JP3175904B2 - バス用直流電源装置 - Google Patents
バス用直流電源装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプロセス制御等で広く用
いられている31.25ｋｂｐｓ程度のキャリア周波数を有
する共通伝送路バスに用いて好適なバス用直流電源装置
に係り、特にバスとの直流インピーダンスを低く保持し
つつパルス信号のキャリア周波数帯域では高いインピー
ダンスを有する状態で接続する場合の信頼性向上に関す
る。
いられている31.25ｋｂｐｓ程度のキャリア周波数を有
する共通伝送路バスに用いて好適なバス用直流電源装置
に係り、特にバスとの直流インピーダンスを低く保持し
つつパルス信号のキャリア周波数帯域では高いインピー
ダンスを有する状態で接続する場合の信頼性向上に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図６は共通伝送路バスのシステム構成の
説明図である。一対の信号線Ｌ１，Ｌ２はツイストペア
と呼ばれる形式の共通伝送路バスで、その各終端には各
信号線Ｌ１，Ｌ２に終端抵抗ＲＴと接地コンデンサＣ０
を一組として二組設けられいる。そして、一方の終端の
接地コンデンサＣ０間が接地され、他方の終端の接地コ
ンデンサＣ０間は接地されていない。ここで終端に用い
られる素子の定数は、例えばＲＴを５０Ω、Ｃ０を１０
μＦとする。
説明図である。一対の信号線Ｌ１，Ｌ２はツイストペア
と呼ばれる形式の共通伝送路バスで、その各終端には各
信号線Ｌ１，Ｌ２に終端抵抗ＲＴと接地コンデンサＣ０
を一組として二組設けられいる。そして、一方の終端の
接地コンデンサＣ０間が接地され、他方の終端の接地コ
ンデンサＣ０間は接地されていない。ここで終端に用い
られる素子の定数は、例えばＲＴを５０Ω、Ｃ０を１０
μＦとする。
【０００３】通信局ＳＴはバスに複数配置されて、バス
上の信号の授受をするもので、送信部ＴＸと受信部ＲＸ
を有している。整合用インピーダンスＺDCは、通信局Ｓ
Ｔの送信局に付設されたもので、信号線Ｌ１，Ｌ２との
インピーダンス整合をとる。ここで送信局ＴＸは、通信
局ＳＴ内部に別途設けられる通信フレーム作成部からの
直列１ビット信号を入力し、この直列１ビット信号に対
応する電流信号を出力するもので、例えば本出願人の提
案にかかる特願平６−２６３８１１号明細書に開示され
た省電流型のバスインターフェイス装置を用いると、Ｈ
レベルは９ｍＡ、Ｌレベルは−９ｍＡ、非送出時の中立
レベルは０ｍＡとなる。
上の信号の授受をするもので、送信部ＴＸと受信部ＲＸ
を有している。整合用インピーダンスＺDCは、通信局Ｓ
Ｔの送信局に付設されたもので、信号線Ｌ１，Ｌ２との
インピーダンス整合をとる。ここで送信局ＴＸは、通信
局ＳＴ内部に別途設けられる通信フレーム作成部からの
直列１ビット信号を入力し、この直列１ビット信号に対
応する電流信号を出力するもので、例えば本出願人の提
案にかかる特願平６−２６３８１１号明細書に開示され
た省電流型のバスインターフェイス装置を用いると、Ｈ
レベルは９ｍＡ、Ｌレベルは−９ｍＡ、非送出時の中立
レベルは０ｍＡとなる。
【０００４】フィールド機器ＦＤは、圧力計や流量計等
の計装用センサで、信号線Ｌ１，Ｌ２を流れる直流電流
を動力に用いる電子回路を有しており、また測定値等を
信号線Ｌ１，Ｌ２を介して通信局ＳＴに伝送している。
ここでは、電子回路がバス用電源ＰＳにとっては直流負
荷ＤＣＬとして作用する。また、バス用電源ＰＳと同様
に周波数依存性インピーダンスＺACが接続されている。
の計装用センサで、信号線Ｌ１，Ｌ２を流れる直流電流
を動力に用いる電子回路を有しており、また測定値等を
信号線Ｌ１，Ｌ２を介して通信局ＳＴに伝送している。
ここでは、電子回路がバス用電源ＰＳにとっては直流負
荷ＤＣＬとして作用する。また、バス用電源ＰＳと同様
に周波数依存性インピーダンスＺACが接続されている。
【０００５】バス用電源ＰＳは、バスに所定電圧の直流
電流を供給する回路であり、周波数依存性インピーダン
スＺACを介して信号線Ｌ１，Ｌ２と接続される。ここで
周波数依存性インピーダンスＺACは、直流域では低イン
ピーダンスでバス用電源ＰＳの信号線Ｌ１，Ｌ２に対す
る電流供給を円滑に行うと共に、信号線Ｌ１，Ｌ２に流
れる信号の周波数領域では高インピーダンスでバス用電
源ＰＳを信号線Ｌ１，Ｌ２に接続する影響を低減するも
ので、例えば２０ｍＨ程度の大きな形状の出力インダク
タンスＬが直列に挿入される。
電流を供給する回路であり、周波数依存性インピーダン
スＺACを介して信号線Ｌ１，Ｌ２と接続される。ここで
周波数依存性インピーダンスＺACは、直流域では低イン
ピーダンスでバス用電源ＰＳの信号線Ｌ１，Ｌ２に対す
る電流供給を円滑に行うと共に、信号線Ｌ１，Ｌ２に流
れる信号の周波数領域では高インピーダンスでバス用電
源ＰＳを信号線Ｌ１，Ｌ２に接続する影響を低減するも
ので、例えば２０ｍＨ程度の大きな形状の出力インダク
タンスＬが直列に挿入される。
【０００６】図７はバス用電源ＰＳの一例を示す回路図
で、本発明者らにより特願平７−１１４７７号明細書で
提案したものである。図において、直流電圧供給部１０
は、パワートランスＰＴの一次巻線側ＡＣ１，ＡＣ２に
商用の交流電源を接続し、二次巻線に誘起された電流を
ダイオードＤ１，Ｄ２により整流し、平滑コンデンサＣ
１により直流化する。この一次巻線と二次巻線との巻線
比は、交流電源の電圧とバス電圧との比を考慮して定め
る。
で、本発明者らにより特願平７−１１４７７号明細書で
提案したものである。図において、直流電圧供給部１０
は、パワートランスＰＴの一次巻線側ＡＣ１，ＡＣ２に
商用の交流電源を接続し、二次巻線に誘起された電流を
ダイオードＤ１，Ｄ２により整流し、平滑コンデンサＣ
１により直流化する。この一次巻線と二次巻線との巻線
比は、交流電源の電圧とバス電圧との比を考慮して定め
る。
【０００７】基準電圧発生部２０は、直流電圧供給部１
０の平滑コンデンサＣ１と並列に接続された抵抗Ｒ１と
定電圧素子ＲＤ１を有する。ここで、定電圧素子ＲＤ１
にはゼナーダイオード等を用い、端子ｅには基準電位Ｖ
refが出力される。時定数回路ＤＬＹは、基準電圧発生
部２０の定電圧素子側端子ｅに一端が接続された時定数
抵抗Ｒ１１と、この時定数抵抗の他端に一端が接続され
た帰還コンデンサＣ１１を有し、このＣＲの時定数(Ｒ1
1・Ｃ11)-1はキャリア信号の周期（約３０μＳ）に比較
して大きく定める。
０の平滑コンデンサＣ１と並列に接続された抵抗Ｒ１と
定電圧素子ＲＤ１を有する。ここで、定電圧素子ＲＤ１
にはゼナーダイオード等を用い、端子ｅには基準電位Ｖ
refが出力される。時定数回路ＤＬＹは、基準電圧発生
部２０の定電圧素子側端子ｅに一端が接続された時定数
抵抗Ｒ１１と、この時定数抵抗の他端に一端が接続され
た帰還コンデンサＣ１１を有し、このＣＲの時定数(Ｒ1
1・Ｃ11)-1はキャリア信号の周期（約３０μＳ）に比較
して大きく定める。
【０００８】電圧電流変換器ＶＩＣは、電圧バッファ用
トランジスタＱ１１と電流検出抵抗Ｒ１２とよりなり、
直流電圧供給部１０からの直流電流を主電流バス１１と
帰還パス１２を用いて信号線Ｌ１，Ｌ２に供給するもの
で、トランジスタＱ１１により制御している。ここで
は、トランジスタＱ１１のコレクタ端子を主電流バス１
１と接続し、エミッタ端子を電流検出抵抗Ｒ１２と接続
し、しかして直流電圧供給部１０からの直流電流を電流
検出抵抗Ｒ１２に流している。ベース端子は端子ａ、即
ち抵抗Ｒ１１と帰還コンデンサＣ１１との接続点と接続
され、コレクタ端子からエミッタ端子に流れる電流を制
御している。電流検出抵抗Ｒ１２は逆電圧保護ダイオー
ドＤ３を介して信号線Ｌ１と接続されている。
トランジスタＱ１１と電流検出抵抗Ｒ１２とよりなり、
直流電圧供給部１０からの直流電流を主電流バス１１と
帰還パス１２を用いて信号線Ｌ１，Ｌ２に供給するもの
で、トランジスタＱ１１により制御している。ここで
は、トランジスタＱ１１のコレクタ端子を主電流バス１
１と接続し、エミッタ端子を電流検出抵抗Ｒ１２と接続
し、しかして直流電圧供給部１０からの直流電流を電流
検出抵抗Ｒ１２に流している。ベース端子は端子ａ、即
ち抵抗Ｒ１１と帰還コンデンサＣ１１との接続点と接続
され、コレクタ端子からエミッタ端子に流れる電流を制
御している。電流検出抵抗Ｒ１２は逆電圧保護ダイオー
ドＤ３を介して信号線Ｌ１と接続されている。
【０００９】リミット回路ＬＩＭは、トランジスタＱ１
２を有するもので、トランジスタＱ１２のコレクタ端子
を端子ａ、即ち抵抗Ｒ１１と帰還コンデンサＣ１１との
接続点と接続し、エミッタ端子を端子ｂと接続してい
る。ベース端子は、抵抗Ｒ１４を介して主電流バス１１
と接続され、抵抗Ｒ１３を介してトランジスタＱ１１の
エミッタ端子と接続されている。そして、供給電流ＩDC
による電流検出抵抗Ｒ１２の両端電位差がトランジスタ
Ｑ１２をオンさせる値に到達すると、トランジスタＱ１
２のコレクタ電流によりトランジスタＱ１１のベース電
圧を制限する。
２を有するもので、トランジスタＱ１２のコレクタ端子
を端子ａ、即ち抵抗Ｒ１１と帰還コンデンサＣ１１との
接続点と接続し、エミッタ端子を端子ｂと接続してい
る。ベース端子は、抵抗Ｒ１４を介して主電流バス１１
と接続され、抵抗Ｒ１３を介してトランジスタＱ１１の
エミッタ端子と接続されている。そして、供給電流ＩDC
による電流検出抵抗Ｒ１２の両端電位差がトランジスタ
Ｑ１２をオンさせる値に到達すると、トランジスタＱ１
２のコレクタ電流によりトランジスタＱ１１のベース電
圧を制限する。
【００１０】このように構成された装置の動作を次に説
明する。まず、定常状態では端子ｅの基準電位Ｖrefに
対応する供給電流ＩDCが電流検出抵抗Ｒ１２を介して信
号線Ｌ１に供給されている。この供給電流ＩDCに対応す
る電圧信号が電圧電流変換器ＶＩＣの端子ａ，ｂ間の電
位差ΔＶabとして帰還コンデンサＣ１１に帰還される。
そして、帰還コンデンサＣ１１に蓄電されている電荷電
位は基準電位Ｖrefを反映するものとなり、端子ａの電
位Ｖａはそのまま維持される。
明する。まず、定常状態では端子ｅの基準電位Ｖrefに
対応する供給電流ＩDCが電流検出抵抗Ｒ１２を介して信
号線Ｌ１に供給されている。この供給電流ＩDCに対応す
る電圧信号が電圧電流変換器ＶＩＣの端子ａ，ｂ間の電
位差ΔＶabとして帰還コンデンサＣ１１に帰還される。
そして、帰還コンデンサＣ１１に蓄電されている電荷電
位は基準電位Ｖrefを反映するものとなり、端子ａの電
位Ｖａはそのまま維持される。
【００１１】次に、バスに流れるパルス電流の影響につ
いて述べる。パルス電流は、前述したようにＨ，Ｌレベ
ルの繰り返し信号であって、Ｈ，Ｌレベルの電流値の平
均をゼロｍＡに選定してある。そこで、例えばバスにＨ
レベルの信号が流れている時点について考えると、電流
検出抵抗Ｒ１２を流れる供給電流ＩDCもＩDC＋ΔＩDCに
増大したと仮定する。すると、端子ｂの電位Ｖbは供給
電流の増加分だけ低下してＶb−ΔＶbとなる。すると、
帰還コンデンサＣ１１に蓄電されている電荷量は、電位
Ｖbの低下により印加される電位差が実質的に増大する
が、抵抗Ｒ１１を介して基準電圧発生部２０より帰還コ
ンデンサＣ１１に給電されるので応答が間に合わず、端
子ａの電位ＶａがＶａ−ΔＶbだけ低下する。そこで、
電圧電流変換器ＶＩＣの供給電流も減少して従前の供給
電流ＩDCに戻る。そして、次の半周期後にはＬレベルに
なるので、上述の事情は逆になるから、結局電流検出抵
抗Ｒ１２を流れる供給電流ＩDCもパルス電流の有無にか
かわらず一定に保持される。また、信号線Ｌ２から帰還
コンデンサＣ１１に給電されることもないから、パルス
電流を送信する局からみて、バス用電源ＰＳの存在は実
質的に影響を受けないことになる。
いて述べる。パルス電流は、前述したようにＨ，Ｌレベ
ルの繰り返し信号であって、Ｈ，Ｌレベルの電流値の平
均をゼロｍＡに選定してある。そこで、例えばバスにＨ
レベルの信号が流れている時点について考えると、電流
検出抵抗Ｒ１２を流れる供給電流ＩDCもＩDC＋ΔＩDCに
増大したと仮定する。すると、端子ｂの電位Ｖbは供給
電流の増加分だけ低下してＶb−ΔＶbとなる。すると、
帰還コンデンサＣ１１に蓄電されている電荷量は、電位
Ｖbの低下により印加される電位差が実質的に増大する
が、抵抗Ｒ１１を介して基準電圧発生部２０より帰還コ
ンデンサＣ１１に給電されるので応答が間に合わず、端
子ａの電位ＶａがＶａ−ΔＶbだけ低下する。そこで、
電圧電流変換器ＶＩＣの供給電流も減少して従前の供給
電流ＩDCに戻る。そして、次の半周期後にはＬレベルに
なるので、上述の事情は逆になるから、結局電流検出抵
抗Ｒ１２を流れる供給電流ＩDCもパルス電流の有無にか
かわらず一定に保持される。また、信号線Ｌ２から帰還
コンデンサＣ１１に給電されることもないから、パルス
電流を送信する局からみて、バス用電源ＰＳの存在は実
質的に影響を受けないことになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図７のような
構成において、トランジスタＱ１１が故障して短絡する
場合を考えると、帰還コンデンサＣ１１による帰還制御
が行えなくなり、パルス電流を送信する局からみて、バ
ス用電源ＰＳの電流検出抵抗Ｒ１２の存在が実質的に重
い負荷として作用して、パルス信号の伝送に障害となる
という課題があった。本発明は上記課題を解決したもの
で、バス用電源ＰＳのトランジスタに故障が発生しても
信号線を用いた通信局ＳＴの通信が障害されない小型の
バス用直流電源装置を提供することを目的とする。
構成において、トランジスタＱ１１が故障して短絡する
場合を考えると、帰還コンデンサＣ１１による帰還制御
が行えなくなり、パルス電流を送信する局からみて、バ
ス用電源ＰＳの電流検出抵抗Ｒ１２の存在が実質的に重
い負荷として作用して、パルス信号の伝送に障害となる
という課題があった。本発明は上記課題を解決したもの
で、バス用電源ＰＳのトランジスタに故障が発生しても
信号線を用いた通信局ＳＴの通信が障害されない小型の
バス用直流電源装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、一方の信号線に接続された終端抵抗ＲＴ１
とコンデンサＣ０を介して他方の信号線と接続される当
該一対の信号線Ｌ１，Ｌ２と、この一対の信号線に接続
されて所定周期の信号を送信する送信局ＳＴとを備える
バスシステムに所定電圧ＶBUSの直流電流を供給するバ
ス用直流電源装置であって、次の構成としたものであ
る。
る本発明は、一方の信号線に接続された終端抵抗ＲＴ１
とコンデンサＣ０を介して他方の信号線と接続される当
該一対の信号線Ｌ１，Ｌ２と、この一対の信号線に接続
されて所定周期の信号を送信する送信局ＳＴとを備える
バスシステムに所定電圧ＶBUSの直流電流を供給するバ
ス用直流電源装置であって、次の構成としたものであ
る。
【００１４】前記バス用電源は、所定の直流電圧を供給
する直流電圧供給部１０と、この直流電圧供給部から供
給される直流電圧を用いて中間の直流電流を出力すると
共に、この出力電流の値は第１の制御入力電圧により制
御される第１の電圧バッファＱ１１と、この第１の電圧
バッファの出力電流に応じる中間の出力電圧を発生する
第１の出力電流検出部Ｒ１２と、この第１の出力電流検
出部の出力電圧を、前記信号の周期に比較して大きく定
められた時定数の時定数回路で遅延させると共に、この
遅延された前記中間出力電圧と基準電圧Ｖrefとを比較
して、誤差電圧を小さくする前記第１の制御入力電圧を
前記第１の電圧バッファに送る第１の時定数回路３０
と、この直流電圧供給部から供給される中間の直流電流
を用いて前記一対の信号線に出力すると共に、この出力
電流の値は第２の制御入力電圧により制御される第２の
電圧バッファＱ２１と、この第２の電圧バッファの出力
電流に応じる出力電圧を発生する第２の出力電流検出部
Ｒ２２と、この第２の出力電流検出部の出力電圧を、前
記信号の周期に比較して大きく定められた時定数の時定
数回路で遅延させると共に、この遅延された前記中間出
力電圧と基準電圧Ｖrefとを比較して、誤差電圧を小さ
くする第２の制御入力電圧を前記第２の電圧バッファに
送る第２の時定数回路６０とを有することを特徴として
いる。
する直流電圧供給部１０と、この直流電圧供給部から供
給される直流電圧を用いて中間の直流電流を出力すると
共に、この出力電流の値は第１の制御入力電圧により制
御される第１の電圧バッファＱ１１と、この第１の電圧
バッファの出力電流に応じる中間の出力電圧を発生する
第１の出力電流検出部Ｒ１２と、この第１の出力電流検
出部の出力電圧を、前記信号の周期に比較して大きく定
められた時定数の時定数回路で遅延させると共に、この
遅延された前記中間出力電圧と基準電圧Ｖrefとを比較
して、誤差電圧を小さくする前記第１の制御入力電圧を
前記第１の電圧バッファに送る第１の時定数回路３０
と、この直流電圧供給部から供給される中間の直流電流
を用いて前記一対の信号線に出力すると共に、この出力
電流の値は第２の制御入力電圧により制御される第２の
電圧バッファＱ２１と、この第２の電圧バッファの出力
電流に応じる出力電圧を発生する第２の出力電流検出部
Ｒ２２と、この第２の出力電流検出部の出力電圧を、前
記信号の周期に比較して大きく定められた時定数の時定
数回路で遅延させると共に、この遅延された前記中間出
力電圧と基準電圧Ｖrefとを比較して、誤差電圧を小さ
くする第２の制御入力電圧を前記第２の電圧バッファに
送る第２の時定数回路６０とを有することを特徴として
いる。
【００１５】
【作用】バス用電源は一対の信号線Ｌ１，Ｌ２にバス電
圧を与えるが、ここでは制御入力電圧により出力電流が
制御される電圧バッファを二段カスケードに接続してを
供給する。出力電流検出部は、電圧バッファの出力電流
に対応する電圧信号を出力し、時定数回路に送る。電圧
バッファに送る制御入力電圧は時定数回路により帰還量
の調整を受けて、基準電圧との差異が小さくなるように
制御入力電圧が定められる。時定数回路は周波数依存性
を有するので、キャリア周波数等の高周波数帯域に対し
ては帰還が強く作用して、定電流源としての性格を強
し、低周波数帯域に対しては帰還が弱く作用して、電圧
バッファとしての性格を強くする。これにより、電圧バ
ッファと時定数回路を含む帰還回路は、周波数依存性イ
ンピーダンスＺACの働きをする。また、第１時定数回路
３０と第１電圧バファＱ１１並びに第２時定数回路６０
と第２電圧バッファＱ２２の二段直列構成としているの
で、若し第１電圧電流変換器４０又は第２電圧電流変換
器７０で短絡モードの故障が発生しても、バス上の信号
の影響を与えない。
圧を与えるが、ここでは制御入力電圧により出力電流が
制御される電圧バッファを二段カスケードに接続してを
供給する。出力電流検出部は、電圧バッファの出力電流
に対応する電圧信号を出力し、時定数回路に送る。電圧
バッファに送る制御入力電圧は時定数回路により帰還量
の調整を受けて、基準電圧との差異が小さくなるように
制御入力電圧が定められる。時定数回路は周波数依存性
を有するので、キャリア周波数等の高周波数帯域に対し
ては帰還が強く作用して、定電流源としての性格を強
し、低周波数帯域に対しては帰還が弱く作用して、電圧
バッファとしての性格を強くする。これにより、電圧バ
ッファと時定数回路を含む帰還回路は、周波数依存性イ
ンピーダンスＺACの働きをする。また、第１時定数回路
３０と第１電圧バファＱ１１並びに第２時定数回路６０
と第２電圧バッファＱ２２の二段直列構成としているの
で、若し第１電圧電流変換器４０又は第２電圧電流変換
器７０で短絡モードの故障が発生しても、バス上の信号
の影響を与えない。
【００１６】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示すバス用直流電
源装置の構成ブロック図である。尚、図１において前記
図７と同一作用をするものには同一符号を付して説明を
省略する。ここでは、図７の時定数回路ＤＬＹを第１時
定数回路３０、電圧電流変換器ＶＩＣを第１電圧電流変
換器４０、リミット回路ＬＩＭを第１リミット回路５０
で表している。本発明においては、第１時定数回路３
０、第１電圧電流変換器４０並びに第１リミット回路５
０を第１段目とすると、この第１段目と同等の回路であ
る第２時定数回路６０、第２電圧電流変換器７０並びに
第２リミット回路８０を第２段目として直列接続した点
を特徴としている。
源装置の構成ブロック図である。尚、図１において前記
図７と同一作用をするものには同一符号を付して説明を
省略する。ここでは、図７の時定数回路ＤＬＹを第１時
定数回路３０、電圧電流変換器ＶＩＣを第１電圧電流変
換器４０、リミット回路ＬＩＭを第１リミット回路５０
で表している。本発明においては、第１時定数回路３
０、第１電圧電流変換器４０並びに第１リミット回路５
０を第１段目とすると、この第１段目と同等の回路であ
る第２時定数回路６０、第２電圧電流変換器７０並びに
第２リミット回路８０を第２段目として直列接続した点
を特徴としている。
【００１７】第２時定数回路６０は、基準電圧発生部２
０の定電圧素子側端子ｅに一端が接続された時定数抵抗
Ｒ２１と、この時定数抵抗の他端に一端が接続された帰
還コンデンサＣ２１を有し、このＣＲの時定数(Ｒ21・Ｃ
21)-1はキャリア信号の周期（約３０μＳ）に比較して
大きく定める。
０の定電圧素子側端子ｅに一端が接続された時定数抵抗
Ｒ２１と、この時定数抵抗の他端に一端が接続された帰
還コンデンサＣ２１を有し、このＣＲの時定数(Ｒ21・Ｃ
21)-1はキャリア信号の周期（約３０μＳ）に比較して
大きく定める。
【００１８】第２電圧電流変換器７０は、電圧バッファ
用トランジスタＱ２１と電流検出抵抗Ｒ２２とよりな
り、電流検出抵抗Ｒ１２の出力端子Ｊ１（端子ｂと同一
電位になっている）からの直流電流を、主電流バス２１
と帰還パス１２を用いて信号線Ｌ１，Ｌ２に供給するも
ので、トランジスタＱ２１により制御している。ここで
は、トランジスタＱ２１のコレクタ端子を主電流バス２
１と接続し、エミッタ端子を電流検出抵抗Ｒ２２と接続
し、しかして直流電圧供給部１０からの直流電流を電流
検出抵抗Ｒ２２に流している。ベース端子は端子ｇ、即
ち抵抗Ｒ２１と帰還コンデンサＣ２１との接続点と接続
され、コレクタ端子からエミッタ端子に流れる電流を制
御している。電流検出抵抗Ｒ２２は出力端子Ｌ１を介し
て、逆電圧保護ダイオードＤ３と接続された信号線Ｌ１
と接続されている。
用トランジスタＱ２１と電流検出抵抗Ｒ２２とよりな
り、電流検出抵抗Ｒ１２の出力端子Ｊ１（端子ｂと同一
電位になっている）からの直流電流を、主電流バス２１
と帰還パス１２を用いて信号線Ｌ１，Ｌ２に供給するも
ので、トランジスタＱ２１により制御している。ここで
は、トランジスタＱ２１のコレクタ端子を主電流バス２
１と接続し、エミッタ端子を電流検出抵抗Ｒ２２と接続
し、しかして直流電圧供給部１０からの直流電流を電流
検出抵抗Ｒ２２に流している。ベース端子は端子ｇ、即
ち抵抗Ｒ２１と帰還コンデンサＣ２１との接続点と接続
され、コレクタ端子からエミッタ端子に流れる電流を制
御している。電流検出抵抗Ｒ２２は出力端子Ｌ１を介し
て、逆電圧保護ダイオードＤ３と接続された信号線Ｌ１
と接続されている。
【００１９】第２リミット回路８０は、トランジスタＱ
２２を有するもので、トランジスタＱ２２のコレクタ端
子を端子ｇ、即ち抵抗Ｒ２１と帰還コンデンサＣ２１と
の接続点と接続し、エミッタ端子を端子ｈ（出力端子Ｌ
１と同一電位である）と接続している。ベース端子は、
抵抗Ｒ２４を介して直流電圧供給部１０と接続された主
電流バス１１と接続され、抵抗Ｒ２３を介してトランジ
スタＱ２１のエミッタ端子と接続されている。そして、
供給電流ＩDC2による電流検出抵抗Ｒ２２の両端電位差
がトランジスタＱ２２をオンさせる値に到達すると、ト
ランジスタＱ２２のコレクタ電流によりトランジスタＱ
２１のベース電圧を制限する。
２２を有するもので、トランジスタＱ２２のコレクタ端
子を端子ｇ、即ち抵抗Ｒ２１と帰還コンデンサＣ２１と
の接続点と接続し、エミッタ端子を端子ｈ（出力端子Ｌ
１と同一電位である）と接続している。ベース端子は、
抵抗Ｒ２４を介して直流電圧供給部１０と接続された主
電流バス１１と接続され、抵抗Ｒ２３を介してトランジ
スタＱ２１のエミッタ端子と接続されている。そして、
供給電流ＩDC2による電流検出抵抗Ｒ２２の両端電位差
がトランジスタＱ２２をオンさせる値に到達すると、ト
ランジスタＱ２２のコレクタ電流によりトランジスタＱ
２１のベース電圧を制限する。
【００２０】このように構成された装置の動作を次に説
明する。まず、定常状態では端子ｅの基準電位Ｖrefに
対応する供給電流ＩDCが電流検出抵抗Ｒ１２と電流検出
抵抗Ｒ２２を介して信号線Ｌ１に供給されている。この
供給電流ＩDCに対応する電圧信号が、電流検出抵抗Ｒ１
２については第１電圧電流変換器４０の端子ａ，ｂ間の
電位差ΔＶabとして帰還コンデンサＣ２１に帰還され
る。そして、帰還コンデンサＣ２１に蓄電されている電
荷電位は基準電位Ｖrefを反映するものとなり、端子ａ
の電位Ｖａはそのまま維持される。同様にして、電流検
出抵抗Ｒ２２については第２電圧電流変換器７０の端子
ｇ，ｈ間の電位差ΔＶghとして帰還コンデンサＣ２１に
帰還される。そして、帰還コンデンサＣ２１に蓄電され
ている電荷電位は端子電位ＶJ1を反映するものとなり、
端子ｇの電位Ｖｇはそのまま維持される。トランジスタ
Ｑ１１，Ｑ２１がいずれも正常の場合は、トランジスタ
Ｑ２１は常時オン状態となり実質的には待機状態にあ
る。
明する。まず、定常状態では端子ｅの基準電位Ｖrefに
対応する供給電流ＩDCが電流検出抵抗Ｒ１２と電流検出
抵抗Ｒ２２を介して信号線Ｌ１に供給されている。この
供給電流ＩDCに対応する電圧信号が、電流検出抵抗Ｒ１
２については第１電圧電流変換器４０の端子ａ，ｂ間の
電位差ΔＶabとして帰還コンデンサＣ２１に帰還され
る。そして、帰還コンデンサＣ２１に蓄電されている電
荷電位は基準電位Ｖrefを反映するものとなり、端子ａ
の電位Ｖａはそのまま維持される。同様にして、電流検
出抵抗Ｒ２２については第２電圧電流変換器７０の端子
ｇ，ｈ間の電位差ΔＶghとして帰還コンデンサＣ２１に
帰還される。そして、帰還コンデンサＣ２１に蓄電され
ている電荷電位は端子電位ＶJ1を反映するものとなり、
端子ｇの電位Ｖｇはそのまま維持される。トランジスタ
Ｑ１１，Ｑ２１がいずれも正常の場合は、トランジスタ
Ｑ２１は常時オン状態となり実質的には待機状態にあ
る。
【００２１】図２は図１の装置の動作を説明する波形図
で、（Ａ）は信号線Ｌ１，Ｌ２間の電位差ＶL1,L2（＝
ＶBUS）、（Ｂ）はバス用電源ＰＳの供給するバス電流
ＩDC、（Ｃ）は端子Ｊ１と信号線Ｌ２間の電位差Ｖ
J1,L2、（Ｄ）は通信局ＳＴに流れる電流ＩSTである。
ここでは、通信局ＳＴが全振幅１５ｍＡで約６ｋＨｚの
交流信号を信号線に流すと共に、直流電流として１２ｍ
Ａ程度を消費している。また基準電圧発生部２０の設定
電圧Ｖrefは２２Ｖになっている。時刻Ｔ０（１ｍＳ）
で信号線Ｌ１，Ｌ２間に別の局ＳＴ、若しくはフィール
ド機器ＦＤが接続され、時刻Ｔ１（３ｍＳ）で平衡状態
に到達する。接続された機器の直流消費電流は４０ｍＡ
である。尚、ここで交流信号を６ｋＨｚとしたのは、キ
ャリア周波数である３２ｋＨｚで表すと交流波形が図面
の時間軸との関係で見にくくなるので、周波数を低くし
て描いたものである。
で、（Ａ）は信号線Ｌ１，Ｌ２間の電位差ＶL1,L2（＝
ＶBUS）、（Ｂ）はバス用電源ＰＳの供給するバス電流
ＩDC、（Ｃ）は端子Ｊ１と信号線Ｌ２間の電位差Ｖ
J1,L2、（Ｄ）は通信局ＳＴに流れる電流ＩSTである。
ここでは、通信局ＳＴが全振幅１５ｍＡで約６ｋＨｚの
交流信号を信号線に流すと共に、直流電流として１２ｍ
Ａ程度を消費している。また基準電圧発生部２０の設定
電圧Ｖrefは２２Ｖになっている。時刻Ｔ０（１ｍＳ）
で信号線Ｌ１，Ｌ２間に別の局ＳＴ、若しくはフィール
ド機器ＦＤが接続され、時刻Ｔ１（３ｍＳ）で平衡状態
に到達する。接続された機器の直流消費電流は４０ｍＡ
である。尚、ここで交流信号を６ｋＨｚとしたのは、キ
ャリア周波数である３２ｋＨｚで表すと交流波形が図面
の時間軸との関係で見にくくなるので、周波数を低くし
て描いたものである。
【００２２】まず、通信局ＳＴ単独状態の時刻Ｔ０以前
では、信号線Ｌ１，Ｌ２間の電位差ＶL1,L2は２０Ｖ
で、通信局ＳＴによる６ｋＨｚの交流信号が全振幅１Ｖ
として重畳している。端子Ｊ１と信号線Ｌ２間の電位差
ＶJ1,L2も直流２１Ｖに、通信局ＳＴによる６ｋＨｚの
交流信号が全振幅１Ｖとして重畳している。この時バス
電流ＩDCは１２ｍＡである。バス用電源ＰＳに設けられ
た時定数回路と電圧電流変換器の作用で、通信局ＳＴの
出力する交流信号の影響は低減されている。
では、信号線Ｌ１，Ｌ２間の電位差ＶL1,L2は２０Ｖ
で、通信局ＳＴによる６ｋＨｚの交流信号が全振幅１Ｖ
として重畳している。端子Ｊ１と信号線Ｌ２間の電位差
ＶJ1,L2も直流２１Ｖに、通信局ＳＴによる６ｋＨｚの
交流信号が全振幅１Ｖとして重畳している。この時バス
電流ＩDCは１２ｍＡである。バス用電源ＰＳに設けられ
た時定数回路と電圧電流変換器の作用で、通信局ＳＴの
出力する交流信号の影響は低減されている。
【００２３】そして、別の機器が接続されると、時刻Ｔ
２以降の平衡状態では、信号線Ｌ１，Ｌ２間の電位差Ｖ
L1,L2は18.5Ｖに低下する。端子Ｊ１と信号線Ｌ２間の
電位差ＶJ1,L2も直流20.5Ｖに低下する。他方、バス電
流ＩDCは５２ｍＡに増加して、接続された機器の電力需
要をまかなう。通信局ＳＴに流れる電流ＩSTには、バス
電流ＩDCと通信局ＳＴの出力する交流信号とが重畳して
いる。尚、バスについては交流信号を出力するためには
バス権を有することが必要なので、通信局ＳＴの送信中
は接続された別の機器は交流信号を送信することができ
ない。また、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までは、各信号とも
に遷移状態にある。
２以降の平衡状態では、信号線Ｌ１，Ｌ２間の電位差Ｖ
L1,L2は18.5Ｖに低下する。端子Ｊ１と信号線Ｌ２間の
電位差ＶJ1,L2も直流20.5Ｖに低下する。他方、バス電
流ＩDCは５２ｍＡに増加して、接続された機器の電力需
要をまかなう。通信局ＳＴに流れる電流ＩSTには、バス
電流ＩDCと通信局ＳＴの出力する交流信号とが重畳して
いる。尚、バスについては交流信号を出力するためには
バス権を有することが必要なので、通信局ＳＴの送信中
は接続された別の機器は交流信号を送信することができ
ない。また、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までは、各信号とも
に遷移状態にある。
【００２４】図３はトランジスタＱ１１に短絡モードの
故障が発生した場合の波形図で、（Ａ）〜（Ｄ）は図２
と同様である。トランジスタＱ１１が短絡故障している
ので、端子Ｊ１と信号線Ｌ２間の電位差ＶJ1,L2は直流
２４Ｖに上昇すると共に、通信局ＳＴによる６ｋＨｚの
交流信号が消えている。しかし、トランジスタＱ２１が
有効に動作して、信号線Ｌ１，Ｌ２間の電位差ＶL1,L2
は20.5Ｖで、通信局ＳＴによる６ｋＨｚの交流信号が全
振幅１Ｖとして重畳している。このように、トランジス
タＱ１１が短絡モードの故障をしても、信号線Ｌ１，Ｌ
２における通信に影響を与えないという効果がある。
故障が発生した場合の波形図で、（Ａ）〜（Ｄ）は図２
と同様である。トランジスタＱ１１が短絡故障している
ので、端子Ｊ１と信号線Ｌ２間の電位差ＶJ1,L2は直流
２４Ｖに上昇すると共に、通信局ＳＴによる６ｋＨｚの
交流信号が消えている。しかし、トランジスタＱ２１が
有効に動作して、信号線Ｌ１，Ｌ２間の電位差ＶL1,L2
は20.5Ｖで、通信局ＳＴによる６ｋＨｚの交流信号が全
振幅１Ｖとして重畳している。このように、トランジス
タＱ１１が短絡モードの故障をしても、信号線Ｌ１，Ｌ
２における通信に影響を与えないという効果がある。
【００２５】図４は本発明のバス用電源ＰＳを二台並列
に信号線Ｌ１，Ｌ２に接続した場合の構成図である。図
５は図４の装置の動作を説明する波形図で、（Ａ）は信
号線Ｌ１，Ｌ２間の電位差ＶL1,L2、（Ｂ）はバス用電
源ＰＳ１の供給するバス電流ＩPS1、（Ｄ）は通信局Ｓ
Ｔに流れる電流ＩST、（Ｅ）はバス用電源ＰＳ２の供給
するバス電流ＩPS2、（Ｆ）はバス用電源ＰＳ１の出力
電圧ＶPS1、（Ｇ）はバス用電源ＰＳ２の出力電圧ＶPS2
である。
に信号線Ｌ１，Ｌ２に接続した場合の構成図である。図
５は図４の装置の動作を説明する波形図で、（Ａ）は信
号線Ｌ１，Ｌ２間の電位差ＶL1,L2、（Ｂ）はバス用電
源ＰＳ１の供給するバス電流ＩPS1、（Ｄ）は通信局Ｓ
Ｔに流れる電流ＩST、（Ｅ）はバス用電源ＰＳ２の供給
するバス電流ＩPS2、（Ｆ）はバス用電源ＰＳ１の出力
電圧ＶPS1、（Ｇ）はバス用電源ＰＳ２の出力電圧ＶPS2
である。
【００２６】時刻Ｔ０（１ｍＳ）で信号線Ｌ１，Ｌ２間
に別の局ＳＴ、若しくはフィールド機器ＦＤが接続さ
れ、時刻Ｔ１（３ｍＳ）で平衡状態に到達する。ダイオ
ードＤ３が有効に作用して、時刻Ｔ０以前の軽負荷状態
では、バス用電源ＰＳ１が負荷電流の大部分を担当する
のでバス電流ＩPS1が１２ｍＡとなり、バス用電源ＰＳ
２のバス電流ＩPS2は０ｍＡとなる。これに対応して、
バス用電源ＰＳ１の出力電圧ＶPS1は直流２１Ｖで、通
信局ＳＴによる６ｋＨｚの交流信号が全振幅１Ｖとして
重畳している。他方、バス用電源ＰＳ２の出力電圧Ｖ
PS2は２０Ｖとバス用電源ＰＳ１の出力電圧ＶPS1に比較
して低く設定されているので、ダイオードＤ３が作用し
て通信局ＳＴによる交流信号の影響が現れていない。
に別の局ＳＴ、若しくはフィールド機器ＦＤが接続さ
れ、時刻Ｔ１（３ｍＳ）で平衡状態に到達する。ダイオ
ードＤ３が有効に作用して、時刻Ｔ０以前の軽負荷状態
では、バス用電源ＰＳ１が負荷電流の大部分を担当する
のでバス電流ＩPS1が１２ｍＡとなり、バス用電源ＰＳ
２のバス電流ＩPS2は０ｍＡとなる。これに対応して、
バス用電源ＰＳ１の出力電圧ＶPS1は直流２１Ｖで、通
信局ＳＴによる６ｋＨｚの交流信号が全振幅１Ｖとして
重畳している。他方、バス用電源ＰＳ２の出力電圧Ｖ
PS2は２０Ｖとバス用電源ＰＳ１の出力電圧ＶPS1に比較
して低く設定されているので、ダイオードＤ３が作用し
て通信局ＳＴによる交流信号の影響が現れていない。
【００２７】他方、時刻Ｔ１以降の重負荷状態では、バ
ス用電源ＰＳ１とバス用電源ＰＳ２の双方が負荷電流を
担当し、通信局ＳＴに流れる電流ＩSTは直流電流成分が
６０ｍＡで、バス電流ＩPS1が５０ｍＡとなり、バス電
流ＩPS2は１８ｍＡとなる。そしてバス用電源ＰＳ１の
出力電圧ＶPS1とバス用電源ＰＳ２の出力電圧ＶPS2はほ
ぼ同一の19.5Ｖとなっている。このように、ダイオード
Ｄ３を突き合わせるで、電源の並列接続が可能になる。
ス用電源ＰＳ１とバス用電源ＰＳ２の双方が負荷電流を
担当し、通信局ＳＴに流れる電流ＩSTは直流電流成分が
６０ｍＡで、バス電流ＩPS1が５０ｍＡとなり、バス電
流ＩPS2は１８ｍＡとなる。そしてバス用電源ＰＳ１の
出力電圧ＶPS1とバス用電源ＰＳ２の出力電圧ＶPS2はほ
ぼ同一の19.5Ｖとなっている。このように、ダイオード
Ｄ３を突き合わせるで、電源の並列接続が可能になる。
【００２８】尚、上記実施例においては信号線Ｌ１，Ｌ
２が接地コンデンサＣ０を介して設置されている場合を
示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コ
ンデンサＣ０は単に信号線Ｌ１，Ｌ２をコンデンサ結合
させるもので、接地されていなくても同様の効果を有す
る。
２が接地コンデンサＣ０を介して設置されている場合を
示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コ
ンデンサＣ０は単に信号線Ｌ１，Ｌ２をコンデンサ結合
させるもので、接地されていなくても同様の効果を有す
る。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば信
号線Ｌ１，Ｌ２に直流電流を供給するバス用電源ＰＳに
おいて、電流検出抵抗Ｒ１１，Ｒ２１を直列に接続して
信号線Ｌ１，Ｌ２にバス電流を供給するようにしたの
で、電圧バッファ用トランジスタＱ１１，Ｑ２１の何れ
か一方が短絡モードの故障をした場合にも、通信局ＳＴ
は信号線Ｌ１，Ｌ２を用いて信号伝送ができるという効
果がある。また、電流検出抵抗Ｒ１２と信号線Ｌ１との
間にダイオードＤ３を設けると、バス用電源ＰＳを複数
台並列に接続することができ、バス上で消費電流が増大
しても対処できるという効果がある。
号線Ｌ１，Ｌ２に直流電流を供給するバス用電源ＰＳに
おいて、電流検出抵抗Ｒ１１，Ｒ２１を直列に接続して
信号線Ｌ１，Ｌ２にバス電流を供給するようにしたの
で、電圧バッファ用トランジスタＱ１１，Ｑ２１の何れ
か一方が短絡モードの故障をした場合にも、通信局ＳＴ
は信号線Ｌ１，Ｌ２を用いて信号伝送ができるという効
果がある。また、電流検出抵抗Ｒ１２と信号線Ｌ１との
間にダイオードＤ３を設けると、バス用電源ＰＳを複数
台並列に接続することができ、バス上で消費電流が増大
しても対処できるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。
る。
【図２】図１の装置の動作を説明する波形図である。
【図３】トランジスタＱ１１に短絡モードの故障が発生
した場合の波形図である。
した場合の波形図である。
【図４】本発明のバス用電源ＰＳを二台並列に信号線Ｌ
１，Ｌ２に接続した場合の構成図である。
１，Ｌ２に接続した場合の構成図である。
【図５】図４の装置の動作を説明する波形図である。
【図６】共通伝送路バスのシステム構成の説明図であ
る。
る。
【図７】バス用電源ＰＳの一例を示す回路図である。
Ｌ１．Ｌ２ 信号線 ＦＤ フィールド機器 ＳＴ 送受信局 １０ 直流電圧供給部 ２０ 基準電圧発生部 ３０ 時定数回路 ４０ 電圧電流変換器 ５０ リミット回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−253943（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−125672（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 25/00
Claims (3)
- 【請求項１】一方の信号線に接続された終端抵抗（ＲＴ
１）とコンデンサ（Ｃ０）を介して他方の信号線と接続
される当該一対の信号線（Ｌ１，Ｌ２）と、この一対の
信号線の間に所定電圧（ＶBUS）の直流電流を供給する
バス用電源（ＰＳ）と、この一対の信号線に接続されて
所定周期の信号を送信する送信局（ＳＴ）とを備える二
線式の信号伝送装置であって、 前記バス用電源は、所定の直流電圧を供給する直流電圧
供給部（１０）と、 この直流電圧供給部から供給される直流電圧を用いて中
間の直流電流を出力すると共に、この出力電流の値は第
１の制御入力電圧により制御される第１の電圧バッファ
（Ｑ１１）と、 この第１の電圧バッファの出力電流に応じる中間の出力
電圧を発生する第１の出力電流検出部（Ｒ１２）と、 この第１の出力電流検出部の出力電圧を、前記信号の周
期に比較して大きく定められた時定数の時定数回路で遅
延させると共に、この遅延された前記中間出力電圧と基
準電圧（Ｖref）とを比較して、誤差電圧を小さくする
前記第１の制御入力電圧を前記第１の電圧バッファに送
る第１の時定数回路（３０）と、 この直流電圧供給部から供給される中間の直流電流を用
いて前記一対の信号線に出力すると共に、この出力電流
の値は第２の制御入力電圧により制御される第２の電圧
バッファ（Ｑ２１）と、 この第２の電圧バッファの出力電流に応じる出力電圧を
発生する第２の出力電流検出部（Ｒ２２）と、 この第２の出力電流検出部の出力電圧を、前記信号の周
期に比較して大きく定められた時定数の時定数回路で遅
延させると共に、この遅延された前記中間出力電圧と基
準電圧（Ｖref）とを比較して、誤差電圧を小さくする
第２の制御入力電圧を前記第２の電圧バッファに送る第
２の時定数回路（６０）と、 を備えることを特徴とするバス用直流電源装置。 - 【請求項２】前記第１の出力電流検出部の出力電圧の上
限若しくは下限の少なくとも一方を制限して、前記第１
の時定数回路に送る第１リミット回路（５０）と、前記
第２の出力電流検出部の出力電圧の上限若しくは下限の
少なくとも一方を制限して、前記第２の時定数回路に送
る第２リミット回路（８０）とを付加したことを特徴と
する請求項１記載のバス用直流電源装置。 - 【請求項３】請求項１又は請求項２記載のバス用直流電
源装置において、前記第２の電圧バッファの出力端子と
前記一対の信号線との間にダイオード（Ｄ３）を直列に
挿入することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
バス用直流電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01224795A JP3175904B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | バス用直流電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01224795A JP3175904B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | バス用直流電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08204739A JPH08204739A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3175904B2 true JP3175904B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=11800045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01224795A Expired - Fee Related JP3175904B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | バス用直流電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3175904B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104040904A (zh) * | 2011-10-24 | 2014-09-10 | 瓦列里·瓦西里耶维奇·奥夫奇尼科夫 | 双电线通信线路的电源 |
-
1995
- 1995-01-30 JP JP01224795A patent/JP3175904B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08204739A (ja) | 1996-08-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |