JP2009218798A - Ac adaptor for plc and power supply device, and communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、PLC(高速電力線通信)用のフィルタに関し、例えばPLC用フィルタルを有し交流電圧を直流電圧に変換して出力するACアダプタや交流電源のコンセントとパーソナルコンピュータ等との間に接続されてPLC通信を可能にするPLCモジュールを内蔵したPLCアダプタのような通信装置に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a filter for PLC (high-speed power line communication), and is connected between, for example, an AC adapter that has a PLC filter and converts an AC voltage into a DC voltage and outputs an AC power supply and a personal computer. The present invention relates to a technology effective when applied to a communication apparatus such as a PLC adapter having a PLC module that enables PLC communication.
電力線を通信回線として利用するPLC通信では、電力を供給する電力線に高周波の信号を重畳して通信を行うが、電力線間には様々なインピーダンスの機器が接続される。 In PLC communication using a power line as a communication line, communication is performed by superimposing a high-frequency signal on a power line that supplies power, and devices of various impedances are connected between the power lines.
この為、インピーダンスが低い機器が接続されると高周波の信号が減少して通信を行う事が困難となる場合がある。 For this reason, when a device having a low impedance is connected, a high-frequency signal may be reduced and it may be difficult to perform communication.
PLC通信の使用周波数帯域は2MHz〜30MHzであるが、従来のACアダプタのインピーダンスを測定して見ると、周波数帯域2MHz〜30MHzの間のミニマム値が400Ωと低い値であった。 The frequency band used for PLC communication is 2 MHz to 30 MHz, but when the impedance of the conventional AC adapter is measured, the minimum value between the frequency bands 2 MHz to 30 MHz is a low value of 400Ω.
また、PLC通信の使用周波数帯域でのインピーダンスの変動が大きい場合にもPLC通信に悪い影響を及ぼす恐れがあるので、インピーダンスが大きく且つ使用周波数帯域での変動が小さい方が、良好なPLC通信を行いやすいと考えられる。 In addition, even if the fluctuation of the impedance in the use frequency band of the PLC communication is large, there is a possibility that the PLC communication may be adversely affected. Therefore, when the impedance is large and the fluctuation in the use frequency band is small, a good PLC communication is performed. It is considered easy to do.
また、従来ACアダプタに内蔵されるDC−DCコンバータとしてスイッチングレギュレータを使用した場合、電力線に不要なノイズを載せないようにする為にラインフィルタを内蔵しているものがある。このラインフィルタを内蔵したACアダプタにおいて、ラインフィルタのコイルのインダクタンスの値およびコンデンサの容量値を決定する方法に関する発明も提案されている(例えば特許文献1)。
PLC通信では、2MHz〜30MHzの周波数帯が使用される。本発明者らは、ACアダプタを介したPLC通信を可能な製品を開発するため、ACアダプタを介して2MHz〜30MHzの周波数の信号を電力線に載せて送信する実験を行なった。その結果、2MHz近傍の低い周波数では比較的良好な通信結果が得られる場合にも、30MHzのような高い周波数で通信を行うと受信側でうまく信号を拾うことができず、良好な通信ができないことがあることが明らかとなった。 In PLC communication, a frequency band of 2 MHz to 30 MHz is used. In order to develop a product capable of PLC communication via an AC adapter, the present inventors conducted an experiment of transmitting a signal having a frequency of 2 MHz to 30 MHz on a power line via the AC adapter. As a result, even when a relatively good communication result is obtained at a low frequency in the vicinity of 2 MHz, if communication is performed at a high frequency such as 30 MHz, a signal cannot be picked up well on the receiving side, and good communication cannot be performed. It became clear that there was something.
この発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、2MHz〜30MHzの周波数帯において良好な通信を行えるPLC対応のACアダプタおよび電源装置並びに通信装置を提供できるようにすることにある。 The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and the object of the present invention is to provide a PLC-compatible AC adapter, a power supply device, and a communication device that can perform good communication in a frequency band of 2 MHz to 30 MHz. There is in doing so.
本発明者らは、ACアダプタを介したPLC通信において、低い周波数では通信が可能でも高い周波数で通信を行うと良好な通信ができない原因を調べる過程で、図6に示すようなラインフィルタを持たない通常のACアダプタの入力部についてその入力インピーダンスを測定してみた。その結果、通常のACアダプタの入力インピーダンスは、図7に示すように、周波数が高くなるほど入力インピーダンスが低下しており、例えば30MHzでは400Ω程度に下っていることが分かった。 The present inventors have a line filter as shown in FIG. 6 in the process of investigating the cause of poor communication if communication is performed at a high frequency even if communication is possible at a low frequency in PLC communication via an AC adapter. I tried to measure the input impedance of the input part of a normal AC adapter. As a result, it was found that the input impedance of a normal AC adapter decreases as the frequency increases, as shown in FIG. 7, for example, it drops to about 400Ω at 30 MHz.
そこで、ACアダプタの入力インピーダンスを代えてPLC通信を行なってみた。その結果、通常のACアダプタは入力インピーダンスが低過ぎるため通信が劣化しており、ACアダプタの入力インピーダンスを適正に設定することによって良好なPLC通信が可能になるとの結論に達した。 Therefore, PLC communication was performed by changing the input impedance of the AC adapter. As a result, it has been concluded that communication is deteriorated because the input impedance of a normal AC adapter is too low, and that good PLC communication is possible by setting the input impedance of the AC adapter appropriately.
本発明は、上記のような知見に基いてなされたもので、ACアダプタのようなAC−DCコンバータを内蔵した電源装置さらにはかかる電源装置およびPLC通信モジュールを備えた通信装置において、交流電源のコンセントに接続される入力端子(プラグ)と整流回路(ダイオードブリッジ)との間にフィルタを介在させて、入力インピーダンスが600Ω以上となるように構成したものである。ここで、前記フィルタは、ノーマルモードコイルもしくはコモンモードコイルあるいはそれらの組み合わせからなるものが好適である。 The present invention has been made on the basis of the above knowledge, and in a power supply device incorporating an AC-DC converter such as an AC adapter, and in a communication device equipped with such a power supply device and a PLC communication module, the AC power supply A filter is interposed between the input terminal (plug) connected to the outlet and the rectifier circuit (diode bridge) so that the input impedance is 600Ω or more. Here, the filter is preferably a normal mode coil, a common mode coil, or a combination thereof.
上記した手段によれば、入力インピーダンスが適正な範囲に設定されることによって良好なPLC通信が可能になる。 According to the above-described means, good PLC communication is possible by setting the input impedance in an appropriate range.
また、望ましくは入力インピーダンスが700Ω以上、さらに望ましくは900Ω以上となるように構成する。これにより、さらに良好なPLC通信を可能にすることができるようになる。 Further, the input impedance is preferably 700Ω or more, more preferably 900Ω or more. As a result, even better PLC communication can be made possible.
なお、上記構成は、通常のACアダプタはもちろんのことAC−DCコンバータとPLC通信機能を有するPLC通信モジュールとを内蔵したACアダプタ、あるいはACアダプタ以外のAC−DCコンバータを内蔵した電源装置、AC−DCコンバータとPLC通信モジュールとを内蔵した通信装置にも適用することができる。 In addition, the above-mentioned configuration is not only a normal AC adapter but also an AC adapter incorporating an AC-DC converter and a PLC communication module having a PLC communication function, or a power supply device incorporating an AC-DC converter other than the AC adapter, AC -It is applicable also to the communication apparatus which incorporated DC converter and PLC communication module.
本発明に従うと、2MHz〜30MHzの周波数帯において良好な通信を行えるPLC対応のACアダプタおよび電源装置並びに通信装置を実現できるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to realize a PLC-compatible AC adapter, a power supply device, and a communication device that can perform good communication in a frequency band of 2 MHz to 30 MHz.
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では、本発明を適用して有効な電源装置の一例としてACアダプタに適用した例を説明するが、本発明を適用可能な電源装置はこれに限定されるものではない。
<実施形態>
図1は、本発明の一実施形態のACアダプタを示す回路構成図である。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following, an example in which the present invention is applied to an AC adapter will be described as an example of an effective power supply device, but the power supply device to which the present invention is applicable is not limited to this.
<Embodiment>
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an AC adapter according to an embodiment of the present invention.
この実施形態のACアダプタ10は、交流電圧入力端子としてのプラグ11に接続され交流電圧(AC)を整流し直流電圧に変換するダイオード・ブリッジ回路12および平滑用コンデンサC1と、プラグ11とダイオード・ブリッジ回路12との間に介在されたフィルタ13と、電圧変換用のトランスおよび該トランスの一次側コイル流れる電流を制御するスイッチング・トランジスタ、該スイッチング・トランジスタを駆動するスイッチング制御回路などからなるDC−DCコンバータ14とを有する。ダイオード・ブリッジ回路12とDC−DCコンバータ14とによってAC-DCコンバータが構成される。
The
なお、図1において、Fは過電流からデバイスを保護するヒューズ、T1,T2はPLC通信信号が入出力される信号端子であり、この信号端子T1,T2には、例えば直流遮断用の容量素子やトランスなどを介してPLC通信機能を有するモジュール(いわゆるPLC通信モジュール)が接続される。図1にはPLC通信モジュールが示されていないが、PLC通信モジュールを含んでACアダプタとして構成しても良い。本明細書においては、表面や内部にプリント配線が施されたセラミック基板のような絶縁基板に複数の半導体チップやディスクリートの電子部品が実装されて上記プリント配線やボンディングワイヤで各部品が所定の役割を果たすように結合されることであたかも一つの電子部品として扱えるように構成されたものをモジュールと称する。 In FIG. 1, F is a fuse for protecting the device from overcurrent, and T1 and T2 are signal terminals for inputting and outputting PLC communication signals. The signal terminals T1 and T2 include, for example, a capacitive element for DC interruption. A module having a PLC communication function (so-called PLC communication module) is connected via a transformer or the like. Although the PLC communication module is not shown in FIG. 1, it may be configured as an AC adapter including the PLC communication module. In the present specification, a plurality of semiconductor chips and discrete electronic components are mounted on an insulating substrate such as a ceramic substrate having printed wiring on the surface or inside, and each component has a predetermined role in the printed wiring or bonding wire. A module that can be handled as one electronic component is called a module.
この実施形態におけるフィルタ13は、プラグ11とダイオード・ブリッジ回路12を接続する一方の電源ラインL1上に設けられたノーマルモードコイルCL1と、2つの電源ラインL1,L2の途中に設けられたコモンモードコイルCL2とから構成されている。フィルタ13は図1のような構成のものに限定されず、例えば図2(A)のようにノーマルモードコイルCL1のみからなるもの、図2(B)のようにコモンモードコイルCL2のみからなるもの、図2(C)のように巻き数が異なるアンバランス巻きコイルCL3からなるものであってもよい。
The
図3(A),(B)には、図1の構成のACアダプタにおいて、ノーマルモードコイルCL1のインピーダンスやコモンモードコイルCL2の巻き数の異なるフィルタを使用して周波数を変化させ入力インピーダンスを測定した結果を示す。このうち、図3(A)はコモンモードコイルCL2のみを設けた場合のもの、図3(B)はノーマルモードコイルCL1とコモンモードコイルCL2を設けた場合のものである。 3 (A) and 3 (B) show the input impedance of the AC adapter configured as shown in FIG. 1 by changing the frequency by using different filters with different impedances of the normal mode coil CL1 and the common mode coil CL2. The results are shown. 3A shows a case where only the common mode coil CL2 is provided, and FIG. 3B shows a case where the normal mode coil CL1 and the common mode coil CL2 are provided.
図3を参照すると、本実施形態を適用したACアダプタでは、周波数が2MHzのとき入力インピーダンスは1.3kΩと23.1kΩ、また周波数が30MHzのとき入力インピーダンスは1.4kΩと2.2kΩであり、図7に示す従来のACアダプタに比べて2MHz〜30MHzの範囲で入力インピーダンスが高く、変動量も小さいことが分かる。 Referring to FIG. 3, in the AC adapter to which this embodiment is applied, the input impedance is 1.3 kΩ and 23.1 kΩ when the frequency is 2 MHz, and the input impedance is 1.4 kΩ and 2.2 kΩ when the frequency is 30 MHz. 7 shows that the input impedance is high and the fluctuation amount is small in the range of 2 MHz to 30 MHz as compared with the conventional AC adapter shown in FIG.
また、このような入力インピーダンスを有するフィルタ内蔵のACアダプタを使用したPLC通信実験を行なったところ、データの転送率は98〜100%であり、良好なPLC通信が可能であることが確認された。本発明者らは、さらにノーマルモードコイルCL1のインピーダンスやコモンモードコイルCL2の巻き数を変えて、30MHz近傍での入力インピーダンスが1.0kΩ、700Ω、400Ω、200ΩのACアダプタを使用したPLC通信実験を行なってデータの転送率を測定した。 In addition, when a PLC communication experiment using an AC adapter with a built-in filter having such an input impedance was performed, the data transfer rate was 98 to 100%, and it was confirmed that good PLC communication was possible. . The inventors further changed the impedance of the normal mode coil CL1 and the number of turns of the common mode coil CL2, and conducted PLC communication experiments using AC adapters with input impedances near 30 MHz of 1.0 kΩ, 700Ω, 400Ω, and 200Ω. The data transfer rate was measured.
図4には、その測定結果である入力インピーダンスとデータ転送率の関係を示す。図4より、入力インピーダンスを600Ω以上にすればおよそ70%以上のデータ転送率が得られ、入力インピーダンスを700Ω以上にすればおよそ90%以上のデータ転送率が得られ、入力インピーダンスを900Ω以上にすればおよそ95%以上のデータ転送率が得られることが分かる。 FIG. 4 shows the relationship between the input impedance, which is the measurement result, and the data transfer rate. As shown in FIG. 4, when the input impedance is 600Ω or more, a data transfer rate of about 70% or more is obtained, and when the input impedance is 700Ω or more, a data transfer rate of about 90% or more is obtained, and the input impedance is set to 900Ω or more. It can be seen that a data transfer rate of about 95% or more can be obtained.
これより、70%以上のデータ転送率とするには入力インピーダンスを600Ω以上にすれば良く、90%以上のデータ転送率とするには入力インピーダンスを700Ω以上にすれば良く、95%以上のデータ転送率とするには入力インピーダンスを900Ω以上にすれば良いと考える。
<応用例>
図5は、前記実施形態のACアダプタの応用例を示す。
Therefore, to achieve a data transfer rate of 70% or higher, the input impedance should be 600Ω or higher. To achieve a data transfer rate of 90% or higher, the input impedance should be 700Ω or higher. In order to obtain a transfer rate, it is considered that the input impedance should be 900Ω or more.
<Application example>
FIG. 5 shows an application example of the AC adapter of the embodiment.
この応用例のACアダプタ10は、携帯電話機20を充電するためのDC−DCコンバータ14とPLC通信モジュール15とを内蔵したものであり、ACアダプタ10の本体にはパーソナルコンピュータ(以下、パソコンと称する)30とPLC通信モジュール15とを接続するケーブル40の一端が結合されるコネクタが設けられている。
The
図示しないが、DC−DCコンバータ14の一次側に設けられるダイオード・ブリッジ回路12とプラグ11との間に、図1や図2に示されているようなノーマルモードコイルもしくはコモンモードコイルあるいはそれらの組み合わせからなるフィルタ13が設けられ、30MHz近傍での入力インピーダンスが600Ω以上、望ましくは700Ω以上、さらに望ましくは900Ω以上となるように設定される。パソコン30とPLC通信モジュール15とは、例えばLANケーブルによって接続されるように構成することができる。
Although not shown, between the
この実施形態のACアダプタ10は、入力インピーダンスが600Ω以上とされているため、2MHz〜30MHzの周波数帯において良好な通信を行えるとともに、PLC通信モジュール15を内蔵しているため、携帯電話機20を充電しながらパソコン30がPLC通信を行なうことができるという利点がある。
Since the
なお、この応用例では、携帯電話機20を充電するACアダプタにPLC通信モジュールを内蔵させたものを示したが、ノートパソコンの電源用ACアダプタにPLC通信モジュールを内蔵させてもよいし、液晶モニタ等パソコン周辺機器や家庭用電話機などの電源用ACアダプタにPLC通信モジュールを内蔵させてもよい。
In this application example, an AC adapter for charging the
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前記実施形態では、プラグ11とノーマルモードコイルCL1との間にヒューズFが設けられているが、ヒューズFを設ける位置はここに限定されるものではないし、ヒューズを省略した構成も可能である。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the embodiment, the fuse F is provided between the
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるACアダプタに適用した場合について説明したが、本発明はそれに限定されず、交流電圧を直流電圧に変換して出力するAC-DCコンバータを有するものであれば、例えばパソコン本体内に内蔵される電源装置やセットトップボックスやオーディオ機器などに内蔵される電源装置にも広く利用することができる。 In the above description, the case where the invention made mainly by the present inventor is applied to the AC adapter which is the field of use behind the invention has been described. However, the present invention is not limited thereto, and an AC voltage is converted into a DC voltage. As long as it has an AC-DC converter for output, it can be widely used in, for example, a power supply device built in a personal computer body, a power supply device built in a set top box, an audio device, or the like.
10 ACアダプタ
11 プラグ
12 ダイオード・ブリッジ回路
13 フィルタ
14 DC−DCコンバータ
15 PLC通信モジュール
20 携帯電話機
30 パソコン
40 ケーブル
L1,L2 電源ライン
CL1 ノーマルモードコイル
CL2 コモンモードコイル
10
Claims (7)
前記交流電圧の入力端子と前記整流回路との間に、ノーマルモードコイルもしくはコモンモードコイルあるいはそれらの組み合わせからなるフィルタを備え、2MHz〜30MHzの信号に対する入力インピーダンスが600Ω以上となるように構成されていることを特徴とするACアダプタ。 Built-in rectifier circuit for converting AC voltage to DC voltage, DC-DC converter for converting DC voltage converted by rectifier circuit to DC voltage of other potential, and PLC communication module having PLC communication function An AC adapter,
A filter comprising a normal mode coil, a common mode coil, or a combination thereof is provided between the AC voltage input terminal and the rectifier circuit, and the input impedance for a signal of 2 MHz to 30 MHz is 600Ω or more. An AC adapter characterized by
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110202 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120626 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20121023 |