JP2020205470A - 絶縁通信用パルストランス装置、絶縁型ｄｃ／ｄｃコンバータ、ａｃ／ｄｃコンバータ、電源アダプタ及び電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】パルストランスを用いて正確に信号の送受信を行う。【解決手段】送信側巻線（ＷＴ）及び受信側巻線（ＷＲ）を有するパルストランス（ＰＴ）と、送信パルス信号（ＴＰ）の入力に応答して送信側巻線に電流を供給する送信回路（Ｔｘ）と、受信側巻線に生じた電圧に基づき送信パルス信号の受信信号として受信パルス信号（ＲＰ）を生成する受信回路（Ｒｘ）と、を備えた絶縁通信用パルストランス装置において、送信回路は、送信パルス信号の入力を受けたとき、徐々に大きさが増大するスロープ電圧を送信側巻線の両端間に印加することで、徐々に大きさが増大するスロープ電流を送信側巻線に供給する。【選択図】図４

Description

本発明は、絶縁通信用パルストランス装置、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータ、電源アダプタ及び電気機器に関する。

送信側回路と受信側回路との絶縁を保ちつつ送信側回路及び受信側回路間の通信を実現する装置として絶縁通信用パルストランス装置（以下、パルストランス装置と称する）がある。パルストランス装置は送信側巻線及び受信側巻線を備える。送信側巻線にパルス状の電圧を印加して送信側巻線に電流を供給することで受信側巻線に電圧を発生させ、受信側巻線に発生する電圧から受信信号を得ることができる。

特開２０１６−１２５１０号公報

図１６に一般的なパルストランス装置９００の構成を示す。パルストランス装置９００は送信側巻線９０１及び受信側巻線９０２を備える。図１６において、送信側巻線９０１の一端には直流電圧Ｖｃが印加され、送信側巻線９０１の他端はＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されたトランジスタ９０３のドレインに接続される。トランジスタ９０３のソースは送信側のグランドに接続される。図１６において、抵抗９０４は、送信側巻線９０１の寄生抵抗（換言すれば送信側巻線９０１の抵抗成分）を表している。

トランジスタ９０３のゲートに対し送信パルス信号を入力することでトランジスタ９０３のオン区間にて送信側巻線９０１に電流が流れると共に該電流に変化が発生し、電流の変化により受信側巻線９０２に電圧が発生する。送信側巻線９０１に流れる電流を記号“Ｉ_９０１”で表し、トランジスタ９０３のゲート信号を記号“Ｇ_９０３”で表し、受信側巻線９０２に生じる電圧を“Ｖ_９０２”で表す。

図１７は、寄生抵抗９０４が無いと仮定した場合における、パルストランス装置９００の信号波形を表している。寄生抵抗９０４が無い場合、トランジスタ９０３のオン区間（即ち送信パルス信号のハイレベル区間）の全体に亘って電流Ｉ_９０１を増大させることができるため、送信パルス信号のパルス幅と同じパルス幅を有する受信パルス信号を受信側巻線９０２に発生させることができる。

図１８は、寄生抵抗９０４の抵抗値が相応に大きい場合における、パルストランス装置９００の信号波形を表している。この場合にも、送信パルス信号の供給に伴ってトランジスタ９０３がターンオンすると電流Ｉ_９０１が増大してゆくが、寄生抵抗９０４の存在によって直ぐに電流Ｉ_９０１の増大が停止する。電流Ｉ_９０１の増大が停止すれば受信側巻線９０２に電圧は発生しない。図１８の例では、受信側巻線９０２に生じるパルス電圧のパルス幅（受信パルス信号のパルス幅に相当）が送信パルス信号のパルス幅よりも随分と小さくなっている。

このような現象は、パルストランス装置９００を半導体集積回路の形態で実現するケースなど、パルストランス装置９００の各巻線のインダクタンス値が小さく且つ寄生抵抗９０４の抵抗値が大きいケースにおいて顕著となり、図１９に示すようなサージ状の電圧しか受信側巻線９０２に発生しないこともある。

受信側回路では、受信側巻線９０２で生じる電圧信号を受信側のクロック信号に同期してラッチすることなどにより信号受信を行うが、受信側巻線９０２で生じる電圧パルスの幅が小さすぎると、信号受信を正しく行うことができないこともある。

本発明は、正確な通信の実現に寄与する絶縁通信用パルストランス装置、並びに、それを利用した絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータ、電源アダプタ及び電気機器を提供することを目的とする。

本発明に係る絶縁通信用パルストランス装置は、送信側巻線及び受信側巻線を有するパルストランスと、送信パルス信号の入力に応答して前記送信側巻線に電流を供給する送信回路と、前記受信側巻線に生じた電圧に基づき前記送信パルス信号の受信信号として受信パルス信号を生成する受信回路と、を備えた絶縁通信用パルストランス装置において、前記送信回路は、前記送信パルス信号の入力を受けたとき、徐々に大きさが増大するスロープ電圧を前記送信側巻線の両端間に印加することで、徐々に大きさが増大するスロープ電流を前記送信側巻線に供給する構成（第１の構成）である。

上記第１の構成に係る絶縁通信用パルストランス装置において、前記送信回路は、前記送信パルス信号の入力を受けたとき、所定のスロープ区間において所定の変化率で大きさが単調増加する電圧を前記スロープ電圧として前記送信側巻線の両端間に印加する構成（第２の構成）であっても良い。

上記第１又は第２の構成に係る絶縁通信用パルストランス装置において、前記送信側巻線の一端は所定の基準電位を有する基準電位点に接続され、前記送信回路は、前記送信パルス信号の入力を受けたとき、前記送信側巻線の他端の電位を徐々に上昇させてゆくことで前記スロープ電圧を前記送信側巻線の両端間に印加するスロープ電圧印加回路を有する構成（第３の構成）であっても良い。

上記第１又は第２の構成に係る絶縁通信用パルストランス装置において、前記送信側巻線の一端は所定電位を有する電位点に接続され、前記送信回路は、前記送信パルス信号の入力を受けたとき、前記送信側巻線の他端の電位を徐々に低下させてゆくことで前記スロープ電圧を前記送信側巻線の両端間に印加するスロープ電圧印加回路を有する構成（第４の構成）であっても良い。

上記第４の構成に係る絶縁通信用パルストランス装置において、前記スロープ電圧印加回路は、前記送信側巻線の他端と前記所定電位よりも低い基準電位を有する基準電位点との間に挿入された電流源と、前記送信パルス信号の入力を受けたとき、前記送信側巻線の他端から前記基準電位点に向けた前記スロープ電流を前記電流源に発生させるスロープ制御回路と、を有する構成（第５の構成）であっても良い。

本発明に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、電力用トランスの一次側及び二次側を互いに絶縁しつつ、前記電力用トランスの一次側巻線に接続されたスイッチングトランジスタをスイッチングすることにより、一次側における一次側電圧から二次側における二次側電圧を生成する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、一次側に配置され、前記スイッチングトランジスタを駆動する一次側制御回路と、二次側に配置される二次側制御回路と、前記一次側制御回路及び前記二次側制御回路間の通信を実現するパルストランス部として、上記第１〜第５の構成の何れかに係る絶縁通信用パルストランス装置と、を備えた構成（第６の構成）であっても良い。

上記第６の構成に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記パルストランス部は、前記絶縁通信用パルストランス装置を用いて、前記一次側制御回路及び前記二次側制御回路の内、一方の制御回路から他方の制御回路への一方向通信を実現する構成（第７の構成）であっても良い。

上記第６の構成に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記パルストランス部は、前記絶縁通信用パルストランス装置を２つ備え、２つの絶縁通信用パルストランス装置を用いて、前記一次側制御回路及び前記二次側制御回路間の双方向通信を実現する構成（第８の構成）であっても良い。

本発明に係るＡＣ／ＤＣコンバータは、交流電圧を全波整流する整流回路と、全波整流された電圧を平滑化することで直流電圧を生成する平滑コンデンサと、前記直流電圧としての一次側電圧から直流の二次側電圧を出力電圧として生成する、上記第６〜第８の構成の何れかに係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えた構成（第９の構成）である。

本発明に係る電源アダプタは、交流電圧を受けるプラグと、上記第９の構成に係るＡＣ／ＤＣコンバータと、前記ＡＣ／ＤＣコンバータを収容する筐体と、を備えた構成（第１０の構成）である。

本発明に係る電気機器は、上記第９の構成に係るＡＣ／ＤＣコンバータと、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧に基づき駆動される負荷と、を備えた構成（第１１の構成）である。

本発明によれば、正確な通信の実現に寄与する絶縁通信用パルストランス装置、並びに、それを利用した絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータ、電源アダプタ及び電気機器を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る通信装置の全体構成図である。 本発明の第１実施形態に係り、送信側クロック信号と受信側クロック信号との関係を示す図である。 本発明の第１実施形態に係り、送信側クロック信号と送信パルス信号との関係を示す図である。 本発明の第１実施形態に係り、送信回路の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係り、送信パルス信号、スロープ電圧、スロープ電流、及び、受信側巻線の発生電圧との関係例（第１〜第３例）を示す図である。 本発明の第１実施形態に係り、スロープ電圧印加回路の第１構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係り、スロープ電圧印加回路の内部構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係り、スロープ電圧印加回路の第２構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係り、スロープ電圧印加回路の内部構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係り、受信回路の構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係り、スロープ電圧及びスロープ電流と受信回路に関わる電圧及び信号との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るＡＣ／ＤＣコンバータの全体構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係り、ＡＣ／ＤＣコンバータに含まれるＤＣ／ＤＣコン 本発明の第４実施形態に係る電源アダプタの構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る電気機器の構成を示す図である。 一般的なパルストランス装置の構成図である。 図１６のパルストランス装置に関わる信号波形の第１例を示す図である。 図１６のパルストランス装置に関わる信号波形の第２例を示す図である。 図１６のパルストランス装置に関わる信号波形の第３例を示す図である。

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、素子又は部位等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、素子又は部位等の名称を省略又は略記することがある。例えば、後述の“Ｍ１”によって参照されるスイッチングトランジスタは（図１３参照）、スイッチングトランジスタＭ１と表記されることもあるし、トランジスタＭ１と略記されることもあり得るが、それらは全て同じものを指す。

まず、本発明の実施形態の記述にて用いられる幾つかの用語について説明を設ける。レベルとは電位のレベルを指し、任意の信号又は電圧についてハイレベルはローレベルよりも高い電位を有する。任意の信号又は電圧について、信号又は電圧がハイレベルにあるとは信号又は電圧のレベルがハイレベルにあることを意味し、信号又は電圧がローレベルにあるとは信号又は電圧のレベルがローレベルにあることを意味する。信号についてのレベルは信号レベルと表現されることがあり、電圧についてのレベルは電圧レベルと表現されることがある。任意の信号又は電圧において、ローレベルからハイレベルへの切り替わりをアップエッジと称し、ローレベルからハイレベルへの切り替わりのタイミングをアップエッジタイミングと称する。同様に、任意の信号又は電圧において、ハイレベルからローレベルへの切り替わりをダウンエッジと称し、ハイレベルからローレベルへの切り替わりのタイミングをダウンエッジタイミングと称する。

ＭＯＳＦＥＴを含むＦＥＴ（電界効果トランジスタ）として構成された任意のトランジスタについて、オン状態とは、当該トランジスタのドレイン及びソース間が導通状態となっていることを指し、オフ状態とは、当該トランジスタのドレイン及びソース間が非導通状態（遮断状態）となっていることを指す。ＦＥＴに分類されないトランジスタについても同様である。ＭＯＳＦＥＴは、特に記述無き限り、エンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴであると解して良い。ＭＯＳＦＥＴは“metal-oxide-semiconductor field-effect transistor”の略称である。ＰＷＭはパルス幅変調（Pulse Width Modulation）の略称である。

以下、任意のトランジスタについて、オン状態、オフ状態を、単に、オン、オフと表現することもある。任意のトランジスタについて、オフ状態からオン状態への切り替わりをターンオンと表現し、オン状態からオフ状態への切り替わりをターンオフと表現する。また、任意のトランジスタについて、トランジスタがオン状態となっている区間をオン区間と称することがあり、トランジスタがオフ状態となっている区間をオフ区間と称することがある。ハイレベル又はローレベルの信号レベルをとる任意の信号について、当該信号のレベルがハイレベルとなる区間をハイレベル区間と称し、当該信号のレベルがローレベルとなる区間をローレベル区間と称する。ハイレベル又はローレベルの電圧レベルをとる任意の電圧についても同様である。

＜＜第１実施形態＞＞
本発明の第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態に係る通信装置１００の全体構成図である。通信装置１００は、送信側装置１１０と、受信側装置１２０と、パルストランス装置１３０と、を備える。パルストランス装置１３０は、送信側装置１１０と受信側装置１２０との絶縁を保ったまま送信側装置１１０から受信側装置１２０への信号伝達を実現する絶縁通信用パルストランス装置であり、送信側装置１１０に接続される送信回路Ｔｘと、受信側装置１２０に接続される受信回路Ｒｘと、送信回路Ｔｘ及び受信回路Ｒｘ間に設けられるパルストランスＰＴと、を備える。パルストランスＰＴは、送信回路Ｔｘに接続される送信側巻線（送信側インダクタ）ＷＴと、受信回路Ｒｘに接続される受信側巻線（受信側インダクタ）ＷＲと、を備える。

通信装置１００は互いに絶縁された送信側回路及び受信側回路から成る。送信側装置１１０、送信回路Ｔｘ及び送信側巻線ＷＴは送信側回路に配置され、受信側装置１２０、受信回路Ｒｘ及び受信側巻線ＷＲは受信側回路に配置される。

送信側回路におけるグランドは“ＧＮＤＴ”にて参照され、受信側回路におけるグランドは“ＧＮＤＲ”にて参照される。送信側回路における電圧及び電位は、特に記述無き限り、グランドＧＮＤＴを基準とする電圧及び電位である。受信側回路における電圧及び電位は、特に記述無き限り、グランドＧＮＤＲを基準とする電圧及び電位である。送信側回路及び受信側回路の夫々において、グランドは０Ｖ（ゼロボルト）の基準電位を有する導電部（所定電位点）を指す又は基準電位そのものを指す。但し、グランドＧＮＤＴとグランドＧＮＤＲは互いに絶縁されているため、互いに異なる電位を有し得る。

送信側装置１１０から受信側装置１２０への信号伝達はパルス信号の伝達により実現される。つまり、送信側装置１１０から受信側装置１２０への信号伝達の際、送信側装置１１０は送信回路Ｔｘに対して送信パルス信号ＴＰを出力する。この送信パルス信号ＴＰがパルストランスＰＴを介して受信側回路に伝送されることで、受信回路Ｒｘにて送信パルス信号ＴＰの受信信号に相当する受信パルス信号ＲＰが得られる。受信パルス信号ＲＰは受信側装置１２０に送られる。送信パルス信号ＴＰ及び受信パルス信号ＲＰを含むパルス信号とは、ローレベルを起点にして或るパルス幅だけハイレベルとなる矩形波状の電圧信号である。

図１において、配線１４１は送信側装置１１０と送信回路Ｔｘとを接続する配線を表し、配線１４２は受信側装置１２０と受信回路Ｒｘとを接続する配線を表す。送信側装置１１０が送信回路Ｔｘに対して送信パルス信号ＴＰを出力する際、配線１４１を通じて送信パルス信号ＴＰが送信回路Ｔｘに送られる。受信回路Ｒｘから受信パルス信号ＲＰが受信側装置１２０に送られる際、配線１４２を通じて受信パルス信号ＲＰが受信側装置１２０に送られる。配線１４１にて伝搬される信号を“Ｓ_１４１”にて参照し、配線１４２にて伝搬される信号を“Ｓ_１４２”にて参照する。

送信側装置１１０には送信側クロック信号ＣＬＫＴを生成する送信側クロック信号生成回路（不図示）が設けられ、送信側装置１１０及び送信回路Ｔｘを含む送信側回路の一部は、送信側クロック信号ＣＬＫＴに同期して動作する。受信側装置１２０には受信側クロック信号ＣＬＫＲを生成する受信側クロック信号生成回路（不図示）が設けられ、受信側装置１２０及び受信回路Ｒｘを含む受信側回路の一部は、受信側クロック信号ＣＬＫＲに同期して動作する。

図２を参照し、送信側クロック信号ＣＬＫＴ及び受信側クロック信号ＣＬＫＲは、共に、信号レベルがローレベル及びハイレベル間で周期的に変化する矩形波状の信号であるが、クロック信号ＣＬＫＴ及びＣＬＫＲは同期していない。クロック信号ＣＬＫＴの周波数とクロック信号ＣＬＫＲの周波数との一致／不一致は問わない。

図３に示す如く、送信パルス信号ＴＰは、送信側クロック信号ＣＬＫＴの１クロック分だけハイレベルとなる矩形波状の信号であるとする。送信側クロック信号ＣＬＫＴの１クロック分とは、送信側クロック信号ＣＬＫＴの周期の長さ（換言すれば送信側クロック信号ＣＬＫＴの周波数の逆数分の時間長さ）を指す。配線１４１における信号Ｓ_１４１のレベルは原則としてローレベルに維持されている。１つの送信パルス信号ＴＰが送信側装置１１０から送信回路Ｔｘに出力される際、配線１４１における信号Ｓ_１４１のレベルは、送信パルス信号ＴＰのパルス幅だけハイレベルとなった後、ローレベルに戻る。

送信回路Ｔｘは、送信側装置１１０から送信パルス信号ＴＰが入力されたとき、送信パルス信号ＴＰに基づく電圧を送信側巻線ＷＴに加えることで送信側巻線ＷＴに電流を供給し、このとき、送信側巻線ＷＴに流れる電流に変化を与える。この電流の変化により受信側巻線ＷＲにて電圧が発生する。受信回路Ｒｘは、送信回路Ｔｘへの送信パルス信号ＴＰの入力に応答して受信側巻線ＷＲにて発生した電圧に基づき送信パルス信号ＴＰを受信し、受信信号を受信パルス信号ＲＰとして受信側装置１２０に送る。

送信回路Ｔｘでは、図１７〜図１９を参照して上述した事情に鑑み、送信側巻線ＷＴに対し特殊な電圧印加を行う。

図４に示す如く、送信回路Ｔｘにはスロープ電圧印加回路１５０が設けられている。スロープ電圧印加回路１５０は、グランドＧＮＤＴに接続されていると共に、所定の正の直流電圧Ｖｒｅｇの供給を受ける。直流電圧ＶｒｅｇはグランドＧＮＤＴよりも高い電位（例えば５Ｖ）を有する。直流電圧Ｖｒｅｇは送信側装置１１０から送信回路Ｔｘに提供されても良いし、送信回路Ｔｘ内で生成されるものであっても良い。スロープ電圧印加回路１５０を含む送信回路Ｔｘ内の各回路は、直流電圧Ｖｒｅｇを駆動電圧として用いて駆動して良い。尚、送信側巻線ＷＴの両端の内の一方である第１端を記号“ＥＥ１”にて参照し、他方である第２端を記号“ＥＥ２”にて参照する。また、受信側巻線ＷＲの両端間電圧を記号“Ｖ_ＷＲ”にて参照する。送信側巻線ＷＴの第１端ＥＥ１から第２端ＥＥ２に向けて流れる電流が増大するとき、電圧Ｖ_ＷＲは正の電圧値を持つとする。

スロープ電圧印加回路１５０は、配線１４１に接続されて送信パルス信号ＴＰの入力を受ける。スロープ電圧印加回路１５０は、送信パルス信号ＴＰが入力されたとき、所定のスロープ区間において徐々に大きさが増大するスロープ電圧を生成し、生成したスロープ電圧を送信側巻線ＷＴの両端間に印加することで、徐々に大きさが増大するスロープ電流を送信側巻線ＷＴに供給する（即ち送信側巻線ＷＴに流す）。ここで、送信側巻線ＷＴの第２端ＥＥ２の電位から見て第１端ＥＥ１に高い電位が生じるようスロープ電圧が印加されるものとする。このため、スロープ電流は第１端ＥＥ１から第２端ＥＥ２に向けて流れる。

図５（ａ）に、送信パルス信号ＴＰと、スロープ電圧及びスロープ電流と、受信側巻線ＷＲの発生電圧Ｖ_ＷＲとの関係の例を示す。送信パルス信号ＴＰの入力に応答し、タイミングＴ_Ａ１からタイミングＴ_Ａ２までの間においてスロープ電圧の大きさは所定の変化率にて単調増加する。タイミングＴ_Ａ１及びＴ_Ａ２間の区間がスロープ区間に相当する。スロープ電圧印加回路１５０は、タイミングＴ_Ａ１及びＴ_Ａ２間において上記スロープ電圧を送信側巻線ＷＴの両端間に印加する。このため、タイミングＴ_Ａ１及びＴ_Ａ２間においてスロープ電流の大きさも単調増加し、結果、タイミングＴ_Ａ１及びＴ_Ａ２間において受信側巻線ＷＲに継続的に正の電圧Ｖ_ＷＲが発生する。スロープ区間におけるスロープ電圧の大きさの変化率は、典型的にはスロープ区間の全体に亘って一定である。但し、その変化率は、スロープ区間の中で若干変動することがあっても良い。

図５（ａ）の例では、信号Ｓ_１４１のアップエッジタイミングがタイミングＴ_Ａ１と一致し、信号Ｓ_１４１のダウンエッジタイミングがタイミングＴ_Ａ２と一致している。即ち、信号Ｓ_１４１に重畳される送信パルス信号ＴＰのパルス幅の区間がスロープ区間と一致し、送信パルス信号ＴＰのパルス幅の区間において上述の特性を持つスロープ電圧が送信側巻線ＷＴの両端間に印加される。但し、スロープ区間の長さ（スロープ電圧を送信側巻線ＷＴの両端間に印加する区間の長さ）は、図５（ｂ）及び（ｃ）に示す如く、送信パルス信号ＴＰのパルス幅（即ち信号Ｓ_１４１のアップエッジタイミング及びダウンエッジタイミング間の長さ）よりも長くても良いし、短くても良い。

また、送信側巻線ＷＴの両端間に対するスロープ電圧の印加開始タイミング（即ちタイミングＴ_Ａ１）は、図５（ａ）〜（ｃ）の例の如く信号Ｓ_１４１のアップエッジタイミングと一致していても良いし、図５（ａ）〜（ｃ）の例とは異なるが信号Ｓ_１４１のアップエッジタイミングから若干遅れていても良い。何れにせよ、スロープ区間は、送信回路Ｔｘに対する送信パルス信号ＴＰの入力タイミング（例えば信号Ｓ_１４１のアップエッジタイミング）を基準に設定される。

タイミングＴ_Ａ１において、スロープ電圧の大きさは最小値を有し、該最小値は０Ｖであって良い。タイミングＴ_Ａ２において、スロープ電圧の大きさは最大値を有する。スロープ電圧の大きさの最大値は、直流電圧Ｖｒｅｇの電圧値（例えば５Ｖ）と一致していても良いし、直流電圧Ｖｒｅｇの電圧値より若干小さくても良い。

使用するパルストランスＰＴのインダクタンスの値と送信側巻線ＷＴの抵抗成分（図１６の抵抗９０４に対応）の値を含む定数情報を元に、送信側巻線ＷＴに流すことのできる電流の最大値が決まる。この電流の最大値と、信号受信のために受信側で必要となるパルス幅（タイミングＴ_Ａ１及びＴ_Ａ２間の長さに相当）とに基づき、上記定数情報を参照しつつスロープ電流の変化率及びスロープ電圧の変化率を適切に定めれば良い。スロープ電流の変化率により、スロープ区間における電圧Ｖ_ＷＲの大きさを制御することができる。

本実施形態によれば、受信側で必要なパルス幅を持つパルス信号を発生させることができるため、送受信間の確実なる信号伝送が可能となる。また、図１６に示した構成との比較において、送信側巻線ＷＴに流す電流の量が少なくなるため低消費電力化も図られる。尚、一般的なパルストランス装置では、多数の送信パルス信号を送信側巻線に供給し、その内、１回でも受信側で信号受信できれば良い、といった通信方法が利用されることも多い。このような通信方法と比べても本実施形態は低消費電力化に寄与する。本実施形態では、送信回路Ｔｘに対する１つの送信パルス信号ＴＰの入力で、確実に１つの受信パルス信号ＲＰを受信回路Ｒｘで得ることができるからである。

［スロープ電圧印加回路の第１構成例］
図６にスロープ電圧印加回路の第１構成例を示す。第１構成例では、図６のスロープ電圧印加回路１６０が図４のスロープ電圧印加回路１５０として用いられる。第１構成例において、送信側巻線ＷＴの第２端ＥＥ２は所定の基準電位を有する基準電位点であるグランドＧＮＤＴに接続される。スロープ電圧印加回路１６０は、送信パルス信号ＴＰの入力を受けたとき、その入力に応答して送信側巻線ＷＴの第１端ＥＥ１の電位をグランドＧＮＤＴの電位から徐々に上昇させてゆくことで上記特性を有するスロープ電圧を送信側巻線ＷＴの両端間に印加する。

このような印加が可能である限り、スロープ電圧印加回路１６０の構成は任意であるが、図７にスロープ電圧印加回路１６０の一例であるスロープ電圧印加回路１６０ａを示す。スロープ電圧印加回路１６０ａは、電流源１６１、積分コンデンサ１６２、アンプ１６３、スイッチ１６４及び制御回路１６５を備える。１以上のＭＯＳＦＥＴでスイッチ１６４を構成することができる。スイッチ１６４がオン状態であるとき、スイッチ１６４の両端間は短絡され、スイッチ１６４がオフ状態であるとき、スイッチ１６４の両端間は非導通とされる。

電流源１６１は、直流電圧Ｖｒｅｇが加わる端子とノード１６６との間に挿入され、直流電圧Ｖｒｅｇが加わる端子からノード１６６に向けて電流（例えば定電流）を流す。積分コンデンサ１６２は、ノード１６６とグランドＧＮＤＴとの間に設けられる。スイッチ１６４は積分コンデンサ１６４に並列接続される。アンプ１６３はボルテージフォロアを形成し、自身の出力端子からノード１６６における電圧（即ち積分コンデンサ１６２の充電電圧）と同じ電圧値を有する電圧を低インピーダンスで出力する。アンプ１６３の出力端子が送信側巻線ＷＴの第１端ＥＥ１に接続される。

制御回路１６５は、配線１４１に接続され、送信パルス信号ＴＰの入力有無に基づきスイッチ１６４の状態を制御する。送信パルス信号ＴＰが入力されていないとき、制御回路１６５はスイッチ１６４をオン状態とする。スイッチ１６４がオン状態であるとき、積分コンデンサ１６２の両端間は短絡されてノード１６６における電圧は０Ｖとなる。送信パルス信号ＴＰの入力を受けると、制御回路１６５は、上記のスロープ区間（即ちタイミングＴ_Ａ１及びＴ_Ａ２間の区間）においてスイッチ１６４をオフ状態とし、スロープ区間が終了するとスイッチ１６４をオン状態に戻す。

そうすると、スイッチ１６４のオフ区間と一致するスロープ区間において、ノード１６６の電圧が０Ｖから直流電圧Ｖｒｅｇに向けて所定の変化率で単調上昇してゆき、これに連動して第１端ＥＥ１の電圧（グランドＧＮＤＴから見た電位）も単調上昇してゆく。電流源１６１が供給する電流の値と積分コンデンサ１６２の静電容量値によって、スロープ電圧及びスロープ電流の変化率を定めることができる。尚、制御回路１６５は、スロープ区間外において電流源１６１のノード１６６への電流出力が停止されるよう、電流源１６１の動作を制御しても良い。

［スロープ電圧印加回路の第２構成例］
図８にスロープ電圧印加回路の第２構成例を示す。第２構成例では、図８のスロープ電圧印加回路１７０が図４のスロープ電圧印加回路１５０として用いられる。第２構成例において、送信側巻線ＷＴの第１端ＥＥ１は直流電圧Ｖｒｅｇが加わる端子に接続される。直流電圧Ｖｒｅｇが加わる端子は、グランドＧＮＤＴよりも高い電位であって且つ固定された所定電位を有する電位点に相当する。スロープ電圧印加回路１７０は、送信パルス信号ＴＰの入力を受けたとき、その入力に応答して送信側巻線ＷＴの第２端ＥＥ２の電位を直流電圧Ｖｒｅｇの電位から徐々に低下させてゆくことで上記特性を有するスロープ電圧を送信側巻線ＷＴの両端間に印加する。

このような印加が可能である限り、スロープ電圧印加回路１７０の構成は任意である。図７に示した構成を変形したものをスロープ電圧印加回路１７０に適用しても良い。この場合、ノード１６６の電圧がスロープ区間において直流電圧Ｖｒｅｇから０Ｖに向けて所定の変化率で徐々に低下してゆくように電流源１６１、積分コンデンサ１６２及びスイッチ１６４の接続関係を図７に示したものから変形した上で、アンプ１６３の出力端子を送信側巻線ＷＴの第２端ＥＥ２に接続すれば足る。

図９に示すスロープ電圧印加回路１７０ａをスロープ電圧印加回路１７０として用いることもできる。スロープ電圧印加回路１７０ａは、電流源１７１とスロープ制御回路１７２とを備える。電流源１７１は、送信側巻線ＷＴの第２端ＥＥ２とグランドＧＮＤＴとの間に挿入され、スロープ制御回路１７２の制御の下で、第２端ＥＥ２からグランドＧＮＤＴに向けて電流を流す。スロープ制御回路１７２は配線１４１に接続され、送信パルス信号ＴＰの入力に応じて電流源１７１を制御する。

スロープ制御回路１７２は、送信パルス信号ＴＰが入力されていないとき、電流源１７１の動作を停止させることで、送信側巻線ＷＴに流れる電流をゼロとする。送信パルス信号ＴＰの入力を受けると、スロープ制御回路１７２は、上記のスロープ区間（即ちタイミングＴ_Ａ１及びＴ_Ａ２間の区間）において、第２端ＥＥ２から電流源１７１を介しグランドＧＮＤＴに向けて上記特性を有するスロープ電流が流れるよう電流源１７１を制御する（つまり、スロープ電流を電流源１７１に発生させる）。スロープ区間が終了すると、スロープ制御回路１７２は、電流源１７１の動作を停止させることで、送信側巻線ＷＴに流れる電流を再びゼロとする。

スロープ区間においてスロープ電流を流す際、必然的に、電流源１７１は、第２端ＥＥ２の電位を徐々に下げてゆくように動作するため、スロープ電圧印加回路１７０に対して上述した事項は、図９のスロープ電圧印加回路１７０ａにも当てはまる。スロープ電圧印加回路１７０ａは、送信パルス信号ＴＰに基づくスロープ電圧をＶ／Ｉ変換することでスロープ電流を発生させる構成である、と言える。

［受信回路］
図１０に受信回路Ｒｘの構成例を示す。図１０の受信回路Ｒｘは、電圧検出回路１８１と同期型のＤ型フリップフロップであるＤＦＦ１８２と、を備える。

電圧検出回路１８１は、受信側巻線ＷＲに生じた電圧Ｖ_ＷＲに応じた信号Ｓ_１８１を出力する。具体的には、電圧検出回路１８１は、受信側巻線ＷＲの両端間に加わる電圧Ｖ_ＷＲを所定の閾電圧と比較し、受信側巻線ＷＲの両端間に加わる電圧Ｖ_ＷＲの大きさが所定の閾電圧以上となっている区間において（即ち所定電圧以上の電圧が受信側巻線ＷＲに生じている区間において）、信号Ｓ_１８１のレベルをハイレベルとし、それ以外の区間では信号Ｓ_１８１のレベルをローレベルとする。コンパレータ又はインバータ回路にて電圧検出回路１８１を構成することができる。信号Ｓ_１８１は、所定電圧以上の電圧が受信側巻線ＷＲに生じている区間においてハイレベルの信号レベルを持つパルス信号を含むことになる。

ＤＦＦ１８２を含む任意のＤＦＦは、Ｄ入力端子、Ｑ出力端子及びクロック入力端子を備えたラッチ回路であり、クロック入力端子への入力信号のアップエッジに同期してＤ入力端子への入力信号をラッチし、ラッチした信号であるラッチ信号をＱ出力端子から出力する。

ＤＦＦ１８２において、Ｄ入力端子には信号Ｓ_１８１が入力され、クロック入力端子には受信側クロック信号ＣＬＫＲが入力され、Ｑ出力端子からラッチ信号Ｓ_１８２が出力される。従って、ＤＦＦ１８２は、受信側クロック信号ＣＬＫＲのアップエッジタイミングにおいて信号Ｓ_１８１のレベルがハイレベルであったならば、ハイレベルの信号Ｓ_１８１をラッチして、受信側クロック信号ＣＬＫＲの次のアップエッジタイミングまでラッチ信号Ｓ_１８２をハイレベルとする。ＤＦＦ１８２は、受信側クロック信号ＣＬＫＲのアップエッジタイミングにおいて信号Ｓ_１８１のレベルがローレベルであったならば、ローレベルの信号Ｓ_１８１をラッチして、受信側クロック信号ＣＬＫＲの次のアップエッジタイミングまでラッチ信号Ｓ_１８２をローレベルとする。

図１１に、上述のスロープ電圧及びスロープ電流と受信回路Ｒｘに関わる電圧及び信号との関係を示す。スロープ電圧が送信側巻線ＷＴに供給されるスロープ区間において継続的に正の電圧Ｖ_ＷＲが受信側巻線ＷＲに発生する。発生した電圧Ｖ_ＷＲが上記の閾電圧以上となるように各種の定数が設計されているため、スロープ区間において信号Ｓ_１８１が継続的にハイレベルとなる。信号Ｓ_１８１のハイレベル区間において受信側クロック信号ＣＬＫＲにアップエッジが生じることで、ハイレベルの信号Ｓ_１８１がＤＦＦ１８２にてラッチされてＤＦＦ１８２から出力される。スロープ区間が終了することにより信号Ｓ_１８１のハイレベル区間が終了して信号Ｓ_１８１がローレベルとなった後、受信側クロック信号ＣＬＫＲにアップエッジが生じると、ローレベルの信号Ｓ_１８１がＤＦＦ１８２にてラッチされてＤＦＦ１８２から出力される。結果、１つの送信パルス信号ＴＰを送信回路Ｔｘに入力したとき、１つのパルス信号がＤＦＦ１８２から出力されることになる。ＤＦＦ１８２から出力されるパルス信号が受信パルス信号ＲＰに相当し、受信側装置１２０に送られる（図１参照）。

このように、図１０の受信回路Ｒｘは、所定電圧（閾電圧）以上の電圧が受信側巻線ＷＲに生じている区間において特定の信号レベル（ここではハイレベル）の信号を出力する電圧検出回路（１８１）と、供給される受信側クロック信号ＣＬＫＲに同期して電圧検出回路（１８１）の出力信号（Ｓ_１８１）をラッチして出力するラッチ回路（ＤＦＦ１８２）と、を有し、ラッチ回路の出力信号（Ｓ_１８２）に受信パルス信号（ＲＰ）が含まれることになる。この際、送信パルス信号ＴＰに対応する受信パルス信号ＲＰを受信回路Ｒｘで確実に生成すべく、スロープ区間は受信側クロック信号ＣＬＫＲの周期（即ち受信側クロック信号ＣＬＫＲの周波数の逆数分の時間）よりも長い時間を有していると良い。つまり、送信回路Ｔｘは、送信パルス信号ＴＰの入力を受けたとき、受信側クロック信号ＣＬＫＲの周期よりも長い区間に亘って徐々に大きさが増大するスロープ電圧を送信側巻線ＷＴの両端間に印加すると良い。

＜＜第２実施形態＞＞
本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態及び後述の第３〜第５実施形態は第１実施形態を基礎とする実施形態であり、第２〜第５実施形態において特に述べない事項に関しては、矛盾の無い限り、第１実施形態の記載が第２〜第５実施形態にも適用される。第２実施形態の記載を解釈するにあたり、第１及び第２実施形態間で矛盾する事項については第２実施形態の記載が優先されて良い（後述の第３〜第５実施形態についても同様）。矛盾の無い限り、第１〜第５実施形態の内、任意の複数の実施形態を組み合わせても良い。

第２実施形態では、パルストランス装置１３０又は通信装置１００をＡＣ／ＤＣコンバータに組み込んだ構成を説明する。

図１２は、第２実施形態に係るＡＣ／ＤＣコンバータ１の全体構成図である。ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、フィルタ２と、整流回路３と、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ４であるＤＣ／ＤＣコンバータ４と、平滑コンデンサＣ１と、出力コンデンサＣ２と、を備える。出力コンデンサＣ２はＤＣ／ＤＣコンバータ４の構成要素に含まれると解しても構わない。詳細は後述の説明から明らかとなるが、ＡＣ／ＤＣコンバータ１では、一次側電圧Ｖ_Ｐからトランスを用いスイッチング方式にて二次側電圧Ｖ_Ｓを生成する。

ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の一次側に配置された一次側回路とＡＣ／ＤＣコンバータ１の二次側に配置された二次側回路とから成り、一次側回路と二次側回路とは互いに電気的に絶縁される。尚、ＤＣ／ＤＣコンバータ４に注目した場合、上記一次側回路はＤＣ／ＤＣコンバータ４の一次側に配置された一次側回路であって、且つ、上記二次側回路はＤＣ／ＤＣコンバータ４の二次側に配置された二次側回路であると解される。フィルタ２、整流回路３及び平滑コンデンサＣ１は一次側回路に配置され、出力コンデンサＣ２は二次側回路に配置される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４は一次側回路と二次側回路に亘って配置される。

一次側回路におけるグランドは“ＧＮＤ１”にて参照され、二次側回路におけるグランドは“ＧＮＤ２”にて参照される。一次側電圧Ｖ_Ｐを含む、一次側回路における電圧は、グランドＧＮＤ１を基準とする電圧である。二次側電圧Ｖ_Ｓを含む、二次側回路における電圧は、グランドＧＮＤ２を基準とする電圧である。一次側回路及び二次側回路の夫々において、グランドは０Ｖ（ゼロボルト）の基準電位を有する導電部（所定電位点）を指す又は基準電位そのものを指す。但し、グランドＧＮＤ１とグランドＧＮＤ２は互いに絶縁されているため、互いに異なる電位を有し得る。

フィルタ２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１に入力された交流電圧Ｖ_ＡＣのノイズを除去する。交流電圧Ｖ_ＡＣは商用交流電圧であって良い。整流回路３は、フィルタ２を通じて供給された交流電圧Ｖ_ＡＣを全波整流するダイオードブリッジ回路である。平滑コンデンサＣ１は全波整流された電圧を平滑化することで直流電圧を生成する。平滑コンデンサＣ１にて生成された直流電圧は一次側電圧Ｖ_Ｐとして機能する。一次側電圧Ｖ_Ｐは一対の入力端子ＴＭ_１Ｈ及びＴＭ_１Ｌ間に加わる。詳細には、平滑コンデンサＣ１の低電位側の端子はグランドＧＮＤ１に接続されると共に入力端子ＴＭ_１Ｌに接続され、平滑コンデンサＣ１の高電位側の端子は入力端子ＴＭ_１Ｈに接続される。そして、入力端子ＴＭ_１Ｌにおける電位を基準に入力端子ＴＭ_１Ｈに一次側電圧Ｖ_Ｐが加わる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、一次側電圧Ｖ_Ｐをスイッチング方式にて電力変換（直流−直流変換）することで、所定の目標電圧Ｖ_ＴＧにて安定化された二次側電圧Ｖ_Ｓを生成する。二次側電圧Ｖ_ＳはＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧に相当し、一対の出力端子ＴＭ_２Ｈ及びＴＭ_２Ｌ間に加わる。詳細には、出力コンデンサＣ２の低電位側の端子はグランドＧＮＤ２に接続されると共に出力端子ＴＭ_２Ｌに接続され、出力コンデンサＣ２の高電位側の端子は出力端子ＴＭ_２Ｈに接続される。そして、出力端子ＴＭ_２Ｌにおける電位を基準に出力端子ＴＭ_２Ｈに二次側電圧Ｖ_Ｓが加わる。一対の入力端子ＴＭ_１Ｈ及びＴＭ_１ＬはＤＣ／ＤＣコンバータ４における入力端子対に相当すると考えて良く、一対の出力端子ＴＭ_２Ｈ及びＴＭ_２ＬはＡＣ／ＤＣコンバータ１又はＤＣ／ＤＣコンバータ４における出力端子対に相当すると考えて良い。

図１２には負荷ＬＤも示されている。負荷ＬＤは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の負荷であると考えることもできるし、ＤＣ／ＤＣコンバータ４に注目すればＤＣ／ＤＣコンバータ４の負荷であると考えることもできる。負荷ＬＤは、一対の出力端子ＴＭ_２Ｈ及びＴＭ_２Ｌに接続され、二次側電圧Ｖ_Ｓに基づき駆動する任意の負荷である。例えば、負荷ＬＤは、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、電源回路、照明機器、アナログ回路又はデジタル回路である。

図１３に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータ４の内部構成例を示す。ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、一次側巻線Ｗ１及び二次側巻線Ｗ２を有する電力用トランスであるトランスＴＲを備える。トランスＴＲにおいて、一次側巻線Ｗ１と二次側巻線Ｗ２とは電気的に絶縁されつつ互いに逆極性にて磁気結合されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４の一次側回路（換言すればＡＣ／ＤＣコンバータ１の一次側回路）には、一次側巻線Ｗ１に加えて、一次側制御回路１０と、一次側電源回路１１と、平滑コンデンサＣ１と、スイッチング素子の例としてのスイッチングトランジスタＭ１と、センス抵抗Ｒ_ＣＳと、が設けられる。ＤＣ／ＤＣコンバータ４に注目した場合、平滑コンデンサＣ１は入力コンデンサＣ１とも称される。上述したように、入力端子ＴＭ_１Ｌ及びＴＭ_１Ｈ間に入力コンデンサＣ１が設けられ、入力コンデンサＣ１の両端子間に一次側電圧Ｖ_Ｐが加わる。

スイッチングトランジスタＭ１はＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）として構成されている。一次側巻線Ｗ１の一端は入力端子ＴＭ_１Ｈに接続されて直流の一次側電圧Ｖ_Ｐを受ける。一次側巻線Ｗ１の他端はスイッチングトランジスタＭ１のドレインに接続され、スイッチングトランジスタＭ１のソースはセンス抵抗Ｒ_ＣＳを介してグランドＧＮＤ１に接続される。一次側電源回路１１は、一次側電圧Ｖ_Ｐを直流―直流変換することで所望の電圧値を有する電源電圧ＶＣＣを生成して一次側制御回路１０に供給する。一次側制御回路１０は電源電圧（駆動電圧）ＶＣＣに基づいて駆動する。

一次側制御回路１０はスイッチングトランジスタＭ１のゲートに接続され、スイッチングトランジスタＭ１のゲートに駆動信号ＤＲＶを供給することでスイッチングトランジスタＭ１をスイッチング駆動する。駆動信号ＤＲＶは、信号レベルがローレベル及びハイレベル間で切り替わる矩形波状の信号である。トランジスタＭ１のゲートにローレベル、ハイレベルの信号が供給されているとき、トランジスタＭ１は、夫々、オフ状態、オン状態となる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４の二次側回路（換言すればＡＣ／ＤＣコンバータ１の二次側回路）には、二次側巻線Ｗ２に加えて、二次側制御回路２０と、同期整流トランジスタＭ２と、ダイオードＤ２と、分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、出力コンデンサＣ２と、が設けられる。同期整流トランジスタＭ２（以下、ＳＲトランジスタＭ２と称され得る）はＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されている。ダイオードＤ２はＳＲトランジスタＭ２の寄生ダイオードである。故に、ＳＲトランジスタＭ２のソースからドレインに向かう方向を順方向としてダイオードＤ２がＳＲトランジスタＭ２に並列接続されることになる。ダイオードＤ２は寄生ダイオードとは別に設けられたダイオードであっても良い。

二次側巻線Ｗ２の一端は出力端子ＴＭ_２Ｈに接続され、故に二次側巻線Ｗ２の一端には二次側電圧Ｖ_Ｓが加わる。二次側巻線Ｗ２の他端はＳＲトランジスタＭ２のドレインに接続される。二次側巻線Ｗ２の他端での電圧（換言すればＳＲトランジスタＭ２のドレイン電圧）を“Ｖ_ＤＲ”にて表す。二次側巻線Ｗ２の他端及びＳＲトランジスタＭ２のドレイン間の接続ノードは分圧抵抗Ｒ１の一端に接続され、分圧抵抗Ｒ１の他端は分圧抵抗Ｒ２を介してグランドＧＮＤ２に接続される。このため、分圧抵抗Ｒ１及びＲ２間の接続ノードには電圧Ｖ_ＤＲの分圧である電圧Ｖ_Ａが加わる。一方、二次側電圧Ｖ_Ｓが加わる出力端子ＴＭ_２Ｈは分圧抵抗Ｒ３の一端に接続され、分圧抵抗Ｒ３の他端は分圧抵抗Ｒ４を介してグランドＧＮＤ２に接続される。このため、分圧抵抗Ｒ３及びＲ４間の接続ノードには二次側電圧Ｖ_Ｓの分圧である電圧Ｖ_Ｂが加わる。当然であるが、電圧Ｖ_ＤＲ、Ｖ_Ａ及びＶ_Ｂは、二次側電圧Ｖ_Ｓと同様にグランドＧＮＤ２を基準とする電圧である。

ＳＲトランジスタＭ２のソースはグランドＧＮＤ２に接続される。上述したように、出力端子ＴＭ_２Ｈ及びＴＭ_２Ｌ間に出力コンデンサＣ２が設けられ、故に出力コンデンサＣ２の両端子間に二次側電圧Ｖ_Ｓが加わる。

二次側制御回路２０は二次側電圧Ｖ_Ｓを電源電圧（駆動電圧）として用いて駆動する。二次側制御回路２０は、ＳＲトランジスタＭ２のゲート電圧を制御することでＳＲトランジスタＭ２のオン、オフを制御する。二次側制御回路２０は、当該制御を、電圧Ｖ_Ａに基づき又は電圧Ｖ_Ａ及びＶ_Ｂに基づき行っても良く、この際、トランジスタＭ１及びＭ２が同時にオンとならないようにＳＲトランジスタＭ２のゲート電圧を制御することができる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４において、一次側回路と二次側回路とに亘ってパルストランス部３０が設けられている。パルストランス部３０は、一次側制御回路１０及び二次側制御回路２０間の通信を実現するための通信用トランスであり、１以上のパルストランスを備えて構成される。パルストランス部３０を介した通信は絶縁形式の通信である（即ち一次側回路と二次側回路とを絶縁した状態での通信である）。制御回路１０及び２０間の通信は、制御回路１０及び２０の内の一方から他方への信号伝達のみが可能な一方向通信、又は、制御回路１０及び２０間の双方向通信である。

一次側制御回路１０は、センス抵抗Ｒ_ＣＳでの電圧降下に相当する電流センス電圧Ｖ_ＣＳに基づいて駆動信号ＤＲＶを生成することができる他、パルストランス部３０を介した二次側制御回路２０の制御の下で、駆動信号ＤＲＶを生成することもできる。

一次側制御回路１０には複数の端子が設けられており、一次側制御回路１０に設けられた複数の端子には、スイッチングトランジスタＭ１のゲートに接続される端子ＴＭ１１と、電源電圧ＶＣＣを受ける端子ＴＭ１２と、グランドＧＮＤ１に接続される端子ＴＭ１３と、電流センス電圧Ｖ_ＣＳを受ける端子ＴＭ１４と、一次側にてパルストランス部３０に接続される端子ＴＭ１５と、が含まれる。端子ＴＭ１５は２以上の端子にて構成されることもある。

二次側制御回路２０には複数の端子が設けられており、二次側制御回路２０に設けられた複数の端子には、ＳＲトランジスタＭ２のゲートに接続される端子ＴＭ２１と、二次側電圧Ｖ_Ｓを受ける端子ＴＭ２２と、グランドＧＮＤ２に接続される端子ＴＭ２３と、電圧Ｖ_Ａを受ける端子ＴＭ２４と、電圧Ｖ_Ｂを受ける端子ＴＭ２５と、二次側にてパルストランス部３０に接続される端子ＴＭ２６と、が含まれる。端子ＴＭ２６は２以上の端子にて構成されることもある。

このように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータ４では、スイッチングトランジスタＭ１をスイッチングすることにより（換言すればスイッチングトランジスタＭ１をスイッチング制御することにより）一次側電圧Ｖ_Ｐから二次側電圧Ｖ_Ｓを得ることができる。即ち、スイッチングトランジスタＭ１のオン区間において一次側巻線Ｗ１にエネルギが蓄積され、蓄積されたエネルギがスイッチングトランジスタＭ１のオフ区間にて二次側巻線Ｗ２から放出されることにより出力コンデンサＣ２が充電されて二次側電圧Ｖ_Ｓが得られる。エネルギが二次側巻線Ｗ２から放出される際にＳＲトランジスタＭ２をオンにしておくことで損失の低減が図られる。

尚、一次側電源回路１１を設ける代わりに、トランスＴＲに補助巻線を設けておき、補助巻線を含んで構成される自己電源回路にて一次側制御回路１０の電源電圧ＶＣＣが生成されるようにしても良い。

また、センス抵抗Ｒ_ＣＳを介して流れる電流を一次側電流と称し、記号“Ｉ_Ｐ”にて参照する。一次側電流Ｉ_Ｐは、入力端子ＴＭ_１Ｈから一次側巻線Ｗ１及びスイッチングトランジスタＭ１を通じてグランドＧＮＤ１へと流れる電流である。二次側回路において、グランドＧＮＤ２から二次側巻線Ｗ２を通じて出力端子ＴＭ_２Ｈへと流れる電流を二次側電流と称し、記号“Ｉ_Ｓ”にて表す。

第１実施形態に示したパルストランス装置１３０を用いてパルストランス部３０を構成することができる。

［一次側送信ケース］
一次側制御回路１０から二次側制御回路２０への信号伝達を行う一次側送信ケースを考える。一次側送信ケースにおいて、グランドＧＮＤ１、ＧＮＤ２が、夫々、グランドＧＮＤＴ、ＧＮＤＲ（図１参照）に相当し、且つ、送信側装置１１０が一次側制御回路１０に含まれると共に受信側装置１２０が二次側制御回路２０に含まれ、且つ、パルストランス装置１３０がパルストランス部３０に設けられる。この場合、一次側制御回路１０から送信パルス信号ＴＰが出力され、送信パルス信号ＴＰの受信信号である受信パルス信号ＲＰが二次側制御回路２０に入力されることになる。一次側送信ケースにおいて、一次側制御回路１０からの送信パルス信号ＴＰはパルストランス部３０におけるパルストランス装置１３０内の送信回路Ｔｘに供給され、パルストランス部３０におけるパルストランス装置１３０内の受信回路Ｒｘにて受信パルス信号ＲＰが生成されて二次側制御回路２０に送られる。

一次側送信ケースにおいて、例えば、一次側制御回路１０は、スイッチングトランジスタＭ１の状態に応じた信号を送信パルス信号ＴＰとして出力することができる。具体的には例えば、一次側制御回路１０は、図１３には示されていないフィードバック回路から二次側電圧Ｖ_Ｓに応じたフィードバック信号を受け、フィードバック信号に基づいてトランジスタＭ１のオン区間及びオフ区間を定義するスイッチング制御信号（例えばＰＷＭ信号）を生成し、スイッチング制御信号に基づいてスイッチングトランジスタＭ１をスイッチングする。この際、一次側制御回路１０は、トランジスタＭ１のターンオンタイミング及びターンオフタイミングの夫々において１つの送信パルス信号ＴＰをパルストランス部３０に出力する。

一次側送信ケースにおいて、パルストランス部３０は、一次側制御回路１０から送信パルス信号ＴＰが出力されるたびに受信パルス信号ＲＰを生成して二次側制御回路２０に送る。二次側制御回路２０は受信パルス信号ＲＰに基づいてＳＲトランジスタＭ２のオン、オフを制御することができる。このとき、二次側制御回路２０は、電圧Ｖ_Ａも参照してＳＲトランジスタＭ２のオン、オフを制御して良い。単純には例えば、電圧Ｖ_Ａも参照しつつ、トランジスタＭ１のオン区間においてＳＲトランジスタＭ２がオフ状態となるように且つトランジスタＭ１のオフ区間においてＳＲトランジスタＭ２がオン状態となるように、二次側制御回路２０は受信パルス信号ＲＰを受けるたびにＳＲトランジスタＭ２のオン／オフを切り替えることができる。このようなスイッチング制御を行う場合、１つの送信パルス信号ＴＰに対して１つの受信パルス信号ＲＰを確実に生成することが要求されるが、第１実施形態に係るパルストランス装置を用いれば、そのような要求に応えることが可能となる。

［二次側送信ケース］
二次側制御回路２０から一次側制御回路１０への信号伝達を行う二次側送信ケースを考える。二次側送信ケースにおいて、グランドＧＮＤ２、ＧＮＤ１が、夫々、グランドＧＮＤＴ、ＧＮＤＲ（図１参照）に相当し、且つ、送信側装置１１０が二次側制御回路２０に含まれると共に受信側装置１２０が一次側制御回路１０に含まれ、且つ、パルストランス装置１３０がパルストランス部３０に設けられる。この場合、二次側制御回路２０から送信パルス信号ＴＰが出力され、送信パルス信号ＴＰの受信信号である受信パルス信号ＲＰが一次側制御回路１０に入力されることになる。二次側送信ケースにおいて、二次側制御回路２０からの送信パルス信号ＴＰはパルストランス部３０におけるパルストランス装置１３０内の送信回路Ｔｘに供給され、パルストランス部３０におけるパルストランス装置１３０内の受信回路Ｒｘにて受信パルス信号ＲＰが生成されて一次側制御回路１０に送られる。

二次側送信ケースでは、二次側制御回路２０が主体となってトランジスタＭ１のスイッチング制御を行う二次側制御を実現できる。二次側制御において、二次側制御回路２０は、スイッチングトランジスタＭ１に対するスイッチング制御信号を生成することができる。具体的には、二次側制御回路２０は、二次側電圧Ｖ_Ｓに基づき（図１３では電圧Ｖ_Ｂに基づき）二次側電圧Ｖ_Ｓが所定の目標電圧Ｖ_ＴＧに一致するように、トランジスタＭ１のオン区間及びオフ区間を定義するスイッチング制御信号（例えばＰＷＭ信号）を生成し、生成したスイッチング制御信号の情報を送信パルス信号ＴＰとして出力することができる。より具体的には、二次側制御に係る二次側制御回路２０は、スイッチング制御信号にて定義されるオン区間からオフ区間への遷移タイミング及びオフ区間からオン区間への遷移タイミングの夫々において、１つずつ送信パルス信号ＴＰを出力する。

二次側送信ケースにおいて、パルストランス部３０は、二次側制御回路２０から送信パルス信号ＴＰが出力されるたびに受信パルス信号ＲＰを生成して一次側制御回路１０に送る。二次側制御が行われるとき、一次側制御回路１０は受信パルス信号ＲＰに基づいてトランジスタＭ１のオン、オフを制御することができる。即ち、受信パルス信号ＲＰを受けるたびにトランジスタＭ１の状態をオン状態及びオフ状態間で切り替えれば良い。但し、二次側制御の開始時点におけるトランジスタＭ１の状態はオフ状態であって、スイッチング制御信号にて定義されるオフ区間からオン区間への遷移タイミングに最初の送信パルス信号ＴＰが二次側制御回路２０から出力されるものとする。このようなスイッチング制御を行う場合、１つの送信パルス信号ＴＰに対して１つの受信パルス信号ＲＰを確実に生成することが要求されるが、第１実施形態に係るパルストランス装置を用いれば、そのような要求に応えることが可能となる。

二次側制御において、二次側制御回路２０は、自身が生成したスイッチング制御信号に基づき、トランジスタＭ１のオン区間においてＳＲトランジスタＭ２をオフ状態とし、トランジスタＭ１のオフ区間の全部又は一部においてＳＲトランジスタＭ２をオン状態とすれば良い。

［双方向通信］
図１３のパルストランス部３０に２つのパルストランス装置１３０を設けておいても良く、この場合、パルストランス部３０を介した制御回路１０及び２０間の双方向通信が可能となる。一方のパルストランス装置１３０を用いて一次側制御回路１０から二次側制御回路２０への信号伝達を実現し、他方のパルストランス装置１３０を用いて二次側制御回路２０から一次側制御回路１０への信号伝達を実現すれば良い。制御回路１０及び２０間の双方向通信が可能となるとき、上述の一次側送信ケースの動作を行うこともできるし、上述の二次側送信ケースの動作を行うこともできる他、制御回路１０及び２０間で任意の情報を共有できる。また、制御回路１０及び２０の何れか一方で異常が発生したとき、パルストランス部３０を介し他方に異常の発生を通知することも可能であり、必要に応じ、トランジスタＭ１のスイッチング停止等を行うこともできる。

＜＜第３実施形態＞＞
本発明の第３実施形態を説明する。ＡＣ／ＤＣコンバータ１に含まれるＤＣ／ＤＣコンバータ４として絶縁同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を上述したが、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、一次側巻線Ｗ１に加わる一次側電圧Ｖ_Ｐからスイッチング方式によりトランスＴＲの二次側において二次側電圧Ｖ_Ｓを生成する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであれば任意である。

例えば、図１３に示したＤＣ／ＤＣコンバータ４では、いわゆるローサイドアプリケーションが採用されているが、ハイサイドアプリケーションが採用されても良い。ハイサイドアプリケーションが採用されたＤＣ／ＤＣコンバータ４では、ＳＲトランジスタＭ２が出力端子ＴＭ_２Ｈ側に設けられ、二次側電圧Ｖ_Ｓが加わる出力端子ＴＭ_２ＨとトランスＴＲの二次側巻線Ｗ２との間にＳＲトランジスタＭ２が直列に挿入される。この他、本発明の主旨を損なわない形態で、二次側回路におけるＳＲトランジスタＭ２の配置位置を変更することが可能である。

また例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、ダイオード整流方式を採用したＤＣ／ＤＣコンバータ（絶縁ダイオード整流型ＤＣ／ＤＣコンバータ）であっても良い。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４において、図１３のＳＲトランジスタＭ２及び寄生ダイオードＤ２の代わりに、整流ダイオードを二次側回路に設ける。整流ダイオードは二次側巻線Ｗ２とコンデンサＣ２との間に挿入され、一次側巻線Ｗ１から二次側巻線Ｗ２に伝搬された電力を整流する。

また例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４を、フォワード方式の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータとして構成しても良く、この場合にも、同期整流方式及びダイオード整流方式の何れが採用されて良い。

＜＜第４実施形態＞＞
本発明の第４実施形態を説明する。

ＡＣ／ＤＣコンバータ１を用いて電源アダプタを構成しても良い。図１４は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１を備える電源アダプタ６２０を示す図である。電源アダプタ６２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１、プラグ６２１、筐体６２２及び出力コネクタ６２３を備え、筐体６２２内にＡＣ／ＤＣコンバータ１が収容及び配置される。プラグ６２１は図示されないコンセントから商用交流電圧Ｖ_ＡＣを受け、ＡＣ／ＤＣコンバータ１はプラグ６２１を通じて入力された商用交流電圧Ｖ_ＡＣから直流の二次側電圧Ｖ_Ｓを生成する。二次側電圧Ｖ_Ｓが、出力コネクタ６２３を通じ、図示されない任意の電気機器に供給される。電気機器としては、ノート型パーソナルコンピュータ、情報端末機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話機（スマートフォンに分類されるものを含む）、携帯オーディオプレイヤなどが例示される。

ＡＣ／ＤＣコンバータ１を備える電気機器を構成しても良い。図１５（ａ）及び（ｂ）は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１を備える電気機器６４０を示す図である。図１５（ａ）及び（ｂ）に示される電気機器６４０はディスプレイ装置であるが、電気機器６４０の種類は特に限定されず、オーディオ機器、冷蔵庫、洗濯機、掃除機など、ＡＣ／ＤＣコンバータを内蔵する機器であれば任意である。電気機器６４０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１、プラグ６４１、筐体６４２及び負荷６４３を備え、筐体６４２内にＡＣ／ＤＣコンバータ１及び負荷６４３が収容及び配置される。プラグ６４１は図示されないコンセントから商用交流電圧Ｖ_ＡＣを受け、ＡＣ／ＤＣコンバータ１はプラグ６４１を通じて入力された商用交流電圧Ｖ_ＡＣから直流の二次側電圧Ｖ_Ｓを生成する。生成された二次側電圧Ｖ_Ｓは負荷６４３に供給される。負荷６４３は図１２の負荷ＬＤに相当する。負荷６４３は、二次側電圧Ｖ_Ｓに基づいて駆動する任意の負荷であって良く、例えば、マイコンコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、電源回路、照明機器、アナログ回路又はデジタル回路である。

＜＜第５実施形態＞＞
本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態では、第１〜第４実施形態に適用可能な応用技術、変形技術などを説明する。

パルストランス装置１３０をＡＣ／ＤＣコンバータに組み込んだ例を上述したが、パルストランス装置１３０又はパルストランス装置１３０を含む通信装置１００（図１参照）を、絶縁を保ちつつ信号伝達を行う必要のある任意の装置に組み込むことができる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４をＡＣ／ＤＣコンバータ１の構成要素として用いることを上述したが、本発明は、これに限定されない。即ち例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、直流電圧を生成する任意の電圧源（例えばバッテリ）の出力電圧を一次側電圧Ｖ_Ｐとして受けて、二次側電圧Ｖ_Ｓを生成するものであっても構わない。

一次側制御回路１０、二次側制御回路２０及びパルストランス部３０を１チップの半導体基板上に集積化した半導体装置ＳＭＣ１を構成するようにしても良い。一次側制御回路１０、二次側制御回路２０及びパルストランス部３０が集積化された１チップの半導体基板が樹脂にて構成されたパッケージ（筐体）に収容されて封止されることで半導体装置ＳＭＣ１が構成される。

或いは、一次側制御回路１０を第１半導体基板上に集積化した第１チップと、二次側制御回路２０を第２半導体基板上に集積化した第２チップと、パルストランス部３０を第３半導体基板上に集積化した第３チップとを作成し、第１〜第３チップを共通のパッケージ（筐体）に収容して封止することで半導体装置ＳＭＣ２を構成しても良い。

但し、一次側制御回路１０及び二次側制御回路２０を別々の半導体装置として構成するようにしても良い。即ち、一次側制御回路１０を第１半導体基板上に集積化した第１チップを第１パッケージに収容して封止することで半導体装置ＳＭＣ３_Ａを構成し、これとは別に、二次側制御回路２０を第２半導体基板上に集積化した第２チップを第２パッケージに収容して封止することで半導体装置ＳＭＣ３_Ｂを構成しても良い。この場合、パルストランス部３０は、半導体装置ＳＭＣ３_Ａ及びＳＭＣ３_Ｂとは別に設けられたディスクリート部品であって良いが、パルストランス部３０を第３半導体基板上に集積化した第３チップを第３パッケージに収容して封止することで半導体装置ＳＭＣ３_Ｃを構成しても良い。半導体装置ＳＭ１、ＳＭＣ２及びＳＭＣ３_Ｃにおいて、既存の集積回路プロセスを利用し、パルストランスを構成することが可能である。

一次側制御回路１０が集積化された半導体装置（ＳＭ１、ＳＭＣ２又はＳＭＣ３_Ａ）に、スイッチングトランジスタＭ１が更に集積化されて含まれていても良いし、センス抵抗Ｒ_ＣＳが更に集積化されて含まれていても良い。

二次側制御回路２０が集積化された半導体装置（ＳＭ１、ＳＭＣ２又はＳＭＣ３_Ｂ）に、ＳＲトランジスタＭ２が更に集積化されて含まれていても良いし、分圧抵抗Ｒ１及びＲ２が更に集積化されて含まれていても良いし、分圧抵抗Ｒ３及びＲ４が更に集積化されて含まれていても良い。

上述の主旨を損なわない形で、任意の信号又は電圧に関して、それらのハイレベルとローレベルの関係を逆にしても良い。また、上述の主旨を損なわない形で、ＦＥＴのチャネル型を任意に変更可能である。即ち例えば、スイッチングトランジスタＭ１がＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の構成が変形されても良い。

上述の任意のトランジスタは、任意の種類のトランジスタであって良い。例えば、ＭＯＳＦＥＴとして上述された任意のトランジスタ（特に例えばスイッチングトランジスタＭ１）を、接合型ＦＥＴ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はバイポーラトランジスタに置き換えることも可能である。任意のトランジスタは第１電極、第２電極及び制御電極を有する。ＦＥＴにおいては、第１及び第２電極の内の一方がドレインで他方がソースであり且つ制御電極がゲートである。ＩＧＢＴにおいては、第１及び第２電極の内の一方がコレクタで他方がエミッタであり且つ制御電極がゲートである。ＩＧＢＴに属さないバイポーラトランジスタにおいては、第１及び第２電極の内の一方がコレクタで他方がエミッタであり且つ制御電極がベースである。

本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。

１００ 通信装置
１１０ 送信側装置
１２０ 受信側装置
１３０ パルストランス装置
Ｔｘ 送信回路
Ｒｘ 受信回路
ＰＴ パルストランス
ＷＴ 送信側巻線
ＷＲ 受信側巻線
１５０、１６０、１６０ａ、１７０、１７０ａ スロープ電圧印加回路
１ ＡＣ／ＤＣコンバータ
２ フィルタ
３ 整流回路
４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０ 一次側制御回路
２０ 二次側制御回路
３０ パルストランス部
Ｍ１ スイッチングトランジスタ
Ｍ２ 同期整流トランジスタ
ＴＲ トランス
Ｗ１ 一次側巻線
Ｗ２ 二次側巻線

Claims (11)

1. 送信側巻線及び受信側巻線を有するパルストランスと、
   送信パルス信号の入力に応答して前記送信側巻線に電流を供給する送信回路と、
   前記受信側巻線に生じた電圧に基づき前記送信パルス信号の受信信号として受信パルス信号を生成する受信回路と、を備えた絶縁通信用パルストランス装置において、
   前記送信回路は、前記送信パルス信号の入力を受けたとき、徐々に大きさが増大するスロープ電圧を前記送信側巻線の両端間に印加することで、徐々に大きさが増大するスロープ電流を前記送信側巻線に供給する
   ことを特徴とする絶縁通信用パルストランス装置。
2. 前記送信回路は、前記送信パルス信号の入力を受けたとき、所定のスロープ区間において所定の変化率で大きさが単調増加する電圧を前記スロープ電圧として前記送信側巻線の両端間に印加する
   ことを特徴とする請求項１に記載の絶縁通信用パルストランス装置。
3. 前記送信側巻線の一端は所定の基準電位を有する基準電位点に接続され、
   前記送信回路は、前記送信パルス信号の入力を受けたとき、前記送信側巻線の他端の電位を徐々に上昇させてゆくことで前記スロープ電圧を前記送信側巻線の両端間に印加するスロープ電圧印加回路を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁通信用パルストランス装置。
4. 前記送信側巻線の一端は所定電位を有する電位点に接続され、
   前記送信回路は、前記送信パルス信号の入力を受けたとき、前記送信側巻線の他端の電位を徐々に低下させてゆくことで前記スロープ電圧を前記送信側巻線の両端間に印加するスロープ電圧印加回路を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁通信用パルストランス装置。
5. 前記スロープ電圧印加回路は、前記送信側巻線の他端と前記所定電位よりも低い基準電位を有する基準電位点との間に挿入された電流源と、前記送信パルス信号の入力を受けたとき、前記送信側巻線の他端から前記基準電位点に向けた前記スロープ電流を前記電流源に発生させるスロープ制御回路と、を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の絶縁通信用パルストランス装置。
6. 電力用トランスの一次側及び二次側を互いに絶縁しつつ、前記電力用トランスの一次側巻線に接続されたスイッチングトランジスタをスイッチングすることにより、一次側における一次側電圧から二次側における二次側電圧を生成する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
   一次側に配置され、前記スイッチングトランジスタを駆動する一次側制御回路と、
   二次側に配置される二次側制御回路と、
   前記一次側制御回路及び前記二次側制御回路間の通信を実現するパルストランス部として、請求項１〜５の何れかに記載の絶縁通信用パルストランス装置と、を備えた
   ことを特徴とする絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ。
7. 前記パルストランス部は、前記絶縁通信用パルストランス装置を用いて、前記一次側制御回路及び前記二次側制御回路の内、一方の制御回路から他方の制御回路への一方向通信を実現する
   ことを特徴とする請求項６に記載の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ。
8. 前記パルストランス部は、前記絶縁通信用パルストランス装置を２つ備え、２つの絶縁通信用パルストランス装置を用いて、前記一次側制御回路及び前記二次側制御回路間の双方向通信を実現する
   ことを特徴とする請求項６に記載の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ。
9. 交流電圧を全波整流する整流回路と、
   全波整流された電圧を平滑化することで直流電圧を生成する平滑コンデンサと、
   前記直流電圧としての一次側電圧から直流の二次側電圧を出力電圧として生成する、請求項６〜８の何れかに記載の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えた
   ことを特徴とするＡＣ／ＤＣコンバータ。
10. 交流電圧を受けるプラグと、
    請求項９に記載のＡＣ／ＤＣコンバータと、
    前記ＡＣ／ＤＣコンバータを収容する筐体と、を備えた
    ことを特徴とする電源アダプタ。
11. 請求項９に記載のＡＣ／ＤＣコンバータと、
    前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧に基づき駆動される負荷と、を備えた
    ことを特徴とする電気機器。

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