JP2013157708A - Interface circuit for power line communication - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、配電線に高周波信号を重畳して通信を行う電力線通信において、配線を接続する電力線通信用インターフェイス回路に関する。 The present invention relates to a power line communication interface circuit for connecting wiring in power line communication in which a high frequency signal is superimposed on a distribution line for communication.
近年、配電線に高周波信号を重畳して通信を行う電力線通信が実用化されている。電力線通信は、専用の配線を新しく敷設することなく通信ネットワークが構築できることから、今後の更なる普及が期待される。しかし、一般に配電システムは通信に用いることを目的として設計されていないため、配電線に高周波信号を重畳して通信を行うと、本来ノーマルモードで伝送される高周波信号の一部が、コモンモードの信号成分に変換される場合があり、このコモンモードの信号成分によって生じる放射雑音による外部への電波妨害が懸念されている。 In recent years, power line communication that performs communication by superimposing a high-frequency signal on a distribution line has been put into practical use. Power line communication is expected to spread further in the future because a communication network can be constructed without newly laying dedicated wiring. However, in general, power distribution systems are not designed to be used for communication. Therefore, when communication is performed by superimposing high-frequency signals on the distribution lines, some of the high-frequency signals that are originally transmitted in normal mode are in common mode. There is a case where it is converted into a signal component, and there is a concern about the radio wave interference to the outside due to radiation noise caused by the common mode signal component.
上記の問題に対し、従来、コンセントプラグ等の配線接続部分において、コモンモード信号成分を抑制することを目的としたインターフェイス回路が開示されている(例えば特許文献1参照)。また、特許文献2では、さらにインピーダンス整合回路を具備した配線方法が開示されている。
In order to solve the above problem, conventionally, an interface circuit for the purpose of suppressing a common mode signal component in a wiring connection portion such as an outlet plug has been disclosed (for example, see Patent Document 1). Further,
図7は、特許文献2に記載された従来の電力線通信装置用ケーブルを示す図である。図7において、コンセントプラグは、伝送線路のコモンモードに対して高いインピーダンスを有するコモンモードチョーク回路と、差動インピーダンスを整合させた差動インピーダンス整合回路を有している。
FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional cable for a power line communication device described in
この構成により、電力線通信装置から送信されるノーマルモードである高周波信号の差動成分に対しては、インピーダンス整合が保たれているためコンセントプラグを通過し、かつ、電力線通信装置および配線上に誘起したコモンモードである高周波信号の同相成分に対しては、高いインピーダンスを有するため抑制されることになる。これにより、特許文献2に記載された従来の電力線通信装置用ケーブルは、本来の通信信号である高周波信号の差動成分に影響を与えることなく、放射雑音が生じる要因となる高周波信号の同相成分を低減することが可能である。
With this configuration, the differential component of the high-frequency signal in the normal mode transmitted from the power line communication device passes through the outlet plug and is induced on the power line communication device and the wiring because impedance matching is maintained. The common-mode component of the high-frequency signal, which is a common mode, is suppressed because it has a high impedance. As a result, the conventional power line communication device cable described in
しかしながら、配電線の接続部分において配電線間の平衡度が異なる場合、この違いに起因して高周波信号がノーマルモードからコモンモードへ変換されることにより、高周波信号の差動成分の電圧に比例して高周波信号の同相成分が生成される。ここで生成される同相成分は、差動成分と同じ広い帯域幅を持ち、また、差動成分が大きい場合、同相成分も大きくなるため、これを抑制するには、広帯域かつ減衰量の大きなコモンモードフィルタ回路が必要となる。 However, if the balance between the distribution lines is different at the connection part of the distribution line, the high-frequency signal is converted from the normal mode to the common mode due to this difference, which is proportional to the voltage of the differential component of the high-frequency signal. Thus, the in-phase component of the high frequency signal is generated. The common-mode component generated here has the same wide bandwidth as the differential component, and if the differential component is large, the common-mode component also becomes large. A mode filter circuit is required.
本願発明は、上記課題を解決するために、配電線間の平衡度が異なる接続部分においても、接続する両者の平衡度を維持することにより、平衡度の良い配線に対して、平衡度の悪い配線の影響を抑制し、本来平衡度が良い配線における放射雑音の発生を低減することができる電力線通信用インターフェイス回路を提供することを目的とする。 In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, even in a connection portion where the balance between the distribution lines is different, by maintaining the balance between the two connected, the balance is poor with respect to the wiring having a good balance. An object of the present invention is to provide an interface circuit for power line communication that can suppress the influence of wiring and reduce the generation of radiation noise in wiring that is originally well balanced.
上記課題を解決するために、本願発明の電力線通信用インターフェイス回路は、トランス回路の一次側および二次側の各端子にコンデンサを接続した低周波電力遮断回路と、インダクタンスを含む高周波信号遮断回路とを並列に接続して、構成する。 In order to solve the above problems, an interface circuit for power line communication according to the present invention includes a low-frequency power cutoff circuit in which capacitors are connected to primary and secondary terminals of a transformer circuit, and a high-frequency signal cutoff circuit including an inductance, Are connected in parallel.
本願発明の電力線通信用インターフェイス回路をコンセントプラグ等の配電器具に備えることで、設置時に電力線通信を意識した特段の工事や設定を行うことなく、平衡度の悪い配電線に、平衡度の良い配電線を接続する場合であっても、接続点における平衡度劣化に伴うノーマルモードからコモンモードへの変換を抑制することができるので、高周波信号の同相成分による放射雑音の発生を抑制することができる。 By providing the power line communication interface circuit of the present invention in a power distribution device such as an outlet plug, it is possible to distribute a well balanced distribution line to a poorly balanced distribution line without performing special construction or setting in consideration of power line communication during installation. Even when wires are connected, conversion from the normal mode to the common mode due to the deterioration of the balance at the connection point can be suppressed, so that generation of radiation noise due to the in-phase component of the high-frequency signal can be suppressed. .
以下、本願発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本願発明の実施の形態1における電力線通信用インターフェイス回路101の基本構成の一例を示す図である。図1に示す電力線通信用インターフェイス回路101は、端子102−105の4つの端子を備えた二端子対回路であって、低周波電力遮断回路106と、低周波電力遮断回路106に対して並列に接続された高周波信号遮断回路107を備える。低周波電力遮断回路106は、二端子対回路であって低周波電力及び高周波信号の同相成分を遮断し、高周波信号の差動成分を通過させる。高周波信号遮断回路107は、二端子対回路であって高周波信号を遮断し、低周波電力を通過させる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing an example of a basic configuration of a power line communication interface circuit 101 according to the first embodiment of the present invention. The power line communication interface circuit 101 shown in FIG. 1 is a two-terminal pair circuit having four
図2は、本願発明の実施の形態1における低周波電力遮断回路106の構成の一例を示す図である。図2に示す低周波電力遮断回路106は、トランス回路205と、コンデンサ201〜204を備える。トランス回路205の一次側の端子対は、それぞれコンデンサ201、202を介して端子102、103に接続されており、二次側の端子対は、それぞれコンデンサ203、204を介して端子104、105に接続されている。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the low-frequency
図3は、本願発明の実施の形態1における高周波信号遮断回路107の構成の一例を示す図である。図3に示す高周波信号遮断回路107は、コイル301、302を備える。端子102と端子104はコイル301を介して接続されており、端子103と端子105はコイル302を介して接続されている。以下では、図1−3を用いて、低周波電力と高周波信号が重畳された電力線通信信号が電力線通信用インターフェイス回路101の端子102、103に入力され、電力線通信用インターフェイス回路101を通過して端子104、105から出力される際の動作を説明する。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the high-frequency
電力線通信信号は、並列に接続した低周波電力遮断回路106及び高周波信号遮断回路107の両方へ入力される。
The power line communication signal is input to both the low frequency
低周波電力遮断回路106は、コンデンサ201−204によってハイパスフィルタ回路構成となるため、電力線通信信号のうち、高周波信号は通過するが、低周波電力は遮断される。端子102、103からコンデンサ201、202を介してトランス回路205に入力された高周波信号のうち、差動成分はトランスの結合係数に応じてトランス回路205を通過するが、同相成分はトランスによって打ち消し合い、遮断される。トランス回路205を通過した高周波信号は、コンデンサ203、204を介して端子104、105へ出力される。
Since the low-frequency
その結果、端子104、105から出力される高周波信号は、端子102、103に入力される電力線通信信号に含まれる高周波信号と比較して、平衡度が改善される。ここで平衡度が改善されるとは、高周波信号の差動成分に対する同相成分の比が小さくなることを意味している。
As a result, the balance between the high-frequency signals output from the
高周波信号遮断回路107のコイル301、302は、周波数の低い成分に対してはインピーダンスが低くなり、周波数の高い成分に対してはインピーダンスが高くなる性質を持つ。そのため、高周波信号遮断回路107は入力された高周波信号を遮断し、低周波電力を伝達する。
The
その後、低周波電力遮断回路106を通過した高周波信号の差動成分と、高周波信号遮断回路107を通過した低周波電力は重畳される。
Thereafter, the differential component of the high-frequency signal that has passed through the low-frequency
このようにして、電力線通信用インターフェイス回路を通過する電力線通信信号からは、高周波信号の同相成分のみが除去される。本願発明の電力線通信用インターフェイス回路を用いると、放射雑音を発生させる要因となる高周波信号の同相成分を遮断することができるため、平衡度の悪い配電線に、平衡度の良い配電線を接続する場合であっても、配電線の平衡度の劣化を防ぐことができ、放射雑音の発生による電波妨害を抑制できる電力線通信システムを構築可能である。 In this way, only the in-phase component of the high-frequency signal is removed from the power line communication signal passing through the power line communication interface circuit. When the power line communication interface circuit of the present invention is used, the in-phase component of the high-frequency signal that causes radiation noise can be cut off. Therefore, a distribution line with good balance is connected to a distribution line with poor balance. Even in this case, it is possible to construct a power line communication system that can prevent deterioration of the balance of the distribution lines and suppress radio wave interference due to generation of radiation noise.
また、本実施の形態に係る低周波電力遮断回路106及び高周波信号遮断回路107の構成の一例では、それぞれの構成が入力側と出力側で対称形となっており、電力線通信用インターフェイス回路としても構成が対称形となっている。そのため、二端子対のうち、どちらの端子対から電力線通信信号が入力されても上記記載と同様の効果が得られる。
In the example of the configuration of the low-frequency
なお、図3には本実施の形態に係る高周波信号遮断回路107の一例を示したが、図4に示すように、高周波信号遮断回路107は、コイル401−404及びコンデンサ405を備え、端子102と端子104は直列に接続されたコイル401、403を介して接続され、端子103と端子105は直列に接続されたコイル402、404を介して接続されており、コイル401とコイル403の間の接続部とコイル402とコイル404の間の接続部はコンデンサ405で接続される構成でも良く、高周波信号を遮断し、低周波電力を伝達できる構成であればこれらに限定されるものではない。
3 shows an example of the high-frequency
(実施の形態2)
図5は、本願発明の実施の形態2における電力線通信用インターフェイス回路101の基本構成の一例を示す図である。この構成は、実施の形態1の電力線通信用インターフェイス回路において、低周波電力遮断回路の第2の構成を示したものであり、実施の形態1との構成の差分だけを説明する。図5に示す電力線通信用インターフェイス回路101は、入力端子側に端子102及び103、出力端子側に端子104、105及び502を備え、低周波電力遮断回路501と、低周波電力遮断回路に対して並列に接続された高周波信号遮断回路107を備える。ここで端子502はグランドに接地された接地線であり、この構成によって出力端子側において接地線を含む三線の電力線が接続できる。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a basic configuration of the power line communication interface circuit 101 according to the second embodiment of the present invention. This configuration shows the second configuration of the low-frequency power cutoff circuit in the power line communication interface circuit of the first embodiment, and only the difference in configuration from the first embodiment will be described. The power line communication interface circuit 101 shown in FIG. 5 includes
図6は本願発明の実施の形態2における低周波電力遮断回路501の構成の一例を示す図である。図6に示す低周波電力遮断回路501は、実施の形態1におけるトランス回路205に代えて、トランスの二次側に中点端子が設けられたトランス回路605を用いる。この中点端子は、接地線である端子502に接続している。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the low-frequency
この構成により、低周波電力遮断回路を通過した高周波信号の差動成分と、高周波信号遮断回路107を通過した低周波電力が重畳される点で実施の形態1と動作が同じである。ただし、本実施の形態ではトランス回路605の二次側に設けられた中点端子が接地するため、低周波電力遮断回路501は二端子対回路の出力端子対側に接地端子が設けられる構成となり、出力端子側において接地線を含む三線の電力線が接続できる。
With this configuration, the operation is the same as that of the first embodiment in that the differential component of the high-frequency signal that has passed through the low-frequency power cutoff circuit and the low-frequency power that has passed through the high-frequency
実施の形態2においては、接続する電力線が接地線を含む三線の電力線の場合に、この接地線に起因して発生する不平衡を抑制することができる。通信を行う二線の電力線と接地線が電気的に非対称の関係にあると不平衡となり、これによって同相成分が生じ、放射雑音の要因となる。本実施の形態のように、通信信号が重畳される二線の中点において接地する構成をとることによって、通信を行う二線の電力線と接地線が電気的に対称の関係になり、この接地による不平衡が発生しにくくなることで放射雑音の抑制が可能になる。 In the second embodiment, when the power line to be connected is a three-line power line including a ground line, it is possible to suppress unbalance caused by the ground line. If the two power lines for communication and the ground line are in an electrically asymmetric relationship, they are unbalanced, which causes an in-phase component and causes radiation noise. By adopting a configuration in which the communication signal is superimposed and grounded at the midpoint of the two lines as in the present embodiment, the two power lines and the ground line for communication are in an electrically symmetrical relationship. It becomes possible to suppress radiation noise by making it difficult for the unbalance to occur.
なお、実施の形態における電力線通信用インターフェイス回路が有するコンデンサ、コイル及びトランス等の各素子の組み合わせは、実施の環境によって適宜設定するものである。 In addition, the combination of each element, such as a capacitor | condenser, a coil, and a transformer, which the power line communication interface circuit in the embodiment has is appropriately set depending on the implementation environment.
ここで、実施の環境とは、低周波電力の周波数や電圧、および高周波信号の周波数などである。本願発明を実施するに際して、低周波電力の周波数は、商用電源として供給されている、50Hz、60Hzや、0Hz(直流)などが考えられる。また、低周波電力の電圧は、商用電源として供給されている数100V以下の値が考えられる。さらに、高周波信号の周波数は、例えば、10kHz以上の帯域や、2MHz以上の帯域などが考えられる。これらの値はすべて、本願発明を実施する環境によって決定され得るものである。 Here, the implementation environment includes the frequency and voltage of the low frequency power, the frequency of the high frequency signal, and the like. In carrying out the present invention, the frequency of the low frequency power may be 50 Hz, 60 Hz, 0 Hz (direct current) or the like supplied as a commercial power source. Moreover, the voltage of the low frequency electric power can consider the value below several hundred volts supplied as commercial power. Furthermore, the frequency of the high frequency signal may be, for example, a band of 10 kHz or higher, a band of 2 MHz or higher, and the like. All of these values can be determined by the environment in which the present invention is implemented.
すなわち、各素子の組み合わせは、低周波電力の周波数や高周波信号の周波数を考慮し、低周波電力と高周波信号を分離するためのカットオフ周波数の値を満たし、商用電源の電圧、電流値などを考慮して設定すれば良く、本願発明を実施する環境に依存するものである。 That is, the combination of each element considers the frequency of the low frequency power and the frequency of the high frequency signal, satisfies the cutoff frequency value for separating the low frequency power and the high frequency signal, and determines the voltage, current value, etc. of the commercial power supply. It may be set taking into consideration, and depends on the environment in which the present invention is implemented.
本願発明にかかる電力線通信用インターフェイス回路は、コンセント端子や分電盤等の電力線の接続点において、電力線通信装置とそのケーブルを接続する際に、平衡度劣化に起因して生じる放射雑音を低減することができるため、電力線通信を利用する配電システムに有用である。 The interface circuit for power line communication according to the present invention reduces radiation noise caused by deterioration of balance when connecting a power line communication device and its cable at a connection point of a power line such as an outlet terminal or a distribution board. Therefore, it is useful for a power distribution system using power line communication.
101 電力線通信用インターフェイス回路
102〜105,502 端子
106,501 低周波電力遮断回路
107 高周波信号遮断回路
201〜204,405 コンデンサ
205,605 トランス回路
301,302,401〜404 コイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Power line communication interface circuit 102-105,502 Terminal 106,501 Low frequency
Claims (4)
低周波電力を遮断して高周波信号を通過させる低周波電力遮断回路と、
前記低周波電力遮断回路と並列に接続され、高周波信号を遮断して低周波電力を通過させる高周波信号遮断回路とを備え、
前記低周波電力遮断回路は、二端子対のトランス回路と、前記二端子対のトランス回路の一次側端子対及び二次側端子対のそれぞれに直列に接続されたコンデンサとを含む、
電力線通信用インターフェイス回路。 In power line communication that performs communication by superimposing high-frequency signals and power, an interface circuit for power line communication that connects wiring,
A low-frequency power cutoff circuit that cuts off low-frequency power and passes high-frequency signals;
A high-frequency signal cut-off circuit connected in parallel with the low-frequency power cut-off circuit to cut off the high-frequency signal and pass the low-frequency power;
The low-frequency power cutoff circuit includes a transformer circuit of a two-terminal pair, and a capacitor connected in series to each of a primary side terminal pair and a secondary side terminal pair of the transformer circuit of the two-terminal pair,
Interface circuit for power line communication.
少なくとも1つのコイルをそれぞれ有する第1の高周波阻止回路及び第2の高周波阻止回路を含む、
請求項1記載の電力線通信用インターフェイス回路。 The high-frequency signal cutoff circuit is
A first high frequency blocking circuit and a second high frequency blocking circuit each having at least one coil;
The power line communication interface circuit according to claim 1.
直列に接続された2つのコイルをそれぞれ有する第1の高周波阻止回路及び第2の高周波阻止回路と、前記第1の高周波阻止回路の前記2つのコイルの間の接続部と、前記第2の高周波阻止回路の前記2つのコイルの間の接続部とを接続するコンデンサとを含む、
請求項1記載の電力線通信用インターフェイス回路。 The high-frequency signal cutoff circuit is
A first high-frequency blocking circuit and a second high-frequency blocking circuit each having two coils connected in series; a connection between the two coils of the first high-frequency blocking circuit; and the second high-frequency blocking circuit A capacitor connecting a connection between the two coils of the blocking circuit;
The power line communication interface circuit according to claim 1.
前記中点端子は接地端子である、
ことを特徴とする請求項1記載の電力線通信用インターフェイス回路。 The transformer circuit includes a midpoint terminal on the secondary side of the transformer,
The midpoint terminal is a ground terminal.
The power line communication interface circuit according to claim 1.
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CN112865837A (en) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 深圳市普威技术有限公司 | Communication apparatus and communication system |
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2012
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CN112865837A (en) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 深圳市普威技术有限公司 | Communication apparatus and communication system |
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