DC/DCコンバータ1次/2次間容量に置けるノイズの伝搬について


本記事では、絶縁型DC/DCコンバータのイズ伝搬の仕組みと抑制について解説します。
ノイズは様々な要因で発生しますが、ノーマルモードノイズと
コモンノードノイズの二種類に分けられます。

>ノーマルモードノイズとは
信号ライン間や電源ライン間に発生するノイズ。 
±ラインのノイズ電流とは逆向きになります。
>コモンノードノイズとは
信号ラインや電源ラインと大地アース間に発生するノイズで、±ラインのノイズ電流の
方向は同じ向きになります。

      図1 外来ノイズの遮断

■外来ノイズの伝搬


絶縁型DC/DCコンバータは1次/2次間の絶縁により、
入力側からのコモンモードノイズが出力側へ伝わるのを抑える働きがあります。(図1)。
 但し、実際のコンバータではトランスの1次/2次間
結合容量(数十~数百pF)を通して外来ノイズが伝搬します(図2細い矢印)。

    図2 1次/2次間容量によるノイズの伝搬

図4のノイズ対策用入力/出力間コンデンサを内蔵したコンバータの場合は1次/2次間容量が数百~数千pFとなりますので外来ノイズの伝搬する量が増大します(図2太い矢印)。ベルニクスのDC/DCコンバータは入力/出力間容量を極力抑えると共に、データシート等で容量を開示しております。

■DC/DCコンバータ自身のノイズ抑制

 DC/DCコンバータではスイッチングによる電圧変化がノイズ源となり、
ノイズ電流がアースを流れるためコモンモードノイズが発生します。
そのノイズ経路は図3の通りです。 
 2次側に伝搬したコモンモードノイズは電源ラインの
+側配線インピーダンス(L+, r+)、
-側配線インピーダンス(L-,r-)
の不等均衡によってノーマルモードノイズに変換され、
負荷装置の性能に悪影響を及ぼします。

  図3 コンバータ自身の発生ノイズ伝搬経路

 絶縁型DC/DCコンバータは1次2次間の絶縁により、
入力側からのコモンノードノイズを、
出力側へ伝わるのを抑える働きがあります(図1参照)
 但し、実際のコンバータではトランスの
1次/2次間結合容量(数十~数百pF)を通して
外来ノイズが伝搬します。(図4)

    図4 入力/出力間にコンデンサを付加した場合