JP4432807B2

JP4432807B2 - 交流直流分離回路及び電力線搬送通信装置

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Publication number: JP4432807B2
Application number: JP2005075301A
Authority: JP
Inventors: 祥二小伊勢; 賢治國吉; 正松本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2025-03-16
Also published as: JP2006261946A

Description

本発明は、電力線搬送通信における直流電源電圧と交流信号とを分離する交流直流分離回路、およびこれを用いた電力線搬送通信装置に関する。

従来、二線の導体線を介して複数台の通信端末装置を接続し、通信端末装置のいずれかを給電端末とし、残りの通信端末装置を受電端末として給電端末から受電端末に対して直流電源電圧を供給すると共に、直流電源電圧が印加された導体線に通信用の交流信号を重畳させて通信を行う電力線搬送通信システムが知られている。この種の電力線搬送通信システムでは、受電端末おいて、動作用の電源電圧と通信用の交流信号とを分離するための交流直流分離回路が用いられる（例えば、特許文献１参照。）。

図８は、このような背景技術に係る電力線搬送通信システムを説明するための回路図である。図８に示す電力線搬送通信システム１００は、受電端末１０１と、給電端末１０２と、受電端末１０１と給電端末１０２とを接続する二線の導体線１０３とを備えている。給電端末１０２は、受電端末１０１を動作させるための直流電源電圧Ｖｄｃに、通信用の交流信号である交流電圧Ｖａｃを重畳させて導体線１０３を介して受電端末１０１へ供給する。

受電端末１０１は、交流直流分離回路１０４と、交流負荷１０５と、直流負荷１０６とを備えている。交流負荷１０５及び直流負荷１０６は、給電端末１０２から交流電圧Ｖａｃとして送信された通信信号を受信する受信回路で、交流負荷１０５は受信回路における通信信号の受信部の入力インピーダンスを表しており、直流負荷１０６は受信回路における動作用電源電圧の受電部、例えば電源回路の入力インピーダンスを表している。

交流直流分離回路１０４は、キャパシタ１０７とインダクタ１０８とを備えている。そして、交流直流分離回路１０４は、受電端末１０１から導体線１０３を介して供給された電圧を入力電圧Ｖｉｎとして受電し、その入力電圧Ｖｉｎを、キャパシタ１０７を介して交流負荷１０５へ供給すると共にインダクタ１０８を介して直流負荷１０６へ供給するようになっている。

そうすると、キャパシタ１０７は直流成分に対しては高インピーダンス、交流成分に対しては低インピーダンスであるから、キャパシタ１０７によって入力電圧Ｖｉｎから通信信号である交流成分が分離され、交流電圧Ｖａｃ１として交流負荷１０５へ供給される。また、インダクタ１０８は、直流成分に対して低インピーダンス、交流成分に対して高インピーダンスであるから、インダクタ１０８によって入力電圧Ｖｉｎから受信回路の動作用電源電圧である直流成分が分離され、直流電源電圧Ｖｄｃ１として直流負荷１０６へ供給されるようになっている。

また、図９に示す交流直流分離回路１０４ａのように、インダクタ１０８の代わりに入力電圧Ｖｉｎが印加される抵抗１１５とキャパシタ１１６との直列回路と、抵抗１１５とキャパシタ１１６との接続点にベースが接続され、抵抗１１５の他方端子にコレクタが接続されたトランジスタ１１７とを備え、トランジスタ１１７の特性を利用して交流信号に対して高インピーダンスにするものや、特許文献１のように、インダクタ１０８の代わりに能動素子であるバッファを用いてブートストラップをかけることにより交流信号に対して高インピーダンスにして、交流成分と直流成分を分離するものも知られている。
特開２００２−２６７７９号公報

ところで、図８に示すような交流直流分離回路１０４では、信号成分である交流電圧Ｖａｃの周波数が十分に高ければインダクタンスの小さいインダクタ１０８を用いることができるが、交流電圧Ｖａｃの周波数が低くなると、交流電圧Ｖａｃに対して高インピーダンスにするために、インダクタ１０８のインダクタンスを増大させる必要がある。

さらに、上述の電力線搬送通信システム１００は、二線の導体線１０３に複数の受電端末１０１が接続されるため、各受電端末１０１の入力インピーダンスが導体線１０３を介して並列に接続されて合成されたインピーダンスが低下するため、信号成分である交流電圧Ｖａｃを遠方まで伝送したり、導体線１０３に接続される受電端末１０１の台数を増加させるためには、交流電圧Ｖａｃに対する各受電端末１０１の入力インピーダンスを増大させる必要がある。そのため、交流直流分離回路１０４におけるインダクタ１０８のインダクタンスを増大させる必要がある。

そうすると、インダクタ１０８は磁性体に銅線を巻回して形成するため、インダクタンスを増大させるためには磁性体に巻回する銅線の巻き数を増加しなければならず、インダクタ１０８の外形寸法の大型化及び質量の増加を招くという不都合があった。また、磁性体に巻回する銅線の巻き数を増加させると、巻き線による直流抵抗が増大するためインダクタ１０８における電力損失が増大するという不都合があった。

また図９に示す交流直流分離回路１０４ａでは、入力インピーダンスを増大させるために抵抗１１５の抵抗値を増大させると、トランジスタ１１７のベース電位が低下してコレクタ・エミッタ間の電圧が増大し、トランジスタ１１７における電力損失が増大するという不都合があった。

さらに、特許文献１のような交流直流分離回路では、高入力インピーダンスのバッファを用いて回路の入力インピーダンスを増大させるようになっているが、このような高入力インピーダンスのバッファは、高コストであるという不都合があった。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、大型のインダクタや高入力インピーダンスのバッファを用いることなく交流電圧と直流電圧とを分離すると共に交流信号に対する人力インピーダンスを増大させることができる交流直流分離回路、及び電力線搬送通信装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る交流直流分離回路は、二線の導体線間に印加された直流電源電圧に通信用の交流信号を重畳させて通信を行う電力線搬送通信用の受信回路が外部に接続され、当該受信回路へ前記直流電源電圧と前記交流信号とを分離して供給する交流直流分離回路において、前記二線の導体線にそれぞれ接続される第１及び第２の入力端子と、前記第１の入力端子に第１のインピーダンス素子を介してエミッタが接続され、前記第２の入力端子にコレクタが接続された第１のトランジスタと、前記第１の入力端子と前記第１のトランジスタのベースとの間に介設される第１のキャパシタと、前記第２の入力端子と前記第１のトランジスタのベースとの間に介設される第２のインピーダンス素子と、前記二線の導体線により供給された電圧から交流信号を抽出するハイパスフィルタとを備え、前記第１のトランジスタのエミッタと前記第２の入力端子との間に生じた電圧を前記直流電源電圧として前記受信回路へ供給し、前記ハイパスフィルタにより抽出された交流信号を前記受信回路へ供給することを特徴としている。

また、上述の交流直流分離回路において、前記第１のトランジスタのコレクタ及びエミッタ間に接続された抵抗と第２のキャパシタとの直列回路と、前記抵抗と前記第２のキャパシタとの接続点にベースが接続され、当該抵抗の他方端子にコレクタが接続された第２のトランジスタとを備え、前記第１のトランジスタのエミッタと前記第２の入力端子との間に生じた電圧の代わりに、前記第２のトランジスタにおけるエミッタと前記第２の入力端子との間に生じた電圧を前記直流電源電圧として前記受信回路へ供給することを特徴としている。

また、上述の交流直流分離回路において、前記第１のトランジスタのコレクタ及びエミッタ間に接続された抵抗と第２のキャパシタとの直列回路と、前記抵抗と前記第２のキャパシタとの接続点にベースが接続され、前記第１の入力端子にコレクタが接続された第３のトランジスタとを備え、前記第１のトランジスタのエミッタと前記第２の入力端子との間に生じた電圧の代わりに、前記第３のトランジスタにおけるエミッタと前記第２の入力端子との間に生じた電圧を前記直流電源電圧として前記受信回路へ供給することを特徴としている。

そして、本発明の第２の手段に係る電力線搬送通信装置は、二線の導体線間に印加された直流電源電圧に通信用の交流信号を重畳させて通信を行う電力線搬送通信用の受信回路と、前記受信回路へ前記直流電源電圧と前記交流信号とを分離して供給する交流直流分離回路とを備え、前記交流直流分離回路は、上述のいずれかに記載の交流直流分離回路であることを特徴としている。

このような構成の交流直流分離回路及び電力線搬送通信装置は、二線の導体線により供給された電圧からハイパスフィルタにより抽出された交流信号が受信回路へ供給され、ハイパスフィルタにより交流信号が抽出された残余の電圧が直流電源電圧として受信回路へ供給される。そして、二線の導体線間に印加された交流信号により第１、第２の入力端子に印加される電圧が変動しても、第１のトランジスタによって、第１の入力端子に接続された第１のインピーダンス素子を流れる電流が略一定にされるので、第１、第２の入力端子からみた交流信号に対する電力線搬送通信装置の入力インピーダンスが等価的に増大され、大型のインダクタや高入力インピーダンスのバッファを用いることなく交流電圧と直流電圧とを分離すると共に交流信号に対する人力インピーダンスを増大させることができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る交流直流分離回路を用いた電力線搬送通信装置の構成の一例を示す回路図である。図１に示す電力線搬送通信装置１は、例えば電力線搬送通信端末として他の端末装置との間で通信可能に構成された照明制御装置やセンサとして用いられるもので、交流直流分離回路２と、受信回路３とを備えている。受信回路３は、交流負荷Ｚａｃと直流負荷Ｚｄｃとを備えている。また、電力線搬送通信装置１は、導体線４，５を介して給電端末６と接続され、電力線搬送通信システム７が構成されている。

給電端末６は、電力線搬送通信装置１を動作させるための直流電源電圧Ｖｄｃに、通信用の交流信号である交流電圧Ｖａｃを重畳させることにより出力電圧Ｖｏｕｔを生成し、出力電圧Ｖｏｕｔの高電位側を導体線４を介して電力線搬送通信装置１へ供給すると共に出力電圧Ｖｏｕｔの低電位側を導体線５を介して電力線搬送通信装置１へ供給する。

交流直流分離回路２は、導体線４に接続される入力端子２１（第１の入力端子）と、導体線５に接続される入力端子２２（第２の入力端子）と、入力端子２１にインピーダンス素子ＺＬ（第１のインピーダンス素子）を介してエミッタが接続され、入力端子２２にコレクタが接続されたＰＮＰトランジスタＴｒ１（第１のトランジスタ）と、入力端子２１とトランジスタＴｒ１のベースとの間に介設されるキャパシタＣ１（第１のキャパシタ）と、入力端子２２とトランジスタＴｒ１のベースとの間に介設されるインピーダンス素子ＺＢ（第２のインピーダンス素子）と、インピーダンス素子ＺＬとトランジスタＴｒ１との接続点と交流負荷Ｚａｃとの間に介設され、入力端子２１，２２間に入力された入力電圧Ｖｉｎから交流電圧Ｖａｃ１を抽出すると共に交流負荷Ｚａｃへ供給するキャパシタＣ２（ハイパスフィルタ）とを備えている。

そして、トランジスタＴｒ１のエミッタが抵抗Ｒ１を介して直流負荷Ｚｄｃに接続され、トランジスタＴｒ１のエミッタと入力端子２２との間に生じた電圧が直流電源電圧Ｖｄｃ１として直流負荷Ｚｄｃへ供給されるようになっている。インピーダンス素子ＺＬとしては、抵抗やインダクタ、半導体素子等、直流電流を流すことができるインピーダンス素子が用いられ、あるいはこれらの素子が組み合わされた直流電流を流すことができるインピーダンス回路を用いてもよい。インピーダンス素子ＺＢは、交流電圧Ｖａｃの周波数に対してキャパシタＣ１よりも十分大きいインピーダンスＺ_Ｂを生じるようにされている。

受信回路３は、給電端末６から交流電圧Ｖａｃとして送信された通信信号を受信して、例えば照明制御装置やセンサ、家電機器等が備える制御回路によって処理可能なデータ形式に変換し、これらの回路や機器装置へ出力する受信回路で、交流負荷Ｚａｃは受信回路における通信信号の受信部の入力インピーダンスを表しており、直流負荷Ｚｄｃは受信回路における動作用電源電圧の受電部、例えば電源回路の入力インピーダンスを表している。

なお、キャパシタＣ２は、入力端子２１，２２間に入力された入力電圧Ｖｉｎから直流成分を阻止して交流電圧Ｖａｃ１を抽出することができればよく、例えばインピーダンス素子ＺＬを介さず、直接入力端子２１と交流負荷Ｚａｃとの間に介設される構成としてもよい。

次に、上述のように構成された電力線搬送通信装置１の動作について説明する。図２は、図１におけるキャパシタＣ２及び交流負荷Ｚａｃの直列回路と抵抗Ｒ１及び直流負荷Ｚｄｃの直列回路との並列インピーダンスをインピーダンス素子ＺＯとして模式的に表した説明図である。

まず、給電端末６によって、直流電源電圧Ｖｄｃに通信用の交流信号である交流電圧Ｖａｃが重畳され、出力電圧Ｖｏｕｔとして導体線４，５を介して電力線搬送通信装置１における入力端子２１，２２へ出力され、入力端子２１，２２間に入力電圧Ｖｉｎが印加される。そして、入力電圧Ｖｉｎに応じてインピーダンス素子ＺＬに電流Ｉ_ＺＬが流れ、トランジスタＴｒ１に電流Ｉ_１が流れ、インピーダンス素子ＺＯに電流Ｉ_２が流れる。この場合、電流Ｉ_ＺＬ＝電流Ｉ_１＋電流Ｉ_２となる。

また、入力端子２１に印加された入力電圧Ｖｉｎにおける交流成分は、キャパシタＣ１を介してトランジスタＴｒ１のベースに入力される。インピーダンス素子ＺＢは、キャパシタＣ１に対して十分大きなインピーダンスを生じるようにされているので、キャパシタＣ１による信号成分の減衰は微少となり、トランジスタＴｒ１のベースには交流電圧Ｖａｃと略同振幅の信号成分が入力される。

一方、トランジスタＴｒ１のべ−ス・エミッタ間電圧Ｖ_ＢＥはベース電流が大きく変化しなければほぼ一定なので、トランジスタＴｒ１のエミッタ電圧は、ベースに入力された信号成分とほぼ同程度変化する。従って、交流電圧Ｖａｃによって入力電圧Ｖｉｎが上昇するとトランジスタＴｒ１のベース電圧が上昇し、トランジスタＴｒ１のエミッタ電圧が入力電圧Ｖｉｎの上昇とほぼ同程度上昇するので、インピーダンス素子ＺＬの両端の電圧が同程度上昇し、インピーダンス素子ＺＬの両端間の電位差は略一定に保たれる結果、インピーダンス素子ＺＬを流れる電流Ｉ_ＺＬは略一定に保たれる。

すなわち、入力電圧Ｖｉｎが上昇するとトランジスタＴｒ１のベース電圧が上昇し、ベース電流が減少してトランジスタＴｒ１のコレクタ電流が減少し、トランジスタＴｒ１を流れる電流Ｉ_１が減少する結果、入力電圧Ｖｉｎの上昇によりインピーダンス素子ＺＯに流れる電流Ｉ_２が増加してもその増加分相当量、電流Ｉ_１が減少する結果、電流Ｉ_ＺＬ＝電流Ｉ_１＋電流Ｉ_２が略一定に保たれる。この場合、トランジスタＴｒ１のコレクタ電流は、交流電圧Ｖａｃに基づく入力電圧Ｖｉｎの変化によるインピーダンス素子ＺＯに流れる電流Ｉ_２の変化量を吸収するべく、当該電流の変化量より大きく設定されている。

すなわち、交流電圧Ｖａｃに基づき入力電圧Ｖｉｎが変化してもインピーダンス素子ＺＬを流れる電流は変化しないため、インピーダンス素子ＺＬの交流電圧Ｖａｃに対するインピーダンスＺ_Ｌは等価的に無限大と考えることができる。インピーダンス素子ＺＬの交流電圧Ｖａｃに対するインピーダンスＺ_Ｌが無限大となると、トランジスタＴｒ１のベースの入力インピーダンスは、トランジスタＴｒ１の増幅率ｈｆｅ×Ｚ_Ｏとなる。

そして、インピーダンス素子ＺＬのインピーダンスＺ_Ｌを無限大、キャパシタＣ１の交流電圧Ｖａｃに対するインピーダンスを略ゼロとすると、導体線４，５からみた電力線搬送通信装置１の入力インピーダンスＺｉｎは、下記の式（１）で示すように、インピーダンス素子ＺＢとトランジスタＴｒ１のベースの入力インピーダンスとの並列インピーダンスで表される。

Ｚｉｎ＝ｈｆｅ×Ｚ_Ｏ×Ｚ_Ｂ／（ｈｆｅ×Ｚ_Ｏ＋Ｚ_Ｂ）・・・（１）
この場合、インピーダンス素子ＺＢのインピーダンスＺ_Ｂは、直流負荷Ｚｄｃに流れる電流Ｉ_２の大きさに関係なく、交流電圧Ｖａｃに基づく入力電圧Ｖｉｎの変化によりインピーダンス素子ＺＯに流れる電流Ｉ_２の変化量を吸収するべく、当該電流の変化量よりトランジスタＴｒ１のコレクタ電流を大きくするようにベース電流を流すことができればよいので、インピーダンス素子ＺＢのインピーダンスＺ_Ｂは、トランジスタＴｒ１のベース・エミッタ間電圧をＶ_ＢＥとすると、下記式（２）で示す値まで増大させることができる。

Ｚ_Ｂ＝ｈｆｅ×Ｚ_Ｏ×（Ｖｄｃ−Ｚ_ＢＥ）／Ｖａｃ・・・（２）
これにより、導体線４，５からみた電力線搬送通信装置１の入力インピーダンスＺｉｎを増大することができる。

また、大型のインダクタや高コストである高入力インピーダンスのバッファを用いることなく、入力電圧ＶｉｎからキャパシタＣ２によって通信信号である交流電圧Ｖａｃ１を抽出して受信回路３へ供給すると共に入力電圧Ｖｉｎから交流電圧Ｖａｃ１が抽出された残余の直流電源電圧Ｖｄｃ１を直流負荷Ｚｄｃへ供給することができるので、装置の小型化、及びコストの低減が容易となる。

さらに、トランジスタＴｒ１には、インピーダンス素子ＺＯへの供給電流を流さないので、トランジスタＴｒ１における電力損失を増大させることなく、直流負荷Ｚｄｃへの電流供給を増大させることができる。

なお、図３に示すように、インピーダンス素子ＺＬの代わりにインダクタＬを用いてもよい。この場合、インダクタＬは、直流電源電圧Ｖｄｃに対してインピーダンスが低下するので、インピーダンス素子ＺＬにおける電力損失を低減することができる。

また、図４に示すように、インピーダンス素子ＺＢの代わりに、例えば定電流ダイオードやトランジスタを用いて構成された定電流源ＣＳ１を用いてもよい。定電流源ＣＳ１は、入力電圧Ｖｉｎに含まれる交流成分である交流電圧Ｖａｃに対して電流が変化しないので、定電流源ＣＳ１のインピーダンスは等価的に無限大とみなすことができる。

従って、導体線４，５からみた電力線搬送通信装置１の交流電圧Ｖａｃに対する入力インピーダンスＺｉｎは、インピーダンス素子ＺＬのインピーダンスＺ_Ｌと定電流源ＣＳ１のインピーダンスＺ_ＣＳとを無限大、キャパシタＣ１の交流電圧Ｖａｃに対するインピーダンスをゼロとすると、下記の式（３）で表される。

Ｚｉｎ＝ｈｆｅ×Ｚ_Ｏ・・・（３）
これにより、導体線４，５からみた電力線搬送通信装置１の交流電圧Ｖａｃに対する入力インピーダンスＺｉｎを、図１に示す電力線搬送通信装置１よりもさらに増大させることができる。

また、トランジスタＴｒ１としてＰＮＰトランジスタを用いる例を示したが、例えば、図５に示すように、トランジスタＴｒ１としてＮＰＮトランジスタを用いてもよい。この場合、交流直流分離回路２ａは、出力電圧Ｖｏｕｔにおける低電位側が供給される入力端子２２（第１の入力端子）にインピーダンス素子ＺＬ（第１のインピーダンス素子）を介してエミッタが接続され、出力電圧Ｖｏｕｔにおける高電位側が供給される入力端子２１（第２の入力端子）にコレクタが接続されたＮＰＮトランジスタＴｒ１（第１のトランジスタ）と、入力端子２２とトランジスタＴｒ１のベースとの間に介設されるキャパシタＣ１（第１のキャパシタ）と、入力端子２１とトランジスタＴｒ１のベースとの間に介設されるインピーダンス素子ＺＢ（第２のインピーダンス素子）と、インピーダンス素子ＺＬとトランジスタＴｒ１との接続点と交流負荷Ｚａｃとの間に介設され、入力端子２１，２２間に入力された入力電圧Ｖｉｎから交流電圧Ｖａｃ１を抽出すると共に交流負荷Ｚａｃへ供給するキャパシタＣ２（ハイパスフィルタ）とを備えて構成されている。

そして、トランジスタＴｒ１のエミッタが抵抗Ｒ１を介して直流負荷Ｚｄｃに接続され、トランジスタＴｒ１のエミッタと入力端子２１との間に生じた電圧が直流電源電圧Ｖｄｃ１として直流負荷Ｚｄｃへ供給されるようになっている。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る交流直流分離回路を用いた電力線搬送通信装置について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る交流直流分離回路２ｂを用いた電力線搬送通信装置１ｂの構成の一例を示す回路図である。図６に示す電力線搬送通信装置１ｂと図１に示す電力線搬送通信装置１とでは、交流直流分離回路２の代わりに交流直流分離回路２ｂを備える点で異なる。

図６に示す交流直流分離回路２ｂは、抵抗Ｒ１の代わりに、トランジスタＴｒ１と並列に接続された抵抗Ｒ２（抵抗）とキャパシタＣ３（第２のキャパシタ）との直列回路と、抵抗Ｒ２とキャパシタＣ３との接続点にベースが接続され、抵抗Ｒ２の他方端子にコレクタが接続されたトランジスタＴｒ２（第２のトランジスタ）とを備え、トランジスタＴｒ２におけるエミッタと入力端子２２との間に生じた電圧を直流電源電圧Ｖｄｃ１として直流負荷Ｚｄｃへ供給する。トランジスタＴｒ２としては、ベース電流が一定であれば、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥの変化に対してコレクタ電流の変化が微小な特性を有するＮＰＮトランジスタが用いられている。

また、抵抗Ｒ２とキャパシタＣ３との直列回路からなるローパスフィルタは、カットオフ周波数が通信信号である交流電圧Ｖａｃに対して十分小さくなるように抵抗Ｒ２の抵抗値とキャパシタＣ３の容量とが設定されると共に、キャパシタＣ３は交流電圧Ｖａｃに対してインピーダンスが略ゼロになるようにされている。

その他の構成は図１に示す電力線搬送通信装置１と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の動作について説明する。図６に示す交流直流分離回路２ｂは、図１に示す電力線搬送通信装置１における抵抗Ｒ１の代わりに、トランジスタＴｒ２、抵抗Ｒ２、及びキャパシタＣ３を備えた構成であるので、トランジスタＴｒ１のエミッタからみた受信回路３側のインピーダンスをＺ_Ｏとすると、導体線４，５からみた電力線搬送通信装置１の入力インピーダンスＺｉｎは、図１に示す電力線搬送通信装置１と同様に、上記式（１）で示される。

そして、図６に示す交流直流分離回路２ｂでは、給電端末６から出力され、入力端子２１，２２で受電された入力電圧Ｖｉｎに含まれる交流電圧Ｖａｃによって、トランジスタＴｒ２のコレクタ電圧が変化しても、交流電圧Ｖａｃに対してキャパシタＣ３のインピーダンスは略ゼロとなるので、抵抗Ｒ２及びキャパシタＣ３とからなるローパスフィルタによってトランジスタＴｒ２のベース電位は略一定に保たれる。そして、ベース電位が略一定に保たれると、トランジスタＴｒ２のエミッタ電位、すなわち直流電源電圧Ｖｄｃ１が略一定にされて直流負荷Ｚｄｃへ供給される。

また、トランジスタＴｒ２は、ベース電流が一定であればコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥの変化に対してコレクタ電流の変化は微小であるので、トランジスタＴｒ２のベース電位が略一定に保たれることによって、トランジスタＴｒ２のコレクタ電流は略一定となる。

そうすると、トランジスタＴｒ２は、コレクタに印加される電圧が交流電圧Ｖａｃに基づき変化してもコレクタ電流は略変化しないので、トランジスタＴｒ２におけるコレクタの入力インピーダンスは等価的に無限大とみなすことができる。そして、交流電圧Ｖａｃに対して、キャパシタＣ３のインピーダンスが略ゼロであってかつトランジスタＴｒ２におけるコレクタの入力インピーダンスが等価的に無限大となると、トランジスタＴｒ１のエミッタからみた直流負荷Ｚｄｃ側のインピーダンスは、抵抗Ｒ２の抵抗値Ｒ_２と略等しい。

この場合、トランジスタＴｒ２の信号増幅率をｈｆｅとすると、抵抗Ｒ２に流れる電流は、図１に示す電力線搬送通信装置１における抵抗Ｒ１に流れる電流の約１／ｈｆｅとなる。また、直流負荷Ｚｄｃに供給される電源電流はトランジスタＴｒ２から供給されるため、抵抗Ｒ２の抵抗値を増大させても直流負荷Ｚｄｃへの電源電流供給が阻害されることがなく、図１に示す電力線搬送通信装置１における抵抗Ｒ１よりも抵抗Ｒ２の抵抗値Ｒ_２、すなわちトランジスタＴｒ１のエミッタからみた直流負荷Ｚｄｃ側のインピーダンスを増大させることができる。

これにより、上述の式（１）において、トランジスタＴｒ１のエミッタからみた受信回路３側のインピーダンスＺ_Ｏを図１に示す電力線搬送通信装置１よりも増大させることができるので、導体線４，５からみた電力線搬送通信装置１ｂの入力インピーダンスＺｉｎを増大することができる。

なお、図７に示す電力線搬送通信装置１ｃにおける交流直流分離回路２ｃのように、トランジスタＴｒ２のコレクタを、インピーダンス素子ＺＬを介することなく直接入力端子２１に接続する構成としてもよい。この場合、上述したように、交流電圧Ｖａｃに対するトランジスタＴｒ２のコレクタの入力インピーダンスは等価的に無限大とみなすことができるので、電力線搬送通信装置１ｃにおける導体線４，５からみた入力インピーダンスＺｉｎは、図６に示す電力線搬送通信装置１ｂと同等である。さらに、直流負荷Ｚｄｃに供給される電源電流はインピーダンス素子ＺＬを経由しないので、インピーダンス素子ＺＬによる電力損失を低減することができる。

本発明の第１の実施形態に係る交流直流分離回路を用いた電力線搬送通信装置の構成の一例を示す回路図である。図１に示す電力線搬送通信装置の動作を説明するための回路図である。図１に示す電力線搬送通信装置の変形例を示す回路図である。図１に示す電力線搬送通信装置の変形例を示す回路図である。図１に示す電力線搬送通信装置の変形例を示す回路図である。本発明の第２の実施形態に係る交流直流分離回路を用いた電力線搬送通信装置の構成の一例を示す回路図である。図６に示す電力線搬送通信装置の変形例を示す回路図である。背景技術に係る電力線搬送通信装置を説明するための回路図である。背景技術に係る電力線搬送通信装置を説明するための回路図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ電力線搬送通信装置
２，２ａ，２ｂ，２ｃ交流直流分離回路
３受信回路
４，５導体線
６給電端末
７電力線搬送通信システム
２１，２２入力端子
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３キャパシタ
ＣＳ１定電流源
Ｌインダクタ
Ｒ１，Ｒ２抵抗
Ｔｒ１，Ｔｒ２トランジスタ
Ｖａｃ交流電圧
Ｖｄｃ直流電源電圧
ＺＢ，ＺＬ，ＺＯインピーダンス素子

Claims

二線の導体線間に印加された直流電源電圧に通信用の交流信号を重畳させて通信を行う電力線搬送通信用の受信回路が外部に接続され、当該受信回路へ前記直流電源電圧と前記交流信号とを分離して供給する交流直流分離回路において、
前記二線の導体線にそれぞれ接続される第１及び第２の入力端子と、
前記第１の入力端子に第１のインピーダンス素子を介してエミッタが接続され、前記第２の入力端子にコレクタが接続された第１のトランジスタと、
前記第１の入力端子と前記第１のトランジスタのベースとの間に介設される第１のキャパシタと、
前記第２の入力端子と前記第１のトランジスタのベースとの間に介設される第２のインピーダンス素子と、
前記二線の導体線により供給された電圧から交流信号を抽出するハイパスフィルタと
を備え、
前記第１のトランジスタのエミッタと前記第２の入力端子との間に生じた電圧を前記直流電源電圧として前記受信回路へ供給し、
前記ハイパスフィルタにより抽出された交流信号を前記受信回路へ供給すること
を特徴とする交流直流分離回路。
前記第１のトランジスタのコレクタ及びエミッタ間に接続された抵抗と第２のキャパシタとの直列回路と、
前記抵抗と前記第２のキャパシタとの接続点にベースが接続され、当該抵抗の他方端子にコレクタが接続された第２のトランジスタと
を備え、
前記第１のトランジスタのエミッタと前記第２の入力端子との間に生じた電圧の代わりに、前記第２のトランジスタにおけるエミッタと前記第２の入力端子との間に生じた電圧を前記直流電源電圧として前記受信回路へ供給すること
を特徴とする請求項１記載の交流直流分離回路。
前記第１のトランジスタのコレクタ及びエミッタ間に接続された抵抗と第２のキャパシタとの直列回路と、
前記抵抗と前記第２のキャパシタとの接続点にベースが接続され、前記第１の入力端子にコレクタが接続された第３のトランジスタと
を備え、
前記第１のトランジスタのエミッタと前記第２の入力端子との間に生じた電圧の代わりに、前記第３のトランジスタにおけるエミッタと前記第２の入力端子との間に生じた電圧を前記直流電源電圧として前記受信回路へ供給すること
を特徴とする請求項１記載の交流直流分離回路。
二線の導体線間に印加された直流電源電圧に通信用の交流信号を重畳させて通信を行う電力線搬送通信用の受信回路と、
前記受信回路へ前記直流電源電圧と前記交流信号とを分離して供給する交流直流分離回路とを備え、
前記交流直流分離回路は、請求項１〜３のいずれかに記載の交流直流分離回路であることを特徴とする電力線搬送通信装置。