特許 7563599 スイッチング電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】スイッチング電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20241001BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 E

H02M3/28 Y

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2023531849

(86)(22)【出願日】2022-06-22

(86)【国際出願番号】 JP2022024790

(87)【国際公開番号】W WO2023276797

(87)【国際公開日】2023-01-05

【審査請求日】2023-12-20

(31)【優先権主張番号】P 2021106257

(32)【優先日】2021-06-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高辻 寛之

(72)【発明者】

【氏名】細谷 達也

(72)【発明者】

【氏名】石倉 祐樹

【審査官】上野 力

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１５８４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２８０１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１９１７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１４７４９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２９６７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２８４６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／１２４７５８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

接地アースから電気的に絶縁されたフレームグランドを有する移動体に搭載されるスイッチング電源装置において、
ノイズ低減回路と、
前記フレームグランドに電気的に接続される金属筐体と、
前記フレームグランドから電気的に絶縁された直流入力電源の入力部と、
前記フレームグランドに電気的に接続された負荷への出力部と、
前記入力部から前記出力部へ電力を変換するＤＣ－ＤＣコンバータと、を備え、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、入力キャパシタ、スイッチング素子、及び出力平滑キャパシタを含み、
前記ノイズ低減回路は、
前記入力部と前記入力キャパシタとの間で、前記入力部の正極と負極との間に接続された第１キャパシタと、
当該第１キャパシタと前記入力キャパシタとの間で、前記入力部の正極と前記金属筐体との間、及び前記入力部の負極と前記金属筐体との間にそれぞれ接続する第２キャパシタと、
前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとの間に接続してかつ前記入力部と前記入力キャパシタとの間の電流経路に接続する第１コモンモードチョークコイルと、
前記出力平滑キャパシタと前記出力部との間の電流経路に設けるチョークコイルと、
を備え、
前記スイッチング素子のスイッチング動作により発生するノイズに対するノイズ平衡回路は、前記ノイズ低減回路と前記フレームグランドとを含むノイズ電流の閉回路によって構成される、
ことを特徴とするスイッチング電源装置。

【請求項2】

前記ノイズ平衡回路は、前記スイッチング素子のスイッチング動作により発生するコモンモードノイズを相殺してノイズ発生を抑制することを特徴とする、
請求項１に記載のスイッチング電源装置。

【請求項3】

前記入力部に接続される電源は高電圧バッテリである、
請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。

【請求項4】

前記出力部に接続される負荷は低電圧バッテリである、
請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。

【請求項5】

前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、整流素子を備え、
前記整流素子はダイオードである、
請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。

【請求項6】

前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、整流素子を備え、
前記整流素子はスイッチング素子である、
請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。

【請求項7】

前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、前記入力キャパシタ、前記スイッチング素子、絶縁トランス、整流素子及び前記出力平滑キャパシタを備える、絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータである、
請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。

【請求項8】

前記第１コモンモードチョークコイルの自己共振周波数は０．５３ＭＨｚ以上１０８ＭＨｚ以下の周波数である、
請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。

【請求項9】

前記チョークコイルの自己共振周波数は０．５３ＭＨｚ以上１０８ＭＨｚ以下の周波数である、
請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。

【請求項10】

前記チョークコイルは、前記出力平滑キャパシタと前記出力部との間の電流経路において形成される配線のインダクタンスを用いて構成される、
請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。

【請求項11】

前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、整流素子を備え、
前記整流素子と前記出力平滑キャパシタとの間に接続された平滑コイルを備える、
請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。

【請求項12】

前記第２キャパシタと前記入力キャパシタとの間に第２コモンモードチョークコイルを備え、
前記第１コモンモードチョークコイル及び前記第２コモンモードチョークコイルの一方の自己共振周波数は０．５３ＭＨｚ以上１．８ＭＨｚ以下であり、他方の自己共振周波数は７６ＭＨｚ以上１０８ＭＨｚ以下である、
請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。

【請求項13】

前記第２キャパシタと前記第１コモンモードチョークコイルとの間に第２コモンモードチョークコイルを備え、
前記第１コモンモードチョークコイル及び前記第２コモンモードチョークコイルの一方の自己共振周波数は０．５３ＭＨｚ以上１．８ＭＨｚ以下であり、他方の自己共振周波数は７６ＭＨｚ以上１０８ＭＨｚ以下である、
請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接地アースから電気的に絶縁された移動体に搭載するスイッチング電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、基板、スイッチング回路、絶縁トランス、整流部、フィルタ部を有するスイッチング電源装置が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－２１２６２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、絶縁トランスを備えたＤＣ－ＤＣコンバータでは、絶縁トランスの１次巻線と２次巻線との間に形成される寄生容量により、スイッチング素子がターンオンまたはターンオフした際に急峻な電圧変化が発生して、直流電圧の出力ラインなどにコモンモードのノイズ電流が流れる。このノイズ電流は、出力部に接続される低電圧バッテリなどに到達すると、この低電圧バッテリに接続されている他の電子機器に対して電磁干渉の問題を引き起こす場合がある。

【0005】

また、前記ノイズ電流は出力部の負極や正極を通して、金属筐体およびフレームグランドに流れる。また、スイッチング素子と金属筐体との間に形成される浮遊容量などにより、スイッチング素子がターンオンまたはターンオフした際に、急峻な電圧変化が発生し、金属筐体およびフレームグランドにコモンモードのノイズ電流が流れる。これらのノイズ電流は、フレームグランドとワイヤーハーネスとの間などに形成される浮遊容量を通して、入力部に接続されている高電圧バッテリなどに到達すると、この高電圧バッテリに接続されている他の電子機器に対して電磁干渉の問題を引き起こす場合がある。

【0006】

特許文献１に記載のスイッチング電源装置では、入力部側への電磁干渉対策のため、直流入力ラインにコモンモードチョークコイルが設けられ、出力部側への電磁干渉対策のために、直流出力ラインにチョークコイルとキャパシタによるフィルタ回路が設けられている。

【0007】

一方、ノイズの周波数帯においてコモンモードチョークコイルやチョークコイルのインダクタンスやインピーダンスを大きくするには、コイルの巻数を増やす必要がある。しかし、そのことによりコイルの巻線に起因する銅損による電力損失は大きくなり、電力変換効率の低下を招く。

【0008】

また、特許文献１に記載のスイッチング電源装置は移動体に搭載される電源装置ではなく、設置型の電子機器や電気機器、静止器などに用いられる。この特許文献１に記載のスイッチング電源装置を、接地アースから電気的に絶縁された移動体に搭載する場合、ノイズ電流によって発生する電磁雑音が移動体のフレームグランドから外部に放射され、移動体の移動範囲において、外部にある電子機器などへ電磁干渉の問題を引き起こす場合がある、移動体の移動範囲の拡大と共に電磁干渉問題の被害を及ぼす範囲は広くなる。

【0009】

そこで、本発明の目的は、接地アースから電気的に絶縁された移動体に搭載されるスイッチング電源装置において、移動体内に搭載する他の電子機器への電磁干渉の問題を抑制し、かつ、移動体外部への電磁雑音の放射も抑制するスイッチング電源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示の一例としてのスイッチング電源装置は、
ノイズ低減回路を有し、接地アースから電気的に絶縁されたフレームグランドを有する移動体に搭載されるスイッチング電源装置において、
前記フレームグランドに電気的に接続される金属筐体と、
前記フレームグランドから電気的に絶縁された直流入力電源の入力部と、
前記フレームグランドに電気的に接続された負荷への出力部と、
前記入力部から前記出力部へ電力を変換するＤＣ－ＤＣコンバータと、を備え、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、入力キャパシタ、スイッチング素子、絶縁トランス、整流素子及び出力平滑キャパシタを含めて構成し、
前記ノイズ低減回路は、前記入力部と前記入力キャパシタとの間で、前記入力部の正極と負極との間に接続された第１キャパシタと、当該第１キャパシタと前記入力キャパシタとの間で、前記入力部の正極と前記金属筐体との間、及び前記入力部の負極と前記金属筐体との間にそれぞれ接続する第２キャパシタと、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとの間に接続してかつ前記入力部と前記入力キャパシタとの間の電流経路に接続する第１コモンモードチョークコイルと、前記出力平滑キャパシタと前記出力部との間の電流経路に設けるチョークコイルを含めて構成し、
前記ノイズ低減回路と前記フレームグランドとはノイズ平衡回路を構成し、当該ノイズ平衡回路により、前記スイッチング素子のスイッチング動作により発生するコモンモードノイズを相殺してノイズ発生を抑制する（つまり、前記接地アースからみた発生ノイズをノイズ発生源において抑制する）ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、ノイズ低減回路とフレームグランドとでノイズ平衡回路を構成し、スイッチング素子のスイッチング動作により発生するコモンモードノイズを相殺して平衡化することにより、移動体内に搭載する他の電子機器への電磁干渉の問題を抑制し、移動体外部への電磁雑音の放射も抑制するスイッチング電源装置が得られる。さらに、発生するコモンモードノイズを相殺して平衡化することにより、発生ノイズによるジュール損失すなわち電力損失の発生が低減され、スイッチング電源装置の高効率化を図ることができ、高効率化と低ノイズ化を同時に実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は第１の実施形態に係るスイッチング電源装置１０１及びこのスイッチング電源装置１０１を備える移動体３０１の回路図である。

【図2】図２は第１の実施形態に係るスイッチング電源装置１０１及びこのスイッチング電源装置１０１を備える移動体３０１の回路に流れるノイズ電流の経路を示す図である。

【図3】図３は第２の実施形態に係るスイッチング電源装置１０２及びこのスイッチング電源装置１０２を備える移動体３０２の回路図である。

【図4】図４は第３の実施形態に係るスイッチング電源装置１０３Ａ及びこのスイッチング電源装置１０３Ａを備える移動体３０３Ａの回路図である。

【図5】図５は第３の実施形態に係る別のスイッチング電源装置１０３Ｂ及びこのスイッチング電源装置１０３Ｂを備える移動体３０３Ｂの回路図である。

【図6】図６は比較例としてのスイッチング電源装置及びこのスイッチング電源装置を備える移動体の回路に流れるノイズ電流の経路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明又は理解の容易性を考慮して、実施形態を説明の便宜上、複数の実施形態に分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせは可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

【0014】

《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係るスイッチング電源装置１０１及びこのスイッチング電源装置１０１を備える移動体３０１の回路図である。

【0015】

スイッチング電源装置１０１は、接地アースＧから電気的に絶縁されたフレームグランド１を有する移動体３０１に搭載された電源装置である。このスイッチング電源装置１０１は、後に示すノイズ低減回路を有する。

【0016】

移動体３０１は、例えばHV（ハイブリッド自動車）、EV（電気自動車）、PHV（プラグインハイブリッド自動車）、FCV（燃料電池自動車）等の電動車両である。フレームグランドはその電動車両のシャーシである。移動体３０１のフレームグランド１はゴムタイヤによって接地アース（大地）Ｇから電気的に絶縁されている。

【0017】

スイッチング電源装置１０１は、フレームグランド１に導通する金属筐体２と、フレームグランド１から電気的に絶縁された入力電源ＰＳの入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２と、フレームグランド１に電気的に接続された負荷Ｌｏへの出力部Ｐｏｕｔと、入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２に入力される電力を出力部Ｐｏｕｔへ出力する電力に変換するＤＣ－ＤＣコンバータと、を備える。

【0018】

上記ＤＣ－ＤＣコンバータは、入力キャパシタＣｉ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、絶縁トランスＴＲ、ダイオードＤ１，Ｄ２及び出力平滑キャパシタＣｏを含んで構成する。

【0019】

なお、絶縁トランスＴＲの漏れインダクタンスは二次巻線に対してシリーズに生じるので、この漏れインダクタンスと出力平滑キャパシタＣｏとによって平滑回路を構成する。この平滑回路によって出力電圧のリプルが平滑化される。

【0020】

上記ノイズ低減回路は、ＸキャパシタＣｘと、ＹキャパシタＣｙ１，Ｃｙ２と、第１コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ１と、チョークコイルＣＣとを含んで構成する。ＸキャパシタＣｘは入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２と入力キャパシタＣｉとの間に接続する。ＹキャパシタＣｙ１，Ｃｙ２は、ＸキャパシタＣｘと入力キャパシタＣｉとの間に接続してかつ金属筐体２及びフレームグランド１に電気的に接続している。第１コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ１は、ＸキャパシタＣｘとＹキャパシタＣｙ１，Ｃｙ２との間に接続して、かつ入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２と入力キャパシタＣｉとの間の電流経路に接続している。チョークコイルＣＣは、出力平滑キャパシタＣｏと出力部Ｐｏｕｔとの間の電流経路に設けられている。ＸキャパシタＣｘは本発明に係る第１キャパシタに相当し、ＹキャパシタＣｙ１，Ｃｙ２は本発明に係る第２キャパシタに相当する。

【0021】

チョークコイルＣＣは、出力平滑キャパシタＣｏと出力部Ｐｏｕｔとの間の電流経路で形成される配線のインダクタンスで構成している。そのため、部品としてのチョークコイルＣＣを搭載する必要がなく、スイッチング電源装置１０１の小型軽量化を図ることができる。もちろん、出力平滑キャパシタＣｏと出力部Ｐｏｕｔとの間の電流経路に部品としてのチョークコイルＣＣを接続してもよい。

【0022】

そして、後述するように、上記ノイズ低減回路と金属筐体２及びフレームグランド１とによりノイズ平衡回路を構成する。ノイズ平衡回路は、後述するように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作により発生するノイズ（コモンモードノイズ）のノイズ電流に対する閉回路である。このノイズ平衡回路により、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作によって発生するコモンモードノイズを相殺（抑制）する。

【0023】

以下、スイッチング電源装置１０１の動作について示す。入力電源ＰＳは例えばリチウムイオン電池であり、例えば数百Ｖ程度（２００Ｖから６００Ｖ程度）の高電圧バッテリであり、その直流電圧が入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２に入力される。なお、高電圧は、数百Ｖ程度に限らず、例えば、スイッチング電源装置１０１が搭載される移動体のモータ等のように、負荷Ｌｏの電圧では駆動できない相対的に高い電圧である。

【0024】

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はスイッチング制御回路からの制御信号によって制御され、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２は交互にオン／オフされる。このスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２によるスイッチング回路の出力電圧は絶縁トランスＴＲの一次巻線に印加され、スイッチング回路の出力電流は絶縁トランスＴＲの一次巻線に流れる。ダイオードＤ１，Ｄ２は絶縁トランスＴＲの二次巻線の出力電流を整流する。ダイオードＤ１，Ｄ２は本発明に係る整流素子の一例である。出力平滑キャパシタＣｏはダイオードＤ１，Ｄ２による整流電圧を平滑する。チョークコイルＣＣは出力平滑キャパシタＣｏと出力部Ｐｏｕｔとの間に流れる電流を平滑化する。

【0025】

負荷Ｌｏは例えば鉛蓄電池であり、例えば１２Ｖ程度の低電圧バッテリである。なお、低電圧は、１２Ｖ程度に限らず、例えば、スイッチング電源装置１０１が搭載される移動体のカーナビゲーションシステム等のように、入力電源ＰＳの電圧をそのまま用いることができない相対的に低い電圧である。

【0026】

図１に示した例では、絶縁トランスＴＲの出力を整流する整流素子をダイオードＤ１，Ｄ２で構成したが、この整流素子を、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に同期してスイッチングされる同期整流素子で構成してもよい。このことにより、整流素子での損失を低減できる。例えば、移動体３０１が電動車両であり、スイッチング電源装置１０１が電動車両に搭載したＤＣ－ＤＣコンバータであるような場合に、ＤＣ－ＤＣコンバータでの損失を低減できる。

【0027】

次に、ノイズ低減回路の作用について説明する。図２は第１の実施形態に係るスイッチング電源装置１０１及びこのスイッチング電源装置１０１を備える移動体３０１の回路に流れるノイズ電流の経路を示す図である。また、図６は比較例としてのスイッチング電源装置及びこのスイッチング電源装置を備える移動体の回路に流れるノイズ電流の経路を示す図である。

【0028】

図２、図６に示すいずれの回路においても、入力電源ＰＳには、この入力電源ＰＳから電力供給を受ける他の電子機器２０１を接続している。この他の電子機器２０１は上記高電圧で動作する、例えばインバータやモータである。また、この例では、負荷Ｌｏは低電圧バッテリであり、この低電圧バッテリから又はスイッチング電源装置１０１から電力供給を受ける他の電子機器２０２に接続している。この他の電子機器２０２は上記低電圧で動作する、例えばカーナビゲーションシステムや無線通信装置である。

【0029】

他の電子機器２０１とフレームグランド１との間に寄生容量Ｃｓ１、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と金属筐体２との間に寄生容量Ｃｓ２、絶縁トランスＴＲの一次巻線と二次巻線との間に寄生容量Ｃｓ３をそれぞれ形成している。

【0030】

上述のとおり、他の電子機器２０１はインバータやモータであり、絶縁体シートを介して電気的に絶縁状態且つ熱的に伝導状態でフレームグランド１を搭載している。この絶縁体シートを介在する部分に寄生容量Ｃｓ１が生じる。

【0031】

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、発生する熱を金属筐体２及びフレームグランド１に放熱するため絶縁体シートを介して金属筐体２に対して熱的に結合している。この絶縁体シートを介在する部分に寄生容量Ｃｓ２が生じる。

【0032】

図６に示す比較例では、ノイズ発生源であるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２からのコモンモードノイズ電流は寄生容量Ｃｓ３を経由して他の電子機器２０２に流れる。このことにより、他の電子機器２０２に電磁干渉を引き起こす。また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２からのコモンモードノイズ電流は寄生容量Ｃｓ３，Ｃｓ１及びフレームグランド１を経由して他の電子機器２０１に流れる。さらに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２からのコモンモードノイズ電流は寄生容量Ｃｓ２，Ｃｓ１及びフレームグランド１を経由して他の電子機器２０１に流れる。このことにより、他の電子機器２０１に電磁干渉を引き起こす。また、フレームグランドに流れるコモンモードノイズ電流により高周波磁界が発生し、移動体３０１から外部へ電磁ノイズが放射される。そのことにより、外部の移動体や外部の電子機器に電磁干渉を引き起こす。

【0033】

また、コモンモードノイズ電流の経路において、コモンモードノイズ電流が流れることによるジュール損失が生じる。したがって、この損失分による電力変換効率の低下も生じる。

【0034】

一方、本実施形態のスイッチング電源装置１０１及び移動体３０１では、図２に示すように、出力平滑キャパシタＣｏと出力部Ｐｏｕｔとの間の電流経路にチョークコイルＣＣが設けられている。このチョークコイルＣＣを経由する電流経路のインピーダンスは高い。そのため、コモンモードノイズ電流はこの電流経路を通りにくく、出力部Ｐｏｕｔの正極に到達するノイズ電流が抑制される。このことにより、他の電子機器２０２に対する電磁干渉を防止する。

【0035】

チョークコイルＣＣの自己共振周波数は例えば０．５３ＭＨｚ以上１０８ＭＨｚ以下の周波数である。したがって、コモンモードノイズ電流の上記自己共振周波数の周波数帯における電流経路のインピーダンスは特に高く、出力部Ｐｏｕｔの正極に到達するノイズ電流を効果的に抑制することができる。

【0036】

また、図２に示すように、ノイズ発生源であるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２からのコモンモードノイズ電流は寄生容量Ｃｓ３及びフレームグランド１を経由してＹキャパシタＣｙ１，Ｃｙ２を経由して還流する。また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２からのコモンモードノイズ電流は寄生容量Ｃｓ２及び金属筐体２を経由してＹキャパシタＣｙ１，Ｃｙ２を経由して還流する。このことにより、ノイズ電流が入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２に到達せず、他の電子機器２０１に対する電磁干渉を防止することができる。

【0037】

なお、チョークコイルＣＣはコモンモードノイズを除去するための素子ではなく、出力平滑キャパシタＣｏと出力部Ｐｏｕｔとの間の電流経路にノイズ電流を流れにくくするだけであるので、チョークコイルＣＣのインピーダンスは低くても効果が得られ、そのことにより、コイルの巻数を少なくでき（増やす必要がなく）、コイルの巻線に起因する銅損による電力損失も抑制できる。したがって、電力変換効率の低下を抑制できる。

【0038】

一方、コモンモードノイズ電流の総量はほとんど変化しないため、低インピーダンスの経路である出力部Ｐｏｕｔの負極側を流れるコモンモードノイズ電流は増大する。このため、チョークコイルＣＣと負荷Ｌｏとの間には平滑用のキャパシタは設けないことが好ましい。平滑用のキャパシタを設けた場合、出力部Ｐｏｕｔの正極と負極のノイズ電流が平滑化されてしまい、出力部の正極に流れるノイズ電流が増大するためである。

【0039】

ＸキャパシタＣｘとＹキャパシタＣｙ１，Ｃｙ２との間に第１コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ１が設けられているので、ＹキャパシタＣｙ１，Ｃｙ２に還流されてくるコモンモードノイズ電流は第１コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ１を経由して入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２側へ流れない。第１コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ１の自己共振周波数は例えば０．５３ＭＨｚ以上１０８ＭＨｚ以下の周波数である。したがって、コモンモードノイズ電流の上記自己共振周波数の周波数帯におけるインピーダンスが高く、特にこの周波数帯のコモンモードノイズ電流は第１コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ１を経由して入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２側へ戻らない。

【0040】

このように、チョークコイルＣＣ、ＹキャパシタＣｙ１，Ｃｙ２及び第１コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ１は、金属筐体２を流れるコモンモードノイズ電流を最短の経路で、ノイズ源であるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２へ還流させる。つまり、ノイズ低減回路と金属筐体２及びフレームグランド１とによりノイズの平衡化回路が構成され、移動体内でコモンモードノイズ電流が平衡化される。これにより、金属筐体２及びフレームグランド１に流れるコモンモードノイズ電流の経路長は非常に短くなって、移動体３０１から外部への電磁ノイズ放射を抑制する。つまり、コモンモードノイズ電流を移動体３０１内で平衡化して、外部への電磁ノイズの放射が非常に効果的に抑制する。また、コモンモードノイズ電流は上述の短い経路で還流するので、コモンモードノイズ電流が流れることによるジュール損失が充分に抑制される。したがって、ＤＣ－ＤＣコンバータの電力変換効率の低下を抑制することもできる。

【0041】

《第２の実施形態》
第２の実施形態では、絶縁トランスの二次側の整流素子から出力部までの構成が第１の実施形態で示した例とは異なるスイッチング電源装置及びそのスイッチング電源装置を備える移動体について例示する。

【0042】

図３は第２の実施形態に係るスイッチング電源装置１０２及びこのスイッチング電源装置１０２を備える移動体３０２の回路図である。

【0043】

スイッチング電源装置１０２は、接地アースＧから電気的に絶縁されたフレームグランド１を有する移動体３０２に搭載された電源装置である。

【0044】

スイッチング電源装置１０２は、フレームグランド１に導通する金属筐体２と、フレームグランド１から電気的に絶縁された、入力電源ＰＳの入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２と、フレームグランド１に電気的に接続された負荷Ｌｏへの出力部Ｐｏｕｔと、入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２に入力される電力を出力部Ｐｏｕｔへ出力する電力に変換するＤＣ－ＤＣコンバータと、を備える。

【0045】

スイッチング電源装置１０２は、図１に示したスイッチング電源装置１０１に比べて、ダイオードＤ１，Ｄ２と出力平滑キャパシタＣｏとの間に設けられた平滑コイルＳＣを備える点で異なる。この平滑コイルＳＣは出力平滑キャパシタＣｏと共に出力電圧のリプルを平滑化する。

【0046】

絶縁トランスＴＲの漏れインダクタンスは二次巻線に対してシリーズに生じるので、この漏れインダクタンスは平滑コイルＳＣに直列接続される。したがって、漏れインダクタンスが小さい場合でも、平滑コイルＳＣと出力平滑キャパシタＣｏとによって所定の平滑特性が得られる。

【0047】

《第３の実施形態》
第３の実施形態では、入力部とスイッチング回路との間の構成が第１の実施形態で示した例とは異なるスイッチング電源装置及びそのスイッチング電源装置を備える移動体について例示する。

【0048】

図４は第３の実施形態に係るスイッチング電源装置１０３Ａ及びこのスイッチング電源装置１０３Ａを備える移動体３０３Ａの回路図である。

【0049】

スイッチング電源装置１０３Ａは、接地アースＧから電気的に絶縁されたフレームグランド１を有する移動体３０３Ａに搭載された電源装置である。

【0050】

スイッチング電源装置１０３Ａは、フレームグランド１に導通する金属筐体２と、フレームグランド１から電気的に絶縁された、入力電源ＰＳの入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２と、フレームグランド１に電気的に接続された負荷Ｌｏへの出力部Ｐｏｕｔと、入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２に入力される電力を出力部Ｐｏｕｔへ出力する電力に変換するＤＣ－ＤＣコンバータと、を備える。

【0051】

スイッチング電源装置１０３Ａは、図１に示したスイッチング電源装置１０１に比べて、ＹキャパシタＣｙ１，Ｃｙ２と入力キャパシタＣｉとの間に第２コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ２を備える点で異なる。この第２コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ２はノイズ低減回路の一部である。

【0052】

例えば、第１コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ１及び第２コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ２の一方の自己共振周波数は０．５３ＭＨｚ以上１．８ＭＨｚ以下であり、他方の自己共振周波数は７６ＭＨｚ以上１０８ＭＨｚ以下である。このような構成によれば、ＡＭラジオ放送周波数帯（０．５３ＭＨｚ～１．８ＭＨｚ）およびＦＭラジオ放送周波数帯（７６ＭＨｚ～１０８ＭＨｚ）において、入力電源ＰＳに接続されている他の電子機器２０１へのノイズ電流の伝搬を効果的に抑制して、他の電子機器２０１との電磁干渉を低減できる。

【0053】

図５は第３の実施形態に係る別のスイッチング電源装置１０３Ｂ及びこのスイッチング電源装置１０３Ｂを備える移動体３０３Ｂの回路図である。

【0054】

スイッチング電源装置１０３Ｂも、図４に示したスイッチング電源装置１０３Ａと同様に、入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２と入力キャパシタＣｉとの間で、入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２の正極と負極との間に接続したＸキャパシタＣｘと、ＸキャパシタＣｘと入力キャパシタＣｉとの間で、入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２の正極と金属筐体２及びフレームグランド１との間、入力部Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２の負極と金属筐体２及びフレームグランド１との間にそれぞれ接続したＹキャパシタＣｙ１，Ｃｙ２を備える。

【0055】

図５に示すスイッチング電源装置１０３Ｂでは、ＹキャパシタＣｙ１，Ｃｙ２と第１コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ１との間に第２コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ２を備える。例えば、第１コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ１及び第２コモンモードチョークコイルＣＭＣＣ２の一方の自己共振周波数は０．５３ＭＨｚ以上１．８ＭＨｚ以下であり、他方の自己共振周波数は７６ＭＨｚ以上１０８ＭＨｚ以下である。このような構成でも、入力電源ＰＳに接続されている他の電子機器２０１へのノイズ電流の伝搬を効果的に抑制して、他の電子機器２０１との電磁干渉を低減できる。

【0056】

最後に、本発明は上述した各実施形態に限られるものではない。当業者によって適宜変形及び変更が可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変形及び変更が含まれる。

【符号の説明】

【0057】

ＣＣ…チョークコイル
Ｃｉ…入力キャパシタ
ＣＭＣＣ１…第１コモンモードチョークコイル
ＣＭＣＣ２…第２コモンモードチョークコイル
Ｃｏ…出力平滑キャパシタ
Ｃｓ１，Ｃｓ２，Ｃｓ３…寄生容量
Ｃｘ…Ｘキャパシタ（第１キャパシタ）
Ｃｙ１，Ｃｙ２…Ｙキャパシタ（第２キャパシタ）
Ｄ１，Ｄ２…ダイオード
Ｇ…接地アース
Ｌｏ…負荷
Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２…入力部
Ｐｏｕｔ…出力部
ＰＳ…入力電源
Ｑ１，Ｑ２…スイッチング素子
ＳＣ…平滑コイル
ＴＲ…絶縁トランス
１…フレームグランド
２…金属筐体
１０１，１０２，１０３Ａ，１０３Ｂ…スイッチング電源装置
２０１，２０２…電子機器
３０１，３０２，３０３Ａ，３０３Ｂ…移動体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】