JP6489042B2 - スイッチング電源装置及びノイズフィルター - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング電源装置及びノイズフィルターに関し、特に、スイッチング動作時に発生するノイズを除去する技術に関する。

プリンターや複合機等の電子機器（画像形成装置）では、交流電力を機器に必要な直流電力に変換するスイッチング電源が用いられている。スイッチング電源は小型・軽量であり変換効率も良いが、スイッチング動作時に高周波ノイズを発生する。高周波ノイズは伝導ノイズとなって、電源ラインを通って伝播し、そこに繋がる他の機器に流入して悪影響を及ぼすことがある。そのため、ノイズを除去するための対策が種々提案されている。例えば、電源ラインとＦＧ（フレームグランド）間にコンデンサーを配置し、電源ラインに含まれる伝導ノイズをＦＧへ流して除去することが公知の技術として知られている。

ところが、ＦＧへ流れ込んだ、ノイズを含んだ高周波電流が電源コード内のアース線をアンテナにして放出され、輻射ノイズとなって、自らや他の機器に悪影響を及ぼすことがある。また、コンデンサーの容量を大きくすると、電源ラインに含まれる伝導ノイズを大きく減少させることができるが、ＦＧへ流れ込む高周波電流については増加するため、かえって輻射ノイズは大きくなる。

このような問題を解決するものとして、ディスクリート化されたフェライトビーズをコンデンサーのリード線に取り付けることによって、電源ラインとＦＧ間にインピーダンスを持たせ、そのインピーダンス特性によって高周波電流を減衰させるという技術がある（例えば、下記の特許文献１，２を参照）。

特開２００６−２１６６３３号公報 実開昭６３−９０３１４号公報

ところが、リード線にフェライトビーズが取り付けられたコンデンサーをプリント基板に実装した場合や、交流ラインからFGライン間にディスクリートでフェライトビーズとコンデンサーを直列に設けてしまうと、フェライトビーズの大きさ分、スペースが占有されてしまうため、プリント基板を大きくしなければならない。

さらに、フェライトビーズのコンデンサーのリード線への取り付け作業は手間であるために生産性が低下する。また、フェライトビーズは割れやすく、輸送の際に頑丈な梱包が必要になったり、フェライトビーズを接着剤で固定するなど、余計な手間がかかり、やはり生産性を低下させるという問題もある。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、スイッチング電源装置によるスイッチング動作時に、高周波ノイズ及び輻射ノイズの両方の低減が可能であり、しかも、省スペース化及び生産性向上を可能にすることを目的とする。

本発明の一局面に係るスイッチング電源装置は、電子機器の動作機構に供給する直流電力を交流電力から変換して生成するスイッチング電源装置であって、高周波ノイズを減衰させるノイズフィルターとしてのコンデンサーが、電源ラインとグランドとの間に接続され、前記コンデンサーのリード線に、強磁性粉体を混入した塗料が塗布されており、前記リード線に塗布される前記塗料の長さが、前記高周波ノイズについて求める減衰率に応じた長さとされているものである。

また、本発明の一局面に係るノイズフィルターは、スイッチング電源装置に備えられ、高周波ノイズを減衰させるためのコンデンサーであるノイズフィルターであって、前記スイッチング電源装置の電源ラインとグランドとの間に接続され、前記コンデンサーのリード線に、強磁性粉体を混入した塗料が塗布されており、前記リード線に塗布される前記塗料の長さが、前記高周波ノイズについて求める減衰率に応じた長さとされているものである。

本発明によれば、コンデンサーのリード線に、強磁性粉体を混入した塗料が塗布されているので、リード線にインピーダンスを持たせ、リード線が持つインダクタンス成分を増加させることができる。そのため、当該コンデンサー容量を増加させて、当該コンデンサーを流れる高周波電流を大きくしても、このときに発生する高周波ノイズを減衰させることができ、これにより、輻射ノイズについても低減させることができる。

さらに、省スペース化を図ることができ、フェライトビーズが取り付けられたコンデンサーを実装する場合にみられた基板の大型化の問題を抑制することができる。また、従来のような、取り付け作業が不要であり、輸送も楽になり、生産性の向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源装置の回路構成の一例を示した回路図である。 第１実施形態に係るスイッチング電源装置に使用されるコンデンサーの一例を模式的に示した正面図である。 コンデンサーの一例を模式的に示した正面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るノイズフィルター及びスイッチング電源装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源装置の回路構成の一例を示した回路図である。スイッチング電源装置１は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機などの画像形成装置に使用される。

スイッチング電源装置１は、交流電源２０に接続される入力端子２ａ，２ｂと、コイル３と、本発明の一実施形態に係るノイズフィルターとして使用されるコンデンサー４ａ，４ｂと、全波整流を行うダイオードブリッジ５と、制御回路６と、スイッチング素子であるＭＯＳ−ＦＥＴ７と、１次巻線８ａ及び２次巻線８ｂを備えたトランス８と、整流回路としてのダイオード９と、平滑回路としてのコンデンサー１０と、安定化した直流電圧を負荷に供給する出力端子１１ａ，１１ｂとを備える。

入力端子２ａ，２ｂは、コイル３が挿入された電源ライン１２ａ，１２ｂを介して、ダイオードブリッジ５の交流入力端子５ａ，５ｃにそれぞれ接続され、これら交流入力端子５ａ，５ｃ間には、２つのコンデンサー４ａ，４ｂが直列に接続され、コンデンサー４ａとコンデンサー４ｂとの接続点１３は、ＦＧ（フレームグランド）２１となっている複合機の筐体に接続されている。

ダイオードブリッジ５の直流出力端子５ｂ、５ｄ間には、トランス８の１次巻線８ａとＭＯＳ−ＦＥＴ７とが直列に接続されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ７は、制御回路６から出力されるゲート信号に基づいて、スイッチング動作を行う。トランス８の２次巻線８ｂには、ダイオード９を介して、コンデンサー１０が接続され、出力端子１１ａ，１１ｂから複合機を構成する各構成要素に電力が供給される。

図２は、コンデンサー４ａ，４ｂの一例を模式的に示した正面図である。コンデンサー４ａ，４ｂはリード形であり、２本のリード線４１，４２を有している。リード線４１，４２には、強磁性粉体を混入した塗料Ｐ１が塗布されている。リード線４１，４２の先端部には塗料Ｐ１は塗布されておらず、図中Ｌ１は塗料Ｐ１の長さを示している。なお、強磁性粉体としては、例えばフェライト鉄粉が望ましい。

上記実施形態によれば、コンデンサー４ａ，４ｂのリード線４１，４２に、強磁性粉体を混入した塗料Ｐ１が塗布されているので、リード線４１，４２にインピーダンスを持たせ、リード線４１，４２が持つインダクタンス成分を増加させることができる。そのため、コンデンサー４ａ，４ｂでバイパスした高周波ノイズを減衰させ、コンデンサー４ａ，４ｂを流れる高周波電流を減衰させることができる。従って、ＦＧ２１に流れ込むノイズを減衰させることができるので、輻射ノイズを低減させることができる。

従来のように、ディスクリート化されたフェライトビーズをコンデンサーのリード線に取り付けることによって電源ラインとＦＧ間にインピーダンスを持たせ、そのインピーダンス特性によって高周波電流を減衰させる場合には、フェライトビーズをコンデンサーのリード線に取り付ける作業が必要であるが、上記実施形態によれば、このような取り付け作業が不要であり、フェライトビーズの保護も不要なので、コンデンサー４ａ，４ｂの輸送も楽であり、生産性の向上を図ることができる。また、フェライトビーズの大きさ分、スペースが占有されるといったこともないので、プリント基板を大きくしなければならないという事態も生じない。このため、省スペース化を図ることができ、コンデンサー４ａ，４ｂを実装する基板の大型化を抑制することができる。

ところが、リード線にフェライトビーズが取り付けられたコンデンサーをプリント基板に実装した場合や、交流ラインからＦＧライン間にディスクリートでフェライトビーズとコンデンサーを直列に設けてしまうと、フェライトビーズの大きさ分、スペースが占有されてしまうため、プリント基板を大きくしなければならない 。

また、リード線４１，４２の先端部（プリント基板への挿入及び半田付けに必要となる領域）に、塗料Ｐ１は塗布されておらず、先端部は太くならないので、コンデンサー４ａ，４ｂをプリント基板へ実装するためのスルーホールの径を大きくする必要はない。

図３は、コンデンサー４ａ，４ｂの他の一例を模式的に示した正面図である。リード線４１，４２に塗布される、図３（Ａ）に示した塗料Ｐ２の長さＬ２、図３（Ｂ）に示した塗料Ｐ３の長さＬ３、そして図２に示した塗料Ｐ１の長さＬ１はそれぞれ異なっており、長さＬ１〜Ｌ３については、高周波ノイズの減衰率に応じて決定すれば良い。すなわち、リード線４１，４２に塗布される塗料の長さが、高周波ノイズについて求める減衰率に応じた長さとすればよい。

例えば、高周波ノイズの減衰率を高くする必要がある場合には、図２に示したように、塗料Ｐ１の長さＬ１を長くし、高周波ノイズの減衰率をあまり高くする必要がない場合には、図３（Ａ）に示したように、塗料Ｐ２の長さＬ２を短くする。また、基板の実装面に実装された後のコンデンサー４ａ，４ｂの高さに制限がない場合には、図３（Ｂ）に示したように、塗料Ｐ３の長さＬ３を、塗料Ｐ１の長さＬ１よりも短くしつつ、コンデンサー４ａ，４ｂの本体部に繋がるリード線４１，４２の根元部分に、塗料Ｐ３が塗布されていない部分を設けるようにしてもよい。

本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。また、上記実施形態では、複合機を用いて説明しているが、これは一例に過ぎず、他の電子機器、例えば、コピー機能、ファクシミリ機能、プリンター等の他の画像形成装置でもよい。

また、上記実施形態では、図１乃至図３を用いて上記実施形態により示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。

１ 画像形成装置
４ａ，４ｂ コンデンサー
１２ａ，１２ｂ 電源ライン
２１ フレームグランド
４１，４２ リード線
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 塗料
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 長さ

Claims (4)

1. 電子機器の動作機構に供給する直流電力を交流電力から変換して生成するスイッチング電源装置であって、
   高周波ノイズを減衰させるノイズフィルターとしてのコンデンサーが、電源ラインとグランドとの間に接続され、
   前記コンデンサーのリード線に、強磁性粉体を混入した塗料が塗布されており、
   前記リード線に塗布される前記塗料の長さが、前記高周波ノイズについて求める減衰率に応じた長さとされているスイッチング電源装置。
2. 前記強磁性粉体が、フェライト鉄粉である請求項１に記載のスイッチング電源装置。
3. 前記リード線は、その先端部に、前記塗料が塗布されていない部分を有する請求項１又は請求項２に記載のスイッチング電源装置。
4. スイッチング電源装置に備えられ、高周波ノイズを減衰させるためのコンデンサーであるノイズフィルターであって、
   前記スイッチング電源装置の電源ラインとグランドとの間に接続され、
   前記コンデンサーのリード線に、強磁性粉体を混入した塗料が塗布されており、
   前記リード線に塗布される前記塗料の長さが、前記高周波ノイズについて求める減衰率に応じた長さとされているノイズフィルター。