コモンモードチョークコイルの動作について

質問

コモンモードチョークコイルは２本のラインに流れる
ノイズ電流の大きさが異なる場合はどのように働きますか。

例えば1本に10mA、もう一本に1mAのノイズ電流が
同じ向きに流れた場合、２本のラインに同じ逆起電力が
発生して1mAに対しては打ち消しが強すぎるというような
ことが起こり得るのでしょうか。

よろしくお願いします。

回答No.2

tadys · ベストアンサー

ノイズには“ノーマルモードノイズ”と“コモンモードノイズ”有ります。
（信号にもコモンモードとノーマルモードが有ります。）
コモンモードの事を同相モードと言います。
ノーマルモードの事を差動モードと言います。
それぞれの信号は次のようになります。

コモンモード
ラインＡ ＿＿＿＿|￣￣|＿＿＿＿|￣￣|＿＿＿＿
ラインＢ ＿＿＿＿|￣￣|＿＿＿＿|￣￣|＿＿＿＿

ノーマルモード
ラインＡ ＿＿＿＿|￣￣|＿＿＿＿|￣￣|＿＿＿＿
ラインＢ ￣￣￣￣|＿＿|￣￣￣￣|＿＿|￣￣￣￣

二つのラインからコモンモードの信号／ノイズを取り出すには二つの和を取ります。
二つのラインからノーマルモードの信号／ノイズを取り出すには二つの差を取ります。
コモンモードチョークはコモンモードの信号／ノイズを減少させますが、ノーマルモードの信号／ノイズは減少させません。
ここで、“信号／ノイズ”とくくっているのは、信号なのかノイズなのかは扱う人間の都合で決まるからであって、電気の流れとしては区別が有るわけではないからです。
ノイズとしてはコモンモードで発生する事が多いので、信号をノーマルモードで送るとコモンモードチョークでノイズを取り除けるので都合が良いのです。

＞1本に10mA、もう一本に1mAのノイズ電流
二つの電流に差が有るのでその差分はノーマルモードになります。
ノーマルモードの成分はコモンモードチョークで取り除く事が出来ません。
ここで扱う信号は交流ですから、それらの位相も考えた上での差分です。

信号の位相が異なる場合、
ラインＡ ＿＿＿＿|￣￣|＿＿＿＿|￣￣|＿＿＿＿
ラインＢ ＿＿＿＿＿|￣￣|＿＿＿＿|￣￣|＿＿＿
この場合、電流の大きさが同じでも、コモンモード とノーマルモードが混在しています。

コモンモードのノイズとノーマルモードのノイズの両方を減衰させるのであればそれぞれに対応したフィルタを必要とします。
http://www.murata.co.jp/products/emc/knowhow/pdf/26to30.pdf

お礼

確かに同じ方向でも差があればノーマルモードになりますね。
そうするとチョークコイルの効果はないと考えるのが良さそうです。

他の御二方の意見も大変参考になりました。
ご回答ありがとうございました。

回答No.3

178-tall

>コモンモードチョークコイルは２本のラインに流れる ノイズ電流の大きさが異なる場合はどのように働きますか。
>例えば1本に10mA、もう一本に1mAのノイズ電流が 同じ向きに流れた場合、２本のラインに同じ逆起電力が 発生して1mAに対しては打ち消しが強すぎるというような ことが起こり得るのでしょうか。

実際に「1本に10mA、もう一本に1mAのノイズ電流が 同じ向きに流れ」たとして、そのモデル設定はけっこう難問らしい。
まずは、「２本のライン」がグラウンドに対して「対称」なのか否か？

　「対称」ならば、「コモンモードチョーク」うんぬん以前の不具合？
　「非対称」ならあり得そう。両モードのモデル解析が必須。

回答No.1

tance

このような電流の流れ方は実際にはよくあることで、これは差動電流と同相電流の
合成と考えます。同相電流が5.5mAで、そこに±4.5mAの差動電流が足されて
流れたと考えます。

直流ではコモンモードチョークの意味がありませんので、同じ周波数のACだとすると
差動である4.5mAの成分に対しては、理想的には、コモンモードチョークは素通りと
なり、5.5mAの同相成分に対しては高い抵抗を示します。

1mAに対しては打ち消しが強すぎる・・・という表現がよく解りませんが、コモンモード
チョークに発生する起電力は、上記の差動成分と同相成分のインダクタンスの違い
で２種類の起電力が生じ、その合成が観測されます。