KR100841652B1 - A power line coupler circuit for a power line communication - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로의 구성을 보여주는 개략 회로도이고,1 is a schematic circuit diagram showing a configuration of a power line combiner circuit for power line communication according to the prior art;
도 2는 대역통과 필터로 작용하는 종래기술에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로의 신호 감쇄 및 주파수 특성 도이고,2 is a signal attenuation and frequency characteristic diagram of a power line coupler circuit for power line communication according to the prior art which acts as a bandpass filter.
도 3은 본 발명에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로의 구성을 보여주는 개략 회로도이며,3 is a schematic circuit diagram showing the configuration of a power line coupler circuit for power line communication according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로 중 음의 인덕터 회로 부의 상세 회로구성을 보여주는 회로 구성도이고,4 is a circuit diagram showing a detailed circuit configuration of the negative inductor circuit portion of the power line coupler circuit for power line communication according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로의 구성을 더욱 상세히 보여주는 회로 구성도이며,5 is a circuit diagram showing in more detail the configuration of a power line combiner circuit for power line communication according to the present invention;
도 6은 대역통과 필터로 작용하는 본 발명에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로의 신호 감쇄 및 주파수 특성 도이다.6 is a signal attenuation and frequency characteristic diagram of a power line combiner circuit for power line communication according to the present invention which acts as a bandpass filter.
*도면의 주요부에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1: 전력선 결합기 1a: 커플링 변압기1: power line coupler 1a: coupling transformer
1b: 커플링 커패시터 2: 음의 인덕터 회로 부 1b: coupling capacitor 2: negative inductor circuit portion
본 발명은 전력선 통신에 관한 것으로, 특히 전력선 통신용 전력선 결합기 회로에 있어서 커플링 변압기의 권수는 작으면서도 합성 인덕턴스는 증가시키고 누설 인덕턴스, 권선 저항 등의 기생성분을 감소시켜 넓은 대역폭을 갖는 고성능 전력선 통신용 전력선 결합기 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
전력선 통신을 통신선의 추가 설치 없이 기존에 설치되어 있는 전력선을 사용할 수 있어 투자비용이 저렴하고, 건물 벽면의 전원소켓에 플러그를 접속함으로써 간단히 통신이 가능하다는 장점 때문에 홈 네트워크(Home Network), 홈 오토메이션(Home Automation), 인터넷 정보 가전, 자동 계량 검침(Automatic Meter Reading, 머리 글자만으로 단축 표현하면 AMR), 공장 자동화 분야 등에서 가장 적합한 통신매체로 대두되고 있다. 그러나 전력선은 채널 상의 많은 잡음과 감쇄, 페이딩(Fading)현상 등에 기인하여 통신 성능이 저하되는 문제가 있다. 이러한 전력선 채널이 갖는 문제점을 극복하기 위해서 대역 확산(Spread Spectrum) 기술과 다중 반송파(Multi Carrier) 기술이 사용되고 있다. Power line communication can use existing power line without additional communication line, so investment cost is low and home network and home automation can be easily connected by plugging into power socket on the wall of building. (Home Automation), Internet Information Appliances, Automatic Meter Reading (AMR), and factory automation are the most suitable communication media. However, power lines have a problem in that communication performance is degraded due to a lot of noise, attenuation, fading, etc. on the channel. In order to overcome the problems of the power line channel, a spread spectrum technique and a multi-carrier technique are used.
대역 확산 기술과 다중 반송파 기술은 협대역 기술에 비해 넓은 통신 대역폭이 요구되기 때문에 커플링 변압기도 넓은 대역 특성을 갖도록 설계되어야 한다. 하지만, 커플링 변압기의 전류 특성과 기생 성분(누설 인덕턴스, 권선 저항 등)에 의해 넓은 대역폭을 갖는 변압기와 결합기의 설계가 매우 어렵다. Since the spread spectrum technology and the multi-carrier technology require a wider communication bandwidth than the narrowband technology, the coupling transformer must also be designed to have a wide band characteristic. However, the design of transformers and couplers with wide bandwidths is very difficult due to the current characteristics of the coupling transformer and parasitic components (leakage inductance, winding resistance, etc.).
한편, 첨부한 도 1과 도 2를 참조하여 종래기술에 일 예에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로의 구성과 이를 통한 송수신시의 신호 주파수 대역폭과 감쇄 특성을 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, referring to the attached FIGS. 1 and 2, the configuration of the power line coupler circuit for power line communication and the signal frequency bandwidth and attenuation characteristic during transmission and reception according to the prior art will be described as follows.
도 1에 있어서 부호 1은 전력선 통신용 전력선 결합기로서 전력선 모뎀과 전력선(PL) 사이에 접속되어 이들 전력선 모뎀과 전력선(PL) 간의 통신 신호를 송수신하기 위한 인터페이스의 기능을 수행한다. 전력선 결합기(1)는 커플링 변압기(1a)와, 커플링 커패시터(Coupling Capacitor, 일명 교류 커패시터)(1b)를 포함하여 구성된다.In FIG. 1,
수신 동작에서 커플링 변압기(1a)와 커플링 커패시터(1b)는 고역 통과 필터로 동작하여 60Hz의 상용 교류 전원 신호는 차단하고 그보다 높은 주파수의 통신 신호는 통과시킨다.In a receiving operation, the coupling transformer 1a and the
한편, 도 2는 도 1의 전력선 결합기에서 커플링 커패시터(1b)의 커패시턴스 값이 0.22μF, 커플링 변압기(1a)의 1차 권선 저항과 2차 권선 저항(Rp1, Rp2)가 0.3 Ω, 커플링 변압기(1a)의 1차 권선 누설 인덕턴스와 2차 권선 누설 인덕턴스가 각각 0.3μH, 자화 인덕턴스 Lc가 1mH이며 전력선 임피던스(RAC)가 2 오옴(Ω)일 때 주파수에 따른 신호의 크기 특성으로 보여주는 신호 특성 도이다. 도 2에 있어서, 통과 주파수 대역은 -3dB이상의 감쇄를 가지는 저주파 하한 224 kHz이고 고주파 상한 855 kHz이다. 중심주파수는 438 kHz이고 중심주파수에서의 신호감쇄는 -1.6dB이다.Meanwhile, FIG. 2 shows that the capacitance value of the
도 2의 신호 특성 도의 예와 같은 신호 특성을 보이는 종래기술에 따른 도 1의 전력선 결합기를 대역확산 방식과 다중 반송파 전송 방식에 적용하면 중심 주파수 이외의 대역에서는 신호 감쇄가 크게 발생하여 통신 성능이 저하된다. 따라서 커플링 커패시터(1b)의 커패시턴스 용량을 증가시켜서 저역 차단 주파수를 저주파수로 이동시키고, 누설 인덕턴스를 감소시켜 고역 차단 주파수를 고역으로 이동시켜야 한다.Signal Characteristics of FIG. 2 When the power line coupler of FIG. 1 according to the prior art exhibiting the same signal characteristics as in the example of FIG. do. Therefore, the capacitance of the
커플링 커패시터(1b)의 용량을 증가시키면 비례하여 커플링 커패시터(1b)에 흐르는 교류 전류가 증가한다. 또한 커플링 변압기(1a)를 통해 다시 흐른다. 따라서 커플링 변압기(1a)의 전류에 대한 특성 분석이 필요하다. 커플링 변압기(1a)의 인덕턴스 및 교류 최대(첨두) 전류는 다음과 같다.Increasing the capacitance of the
커플링 변압기(1a)의 인덕턴스 Inductance of the coupling transformer 1a
커플링 변압기(1a)에 흐르는 교류 최대 전류 AC maximum current flowing through the coupling transformer 1a
여기서 AL은 커플링 변압기(1a)의 인던턱스 인자, N은 권수, Ae는 유효 단면적이고, B는 포화 자속 밀도이다.Where A L is the inductance factor of the coupling transformer 1a, N is the number of turns, A e is the effective cross section, and B is the saturation magnetic flux density.
위의 식(1), (2)에서 인덕턴스는 권수의 제곱에 비례하여 증가하며, 권수와 교류 최대 전류는 반비례 관계를 갖는다. 따라서 교류 최대 전류와 권수 간의 관계 를 고려할 때, 커플링 변압기(1a)의 인덕턴스를 증가시키기 위해서는 권수를 증가시키는 것보다 커플링 변압기(1a)의 코어 단면적을 증가시키거나 최대 포화 자속 밀도가 큰 자성 재료를 사용하는 것이 바람직하다.In equations (1) and (2) above, the inductance increases in proportion to the square of the number of turns, and the number of turns and the AC maximum current are inversely related. Therefore, in consideration of the relationship between the AC maximum current and the number of turns, in order to increase the inductance of the coupling transformer 1a, it is necessary to increase the core cross-sectional area of the coupling transformer 1a or increase the maximum saturation magnetic flux density rather than to increase the number of turns. Preference is given to using materials.
이상의 커플링 변압기(1a)의 전류 특성에 추가하여 누설 인덕턴스와 권선 저항 등의 2차 성분들에 대한 특성 분석이 필요하다. 다음은 권선 저항과 커플링 변압기(1a)의 누설 인덕턴스이다.In addition to the current characteristics of the coupling transformer 1a described above, it is necessary to characterize secondary components such as leakage inductance and winding resistance. Next is the winding inductance and leakage inductance of the coupling transformer 1a.
권선 저항 Winding resistance
누설 인덕턴스 Leakage inductance
위 식(3), (4)에서 ρ는 전력선의 저항, FW는 전력선의 점적률(Fill Factor), AW는 전력선의 면적, lt는 평균 권선 길이, a, b, c는 각각 1차 권선, 2차 권선 및 절연 층 두께이다.In the above equations (3) and (4), ρ is the resistance of the power line, F W is the fill factor of the power line, A W is the area of the power line, l t is the average winding length, and a, b, and c are each 1 Primary winding, secondary winding and insulation layer thickness.
위의 식 (3) 및 (4)로부터 커플링 변압기(1a)의 누설 인덕턴스(Leak)와 권선 저항(Rp)은 권수의 제곱에 비례하여 증가함을 알 수 있다. 그러나 커플링 변압기(1a)의 누설 인덕턴스(Leak)는 고역 차단주파수를 저주파로 이동시키고, 권선 저항(Rp)은 통과 대역에서 신호를 감소키시기 때문에 권수를 감소시키는 것이 필요하다.It can be seen from the above equations (3) and (4) that the leakage inductance (L eak ) and the winding resistance (R p ) of the coupling transformer (1a) increase in proportion to the square of the number of turns. However, coupling to move the leakage inductance is high-pass cut-off frequency (L eak) of the ring transformer (1a) and a low frequency, it is necessary to reduce the number of turns due to the winding resistance (R p) is decreased when the key signal in the pass band.
따라서 종래기술에 따라서 대역 확산 방식과 다중 반송파 방식 전력선 모뎀과 접속되는 종래기술에 따른 전력선 결합기는 커플링 커패시터(1b)의 용량을 증가시켜 저역 차단 주파수를 저주파로 이동시킨다. 그리고 종래기술에 따른 전력선 결합기에 있어서 커플링 변압기(1a)는 전류 특성, 누설 인덕턴스, 권선 저항을 고려할 때 권수를 최대한 작게 하면서 높은 인덕턴스를 가질 조건이 요구된다.Therefore, according to the prior art, the power line combiner according to the prior art, which is connected to the spread spectrum and the multi-carrier power line modem, increases the capacity of the
그러나 이러한 조건을 만족하는 커플링 변압기는 코어의 단면적이 크게 증가하여 커플링 변압기의 크기와 가격이 증가하는 문제점이 있다.However, the coupling transformer that satisfies these conditions has a problem that the cross-sectional area of the core is greatly increased, thereby increasing the size and price of the coupling transformer.
따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 커플링 변압기의 권수를 작게 유지하면서도 인덕턴스는 높게 유지할 수 있고 저렴한 비용으로 제작가능한 전력선 통신용 전력선 결합기 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a power line coupler circuit for power line communication that can maintain a high inductance and can be manufactured at low cost while maintaining a small number of turns of a coupling transformer.
상기 본 발명의 목적은, 전력선과 전력선 모뎀 사이의 신호 송수신을 처리하는 전력선 통신용 전력선 결합기 회로에 있어서,An object of the present invention is to provide a power line combiner circuit for power line communication that processes signal transmission and reception between a power line and a power line modem.
전력선과 전력선 모뎀 사이의 신호 송수신을 처리하는 전력선 통신용 전력선 결합기 회로에 있어서,A power line combiner circuit for power line communication that processes signal transmission and reception between a power line and a power line modem,
커플링 변압기; 및Coupling transformers; And
상기 커플링 변압기의 자화 인덕턴스와의 합성 인덕턴스를 증가시킴으로써 전력선 통신의 통과 대역폭 중에서 고역 차단 주파수를 높여 전력선 통신의 통과 대역폭을 증가시키기 위해서, 상기 전력선 모뎀 측과 상기 결합 변압기 사이에 접속되는 음의 인덕턴스를 갖는 인덕터 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로를 제공함으로써 달성될 수 있다.Negative inductance connected between the powerline modem side and the coupling transformer to increase the passband of powerline communication by increasing the high cutoff frequency of the passband of powerline communication by increasing the combined inductance with the magnetizing inductance of the coupling transformer. It can be achieved by providing a power line combiner circuit for power line communication according to the invention, characterized in that it comprises an inductor converter having a.
상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성과 그 작용효과는 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 따른 이하의 상세한 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention and the constitution and effect of the present invention to achieve the same will be more clearly understood by the following detailed description of the preferred embodiment with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로의 구성을 개략 회로도로서 보여주는 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.First, the configuration of a power line combiner circuit for power line communication according to the present invention will be described with reference to FIG.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로는 전력선(PL)과 전력선 모뎀 사이의 신호 송수신을 처리하는 회로로서,As shown in FIG. 3, the power line combiner circuit for power line communication according to the present invention is a circuit for processing signal transmission and reception between a power line PL and a power line modem.
합성 인덕턴스를 증가시킴으로써 전력선 통신의 통과 대역폭 중에서 고역 차단 주파수를 높여 전력선 통신의 통과 대역폭을 증가시키기 위해서, 상기 전력선 모뎀 측에 접속되는 음의 인덕턴스(-LN)를 갖는 인덕턴스 변환기 다시 말해서 음의 인덕터 회로 부(2)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 음의 인덕터 회로 부(2)는 코일 하나로 간단히 표시하였지만 예컨대 도 4와 도 5에 도시된 바와 같은 연산 증폭기와 저항들을 추가로 포함하는 실시 예의 구성이 가능하다. 도 3에서 부호 1은 전력선 결합기이다.Inductance converters with negative inductance (-L N ), in other words negative inductors, connected to the power line modem side in order to increase the high pass cutoff frequency of the power line communication by increasing the combined inductance, thereby increasing the high pass cutoff frequency of the power line communication. It is characterized by including a circuit part (2). Here, although the negative
한편, 본 발명에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로 중 음의 인덕터 변환기 회로 부의 상세 회로구성을 회로 구성도로서 보여주는 도 4를 참조하여 음의 인덕터 회로 부(2)의 구성을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the configuration of the negative
상기 인덕터 변환기 즉 음의 인덕터 회로 부(2)는 인덕턴스를 증가시키기 위해서 연산 증폭기(OP)와, 저항(R1, R2)과, 인덕터(LN)를 포함하여 구성된다.The inductor converter, i.e., the negative
더욱 상세히 그 구성을 설명하면, 도시된 바와 같이 인덕터(LN)는 2개의 입력단과 하나의 출력단을 갖는 연산 증폭기(OP)의 (-) 입력단에 접속되고, 연산 증폭기(OP)의 (+) 입력단과 상기 출력단 및 (-) 입력단과 상기 출력단 사이에는 각각 저항 (R1)과 저항(R2)가 접속된다. 연산 증폭기(OP)의 출력단은 다시 저항 (R1)을 통해 미 도시의 이후의 접속 회로 부인 전력선 모뎀 측에 접속될 수 있다.In more detail, its configuration, as shown, the inductor L N is connected to the negative input terminal of the operational amplifier OP having two input terminals and one output terminal, and the positive terminal of the operational amplifier OP. A resistor R 1 and a resistor R 2 are connected between an input terminal, the output terminal, and a negative input terminal and the output terminal, respectively. The output terminal of the operational amplifier OP can in turn be connected via a resistor R 1 to the later connected circuit denying power line modem side, not shown.
한편, 본 발명에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로의 구성을 회로 구성도로서 더욱 상세히 보여주는 도 5를 참조하여 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the configuration of the present invention will be described with reference to FIG. 5, which shows in more detail the configuration of the power line coupler circuit for power line communication according to the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로는 전력선(PL)과 전력선 모뎀 사이에 설치되어 신호 송수신을 처리하는 회로로서, 전력선 결합기(1)를 포함한다. As shown in FIG. 5, a power line combiner circuit for power line communication according to the present invention is a circuit installed between a power line PL and a power line modem to process signal transmission and reception, and includes a
전력선 결합기(1)는 커플링 변압기(1a)와 커플링 커패시터(1b)를 구비하며, 상기 전력선(PL)과 상기 전력선 모뎀 간의 통신 신호를 송수신하기 위한 인터페이스 기능을 수행 즉, 인터페이스 회로로서 동작한다.The
본 발명에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로는 음의 인덕터 회로 부(2)를 포함하여 구성된다.The power line coupler circuit for power line communication according to the present invention comprises a negative
음의 인덕터 회로 부(2)는 상기 전력선 모뎀과 상기 커플링 변압기 사이에 커플링 변압기(1a)와 병렬로 접속되는 대역통과필터로서, 음의 인덕터 회로 부(2)는 음의 인덕턴스를 가져서 커플링 변압기(1a)의 자화 인덕턴스와의 합성 인덕턴스는 증가시킴으로써 커플링 변압기(1a)의 권수를 최소화하는 동시에 누설 인덕턴스를 최소화하여 고역 차단 주파수를 높임으로써 통과대역폭을 확대시킨다.The negative
상기 음의 인덕터 회로 부(2)는, 인덕턴스를 증가시키기 위해서, 커플링 변압기(1a)와 병렬로 접속되는 인덕터(LN) 및 연산증폭기(OP)와, 연산 증폭기(OP)의 두 입력단과 출력단 사이에 각각 접속되는 저항(R1, R2)을 포함하여 구성된다.The negative
도 3과 도 5에 있어서, 커플링 변압기(1a)의 기생성분을 무시하고 커플링 변압기(1a)에 병렬로 음의 인덕터 회로 부(2)가 접속됨으로써 커플링 변압기(1a)의 자화 인덕턴스(LC)와 음의 인덕터 회로 부(2)의 인덕턴스(-LN)의 합성 인덕턴스는 다음 식과 같이 구해진다.3 and 5, the negative
합성 인덕턴스 이 된다.Composite inductance Becomes
위의 식(5)에서 LN=1.1LC이면 합성 인던턴스 Leq는 11LC이다. 즉 음의 인덕턴스를 갖는 인덕터 회로 부를 병렬로 추가 접속함으로써 합성 인덕턴스가 증가하는 것이다. 만약 LN=1.01LC이면 합성 인덕턴스 Leq는 101LC 가 되고 따라서 인덕턴스가 101배로 증가한다. 즉, 자화 인덕턴스(LC)와 음의 인덕터 회로 부(2)의 인덕턴스(- LN)의 정밀도를 증가시킴으로써 합성 인덕턴스의 용량을 증가시킬 수 있는 것이다.In the equation (5), if L N = 1.1L C, the synthetic inductance L eq is 11L C. That is, the composite inductance is increased by additionally connecting inductor circuit portions having negative inductance in parallel. If L N = 1.01L C, the composite inductance L eq becomes 101L C , thus increasing the inductance by 101 times. That is, the capacitance of the combined inductance can be increased by increasing the precision of the magnetizing inductance L C and the inductance (-L N ) of the negative
한편 도 4에 있어서 음의 인덕턴스 변환기 즉, 음의 인덕터 회로 부(2)의 합성 임피던스는 다음과 같다.Meanwhile, in FIG. 4, the synthesized impedance of the negative inductance converter, that is, the negative
여기서, ZN은 합성 임피던스, s는 전달함수 표시, -LN은 음의 인덕터 회로 부(2)의 인덕턴스, R2 및 R1은 각각 저항(R2, R1)의 저항값이다.Here, Z N is the resistance value of the combined impedance, s transfer function is shown, -L N is an inductance, R 2 and R 1 in the negative inductor circuit portion (2) are each a resistance (R 2, R 1).
위 식(6)과 같이 음의 인덕터 회로 부(2)의 임피던스 용량을 인덕터(LN)의 인덕턴스와 저항(R2, R1)의 저항값으로 조정할 수 있음을 알 수 있다.As shown in Equation (6), it can be seen that the impedance capacity of the negative
만일 저항(R2, R1)의 저항값이 R1 =R2=1kΩ, 인덕터(LN)의 인덕턴스가 75μH이면, 음의 인덕터 회로 부(2)의 합성 임피던스 ZN=-75μH이다. 그리고 커플링 변압기(1a)의 자화 인덕턴스(Lc)가 70μH일 때, 인덕터(LN)의 인덕턴스=75μH와 자화 인덕턴스(Lc)=70μH를 상기 식 (5)에 대입하면, 음의 인덕터 회로 부(2)의 합성 인덕턴스 Leq는 1050μH 가 된다. 따라서, 음의 인덕터 회로 부(2)에 의해서 커플링 변압기(1a)와의 합성 인덕턴스는 커플링 변압기(1a)만의 자화 인덕턴스(Lc)=70μH에서 합성 인덕턴스(Leq)=1050μH 로 대폭 증가시킬 수 있다.If the resistance values of the resistors R 2 and R 1 are R 1 = R 2 = 1 kΩ and the inductance of the inductor L N is 75 μH, then the composite impedance Z N = -75 μH of the negative
이와 같이 구성되고 작용하는 본 발명에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로에 있어서 전력선 송수신 동작을 설명하면 다음과 같다.The power line transmission and reception operation in the power line combiner circuit for power line communication according to the present invention constructed and acting as described above is as follows.
전력선을 통한 신호의 수신시, 수신하려는 고주파의 신호와 60Hz의 전력신호가 합성된 신호가 인터페이스 회로인 커플링 커패시터(1b)와 커플링 변압기(1a)를 통해 음의 인덕터 회로 부(2)로 입력된다. 그러면 음의 인덕터 회로 부(2)는 대역 통과 필터로서 동작하여 60Hz의 저주파 전력신호를 제거하고 수신하려는 고주파의 신호만을 통과시켜 이후의 미 도시의 전력선 모뎀 측으로 전달함으로써 수신동작이 완료된다.Upon reception of a signal through the power line, a signal obtained by combining a high frequency signal and a 60 Hz power signal to a negative
전력선을 통한 신호의 송신시, 송신하려는 고주파의 신호는 대역 통과 필터로서 동작하는 음의 인덕터 회로 부(2)를 통과하고, 인터페이스 회로인 커플링 커패시터(1b)와 커플링 변압기(1a)에 의해 60Hz의 저주파 상용 교류신호인 전력선 신호에 반송되어 송신됨으로써 송신동작이 완료된다.In the transmission of the signal through the power line, the high frequency signal to be transmitted passes through the negative
한편, 대역통과 필터로 작용하는 본 발명에 따른 전력선 통신용 전력선 결합기 회로의 신호 감쇄 및 주파수 특성을 보여주는 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.On the other hand, with reference to Figure 6 showing the signal attenuation and frequency characteristics of the power line combiner circuit for power line communication according to the present invention acts as a bandpass filter as follows.
도 6은 도 5의 본 발명에 따른 전력선 결합기 회로에 있어서 커플링 커패시터(1b)의 커패시턴스 값이 3.3μF, 커플링 변압기(1a)의 1차 권선 저항과 2차 권선 저항(Rp1, Rp2)가 0.05 Ω, 커플링 변압기(1a)의 1차 권선 누설 인덕턴스와 2차 권선 누설 인덕턴스가 각각 0.01μH, 자화 인덕턴스 Lc가 70μH이며, 저항(R1, R2)의 저항값이 각각 1kΩ, 인덕터(LN)의 인덕턴스가 75μH이고, 음의 인덕터 회로 부(2)의 음의 합성 인덕턴스(도 4의 부호 ZN 참조)가 -75μH이고, 전력선 임피던스(RAC)가 2 오옴(Ω)일 때 주파수에 따른 신호의 크기 특성으로 보여주는 신호 특성 도이다. 도 6에 있어서, 통과 주파수 대역은 -3dB이상의 감쇄를 가지는 저주파 하한 23kHz이고 고주파 상한 16MHz이다. 중심주파수는 427kHz이고 중심주파수에서의 신호감쇄는 약 0.4dB이다.FIG. 6 is a capacitance value of the
따라서 도 1 및 2로서 소개한 종래기술에 따른 전력선 결합기 회로의 대역폭 즉 저주파 하한 224 kHz 내지 고주파 상한 855 kHz에 비하여 대역폭이 크게 확대됨을 볼 수 있고, 종래기술의 중심주파수에서의 신호감쇄 -1.6dB에 비해서 본 발명의 경우 0.4dB로서 대폭 향상되었음을 확인할 수 있다.Accordingly, it can be seen that the bandwidth of the power line coupler circuit according to the prior art, which is introduced as FIGS. 1 and 2, is significantly larger than that of the low frequency lower limit of 224 kHz to the high frequency upper limit of 855 kHz, and the signal attenuation at the center frequency of the prior art is -1.6 dB. In comparison with the present invention, it can be seen that the signal is greatly improved as 0.4 dB.
본 발명에 따라 음의 인덕터 회로 부에 의한 합성 인덕턴스의 증가에 따라서 종래의 기술과 같이 커플링 변압기의 권수를 많이 할 필요가 없어짐으로써 작은 코어를 사용할 수 있고 전력선 결합기 회로 및 나아가 전력선 송수신 장치의 크기를 소형화할 수 있고 적은 비용으로 전력선 결합기 회로를 제작할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, as the composite inductance caused by the negative inductor circuit portion increases, the number of turns of the coupling transformer does not need to be increased as in the prior art, so that a small core can be used and the size of the power line combiner circuit and the power line transceiver device It is possible to miniaturize and to manufacture a power line coupler circuit at a low cost.
본 발명에 따라 커플링 변압기의 권수가 적어질 수 있으므로 종래 기술과 달리 커플링 변압기의 누설 인덕턴스, 권선 저항, 기생 커패시턴스와 같은 기생 성분을 최소화하여 고성능의 전력선 결합기 회로를 얻을 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, since the number of turns of the coupling transformer may be reduced, unlike the related art, a high performance power line coupler circuit may be obtained by minimizing parasitic components such as leakage inductance, winding resistance, and parasitic capacitance of the coupling transformer.
본 발명에 따라 커플링 변압기의 권수가 적어질 수 있으므로 종래 기술과 달 리 커플링 변압기의 권수 증가에 따른 비례한 커플링 커패시터의 용량 증가에 의한 교류 전류 증가로 발생하는 포화 문제를 완화할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, since the number of turns of the coupling transformer can be reduced, the saturation problem caused by the increase of the alternating current caused by the increase in the capacity of the coupling capacitor, which is proportional to the increase in the number of turns of the coupling transformer, can be alleviated. It works.
본 발명에 따라 음의 인덕터 회로 부와 커플링 변압기의 합성 인덕턴스를 증가시킴에 따라 커플링 변압기의 권수를 감소시킬 수 있어 누설 인덕턴스를 감소시켜 전력선 통신의 통과 대역폭 중에서 고역 차단 주파수를 높여 전력선 통신의 통과 대역폭을 증가시킬 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the number of turns of the coupling transformer can be reduced by increasing the combined inductance of the negative inductor circuit portion and the coupling transformer, thereby reducing the leakage inductance, thereby increasing the high-frequency cutoff frequency in the passband of power line communication. There is an effect that can increase the passband.
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KR101238071B1 (en) * | 2009-12-30 | 2013-02-27 | 엘에스산전 주식회사 | Apparatus for connecting power line |
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KR20030085680A (en) * | 2002-04-30 | 2003-11-07 | 주식회사 두노시스템 | Adapter for using Power Line Communication |
KR100623624B1 (en) | 2004-09-17 | 2006-09-19 | 한국전력공사 | apparatus for coupling signals |
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2007
- 2007-04-03 KR KR1020070032924A patent/KR100841652B1/en not_active IP Right Cessation
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