の外観は、プラグ５１０の形状と同じオス側コネクタ部４１２と、レセプタクル２２０と同形状のメス側コネクタ部４１３とコモンモードチョークコイル部４１４とが内蔵された本体部と、が一体成型されたケースに収納されている。

６ピンのＩＥＥＥ１３９４コネクタ４００は、レセプタクル２２０と接続するオス側コネクタ部４１２、プラグ５１０と接続するメス側コネクタ部４１３、及びコモンモードチョークコイル部４１４を備える。オス側コネクタ部４１２は、プラグ５１０と同じくＩＥＥＥ１３９４の６ピンの規格に基づくプラグである。また、メス側コネクタ部４１３は、レセプタクル２２０と同じくＩＥＥＥ１３９４の６ピンの規格に基づくレセプタクルである。

オス側コネクタ部４１２のピン４１５ａ，４１５ｂ，４１５ｃ，４１５ｄ，４１５ｅ，４１５ｆはそれぞれレセプタクル２２０のピンと対応付けられており、ピン４１５ａがＶＢ、ピン４１５ｂがＧＮＤ、ピン４１５ｃとピン４１５ｄがＤａｔａＡ、ピン４１５ｅとピン４１５ｆがＤａｔａＢにそれぞれ対応する。メス側コネクタ部４１３のピン４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ，４１６ｄ，４１６ｅ，４１６ｆも同様に、それぞれプラグ５１０のピンと対応付けられている。ＩＥＥＥＥ１３９４コネクタ４００では、データが転送されるオス側コネクタ部４１２のピン４１５ｃ，４１５ｄ，４１５ｅ，４１５ｆと、メス側コネクタ部４１３のピン４１６ｃ，４１６ｄ，４１６ｅ，４１６ｆと、がコモンモードチョークコイル部４１４を経由して接続される。オス側コネクタ部４１２のピン４１５ａ，４１５ｂと、メス側コネクタ部４１３のピン４１６ａ，４１６ｂとは、信号線によって直接接続される。

このような構成のＩＥＥＥ１３９４コネクタ４００を、ＰＣ２００のレセプタクル２２０と、ＩＥＥＥＥ１３９４ケーブル５００のプラグ５１０との間に外付けすれば、ＩＥＥＥＥ１３９４ケーブル５００を介して伝搬されるコモンモードノイズを除去することができる。

図６は、ＩＥＥＥ１３９４コネクタ（４ピン）に適用した一例を示した概略図である。
ＰＣ２００には、ＩＥＥＥ１３９４ケーブル７００のプラグ７１０を差し込むレセプタクル２３０が配置されている。レセプタクル２３０及びプラグ７１０は、ＡＶ機器用の４ピンの小型コネクタであり、図５に示したＩＥＥＥ１３９４コネクタ（６ピン）からＶＢとＧＮＤとが省略され、データを伝達する信号線のみで構成される。図の上から、１ピンと２ピンは省略され、３ピンと４ピンとがＤａｔａＡ、５ピンと６ピンとがＤａｔａＢに割り当てられている。なお、ＩＥＥＥ１３９４コネクタ６００の外観は、プラグ７１０の形状と同じオス側コネクタ部６１２と、レセプタクル２３０と同形状のメス側コネクタ部６１３とコモンモードチョークコイル部６１４とが内蔵された本体部と、が一体成型されたケースに収納されている。

４ピンのＩＥＥＥ１３９４コネクタ６００は、レセプタクル２３０と接続するオス側コネクタ部６１２、プラグ７１０と接続するメス側コネクタ部６１３、及びコモンモードチョークコイル部６１４を備える。オス側コネクタ部６１２は、プラグ７１０と同じくＩＥＥＥ１３９４の４ピンの規格に基づくプラグである。また、メス側コネクタ部６１３は、レセプタクル２３０と同じくＩＥＥＥ１３９４の４ピンの規格に基づくレセプタクルである。

オス側コネクタ部６１２のピン６１５ａ，６１５ｂ，６１５ｃ，６１５ｄはそれぞれレセプタクル２３０のピンと対応付けられており、ピン６１５ａとピン６１５ｂがＤａｔａＡ、ピン６１５ｃとピン６１５ｄがＤａｔａＢにそれぞれ対応する。メス側コネクタ部６１３のピン６１６ａ，６１６ｂ，６１６ｃ，６１６ｄも同様に、それぞれプラグ７１０のピンと対応付けられており、ピン６１６ａとピン６１６ｂがＤａｔａＡ、ピン６１６ｃとピン６１６ｄがＤａｔａＢにそれぞれ対応する。ＩＥＥＥ１３９４コネクタ６００では、全信号線がデータ信号線であるので、信号線はすべてコモンモードチョークコイル部６１４を経由して接続されている。

このような構成のＩＥＥＥ１３９４コネクタ６００を、ＰＣ２００のレセプタクル２３０と、ＩＥＥＥ１３９４ケーブル７００のプラグ７１０との間に外付けすれば、ＩＥＥＥ１３９４ケーブル７００を介して伝搬されるコモンモードノイズを除去することができる。

これらのコネクタは、それぞれインダクタンスが異なるいくつかのコネクタをあらかじめ用意しておき、そのときの状況に応じて適宜コネクタを選択する。これにより、有効な電波対策／静電気対策を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態のコネクタの概略構成を示す斜視図である。図１に示したコネクタの断面図である。コモンモードチョークコイル部の電気的等価回路を示した図である。ＵＳＢコネクタに適用した一例を示した概略図である。ＩＥＥＥ１３９４コネクタ（６ピン）に適用した一例を示した概略図である。ＩＥＥＥ１３９４コネクタ（４ピン）に適用した一例を示した概略図である。

符号の説明

１０コネクタ
１１本体部
１２オス側コネクタ部
１３メス側コネクタ部
１４コモンモードチョークコイル部
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ端子（オス側コネクタ部）
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ端子（メス側コネクタ部）
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ信号線

Claims

情報機器と、前記情報機器に接続される信号ケーブルとを接続するコネクタにおいて、
所定のコアが格納されるボビンを複数対の巻き線が巻回されて成るコモンモードチョークコイル部と、
前記コモンモードチョークコイル部の一端側の複数対の引き出し線と、前記情報機器に配置されるレセプタクルに内蔵される複数対の信号線とを接続する第１のコネクタ部と、
前記コモンモードチョークコイル部の他端側の複数対の引き出し線と、前記信号ケーブルに繋がるプラグに内蔵される複数対の信号線とを接続する第２のコネクタ部と、
を有し、前記情報機器の前記レセプタクルと、前記信号ケーブルに繋がるプラグとの間に挿入されることを特徴とするコネクタ。
前記第１のコネクタ部は、前記信号ケーブルに繋がるプラグと同形のメス型またはオス型形状を有し、
前記第２のコネクタ部は、前記レセプタクルと同形であって、前記第１のコネクタ部がメス型であればオス型形状、前記第１のコネクタ部がオス型であればメス型形状を有する、
ことを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
前記第１のコネクタ部及び前記第２のコネクタ部は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）の規格に従ったプラグ及びレセプタクル、またはレセプタクル及びプラグであることを特徴とする請求項２記載のコネクタ。
前記第１のコネクタ部及び前記第２のコネクタ部は、ＩＥＥＥ１３９４（Institute of Electrical and Electronic Engineers １３９４）の規格に従ったプラグ及びレセプタクル、またはレセプタクル及びプラグであることを特徴とする請求項２記載のコネクタ。