JP4856609B2

JP4856609B2 - 通信モジュール

Info

Publication number: JP4856609B2
Application number: JP2007264802A
Authority: JP
Inventors: 茂時田; 大雄松江; 明桑原
Original assignee: 日本オプネクスト株式会社
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2027-10-10
Also published as: JP2009095171A

Description

本発明は、通信モジュールに関し、特に、電源端子から内部回路に流れる突入電流を抑制するための突入電流防止回路を備える通信モジュールの改良に関する。

電源端子から内部回路に流れる突入電流（過電流）を抑制するための突入電流防止回路（たとえば特許文献１参照）を備え、稼働中の伝送装置にそのまま装着することができる通信モジュールがある。また、通信モジュールの中には、伝送装置のバスに接続されるバス端子と、突入電流防止回路と内部回路とを結ぶ内部電源電圧線と、の間に、バス端子に印加される静電気放電などによる過電圧から内部回路を保護するための整流素子（たとえば特許文献２参照）をさらに備えるものがある。

図６は、突入電流防止回路３８および静電保護ダイオード４６，４８を備える光伝送モジュール２４の構成例を示すブロック図である。

同図に示すように、突入電流防止回路３８は、たとえば、Ｖｃｃ端子（電源端子）３０と内部回路（光送信回路４０、光受信回路４２、通信制御回路４４）との間に設けられたトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と、該トランジスタのゲート電圧を制御する電圧制御回路と、を含んで構成される。

電圧制御回路は、光伝送モジュール２４の活線挿入に伴う電源電圧Ｖａの上昇に応じて（図５（ａ）参照）、トランジスタのゲート電圧を所定の時定数で変化させる。これに伴い、トランジスタのソース電圧、すなわち光伝送モジュールの内部電源電圧（駆動電圧）Ｖｂが徐々に上昇するため（図５（ｂ）参照）、電源端子から内部回路への突入電流は好適に抑制される。

また、図６に示すように、伝送装置内のＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）バスを構成するＳＤＡ（シリアルデータ）線に接続されるＳＤＡ端子３２と通信制御回路４４とを結ぶバス信号線に静電保護ダイオード４６のアノードが接続され、突入電流防止回路３８と通信制御回路４４とを結ぶ内部電源電圧線に静電保護ダイオード４６のカソードが接続されている。同様に、ＳＣＬ（シリアルクロック）端子３４と通信制御回路４４とを結ぶバス信号線と、内部電源電圧線と、の間にも静電保護ダイオード４６が接続されている。これにより、ＳＤＡ端子３２またはＳＣＬ端子３４に静電気放電などによる過電圧が印加されると、順方向にバイアスされた静電保護ダイオード４６を介してバス信号線から内部電源電圧線に過電流が放電されるようになっている。

すなわち、静電ダイオード４６は、ＳＤＡ端子３２またはＳＣＬ端子３４に印加される過電圧から内部回路を保護する静電保護手段として動作する。同様に、静電ダイオード４８も、ＳＤＡ端子３２またはＳＣＬ端子３４に印加される極性の異なる過電圧から内部回路を保護する静電保護手段として動作する。
特開平９−８４２６５号公報特開平２−１４２０９７号公報

しかしながら、上記通信モジュールでは、活線挿入後、通信モジュールの内部電源電圧が定格電圧に到達するまでの間、当該内部電源電圧が伝送装置のバスに供給される電圧を下回る場合がある。この場合、伝送装置のバスに接続されたバス端子と内部電源電圧線との間に接続された整流素子には順方向バイアスがかかるため、整流素子を介してバスから内部電源電圧線に電流が流れ込み、伝送装置と他の通信モジュールとの間で授受されるバス信号が消失してしまうことがあった（図５（ｃ）参照）。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、活線挿入によって伝送装置と他の通信モジュールとのバス通信を妨げない通信モジュールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る通信モジュールは、電源電圧が供給される電源端子と、前記電源電圧以下の電圧が供給されるバス端子と、前記電源端子の電圧上昇に応じて内部回路の駆動電圧を徐増させる駆動電圧調整手段と、一方端に対する他方端の電位の増大に応じて該他方端から該一方端に流れる電流の制限を解除する整流手段と、を含む通信モジュールであって、前記整流手段の一方端は、前記電源端子と前記駆動電圧調整手段との間に接続され、前記整流手段の他方端は、前記バス端子と前記内部回路との間に接続されることを特徴とする。

本発明によれば、伝送装置と他の通信モジュールとのバス通信を妨げることなく、通信モジュールを伝送装置に活線挿入することができる。

また、本発明に係る他の通信モジュールは、電源電圧が供給される電源端子と、前記電源電圧以下の電圧が供給されるバス端子と、前記電源端子の電圧上昇に応じて内部回路の駆動電圧を徐増させる駆動電圧調整手段と、一方端に対する他方端の電位の増大に応じて該他方端から該一方端に流れる電流の制限を解除する手段であって、前記一方端は前記駆動電圧調整手段と前記内部回路との間に接続され、前記他方端は前記バス端子と前記内部回路との間に接続された整流手段と、を含む通信モジュールであって、前記バス端子に印加される電圧に応じた電圧を前記内部回路に印加するとともに、前記バス端子から前記内部回路に流れる電流を制限するバッファ手段を、さらに含むことを特徴とする。

本発明によれば、伝送装置と他の通信モジュールとの間のバス通信を妨げることなく、通信モジュールを伝送装置に活線挿入することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る光伝送モジュール２０（または後述する光伝送モジュール２２）が装着される伝送装置１０のポート１１の構成を示す図である。同図に示すように、伝送装置１０は、複数のポート１１（ポート１１−１〜１１−ｎ）を備える。各ポート１１には、少なくとも４つの外部接続端子、すなわち、電源電圧線に接続されたＶｃｃ端子１２、Ｉ２Ｃバスを構成するＳＤＡ線に接続されたＳＤＡ端子１４、Ｉ２Ｃバスを構成するＳＣＬ線に接続されたＳＣＬ端子１６、接地電位と同電位であるＧＮＤ端子１８、がそれぞれ設けられている。

なお、ＳＤＡ線およびＳＣＬ線は、それぞれ並列抵抗Ｒｐを介して電源電圧線に接続されている。このため、ＳＤＡ線およびＳＣＬ線には、電源電圧線に供給される電源電圧Ｖａ以下の電圧が供給される。

［第１実施形態］
図２は、本発明の第１実施形態に係る光伝送モジュール２０のブロック図である。同図に示すように、光伝送モジュール２０は、Ｖｃｃ端子３０、ＳＤＡ端子３２、ＳＣＬ端子３４、ＧＮＤ端子３６、突入電流防止回路３８、光送信回路４０、光受信回路４２、通信制御回路４４、静電保護ダイオード４６，４８、を含んで構成される。

Ｖｃｃ端子３０、ＳＤＡ端子３２、ＳＣＬ端子３４、ＧＮＤ端子３６は、光伝送モジュール２０が伝送装置１０のポート１１に装着された状態で、それぞれＶｃｃ端子１２、ＳＤＡ端子１４、ＳＣＬ端子１６、ＧＮＤ端子１８に接続される（図１参照）。

突入電流防止回路３８は、Ｖｃｃ端子３０と内部回路（光送信回路４０、光受信回路４２、通信制御回路４４）との間に接続されたトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と、該トランジスタのゲート電圧を制御する電圧制御回路と、を含んで構成され、Ｖｃｃ端子３０の電圧上昇に応じて内部回路の駆動電圧（内部電源電圧）を徐増させる駆動電圧調整手段として動作する。すなわち、電圧制御回路は、光伝送モジュール２０の活線挿入に伴い伝送装置１０からＶｃｃ端子３０に供給される電源電圧Ｖａの上昇に応じて（図５（ａ）参照）、トランジスタのゲート電圧を所定の時定数で変化させる。これにより、トランジスタのソース電圧、すなわち光伝送モジュール２０の内部電源電圧Ｖｂは徐々に上昇するため（図５（ｂ）参照）、Ｖｃｃ端子３０から内部回路に流れる突入電流が抑制される。

光送信回路４０は、内部電源電圧Ｖｂで駆動され、通信制御回路４４からの送信制御信号に基づいて、伝送装置１０から供給される電気信号を光信号に変換し、他の伝送装置に送信する回路である。

光受信回路４２は、内部電源電圧Ｖｂで駆動され、通信制御回路４４からの受信制御信号に基づいて、他の伝送装置から受信される光信号を電気信号に変換し、伝送装置１０に出力する回路である。

通信制御回路４４は、内部電源電圧Ｖｂで駆動され、ＳＤＡ端子３２を介して入力される伝送装置１０からのバス制御信号などに基づいて、光送信回路４０および光受信回路４２を制御する回路である。たとえば、通信制御回路４４は、光送信回路４０に送信制御信号を送ったり、光送信回路４０が送信する光信号の電力を監視したりする。また、光受信回路４２に受信制御信号を送ったり、光受信回路４２が受信する光信号の電力を監視したりする。

静電保護ダイオード４６は、ＳＤＡ端子３２に印加される主に静電気放電などによる正の過電圧から通信制御回路４４を保護するよう、ＳＤＡ端子３２と通信制御回路４４とを結ぶバス信号線にアノードが接続され、Ｖｃｃ端子３０と突入電流防止回路３８とを結ぶ電源電圧線にカソードが接続されている。

このため、ＳＤＡ端子３２に正の過電圧が印加されると、静電保護ダイオード４６は順方向にバイアスされ、導通した静電保護ダイオード４６を介してバス信号線から内部電源電圧線に過電流が放電される。同様に、ＳＣＬ端子３４と通信制御回路４４とを結ぶバス信号線と、電源電圧線と、の間にも静電保護ダイオード４６が接続されている。

一方、正の過電圧が印加される場合を除いて、ＳＤＡ端子３２（ＳＣＬ端子３４）に供給される電圧はＶｃｃ端子３０に供給される電源電圧Ｖａ以下となるため、静電保護ダイオード４６には逆方向バイアスがかかる。このため、伝送装置１０に光伝送モジュール２０を活線挿入しても、静電保護ダイオード４６を介して伝送装置１０のＳＤＡ線（ＳＣＬ線）から内部電源電圧線に電流が流れ込むことはない。すなわち、伝送装置１０と他の通信モジュールとの間で授受されるＩ２Ｃバス信号は劣化しない（図５（ｄ）参照）。

静電保護ダイオード４８は、ＳＤＡ端子３２（ＳＣＬ端子３４）と通信制御回路４４とを結ぶバス信号線にカソードが接続され、アノードが接地されている。そして、ＳＤＡ端子３２（ＳＣＬ端子３４）に印加される負の過電圧から通信制御回路４４を保護する静電保護手段として動作する。

なお、上記実施形態では、通信制御回路４４の静電保護手段は、一方端に対する他方端の電位の増大に応じて、他方端から一方端に流れる電流の制限を解除する整流手段であればよく、静電保護ダイオード４６，４８に限定されない。たとえば、複数の静電保護ダイオードを直列接続した回路であってもよいし、上記整流作用を有する他の素子や回路であってもよい。

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に係る光伝送モジュール２２のブロック図である。同図に示すように、光伝送モジュール２２は、通信制御回路４４と静電保護ダイオード４６，４８とを含む通信制御素子５０と、オペアンプ５２と、を備える点を除き、第１実施形態に係る光伝送モジュール２０と同様の構成を有する。以下、重複説明を避けるため、光伝送モジュール２２と光伝送モジュール２０との相違点のみを説明する。

通信制御素子５０は、少なくとも通信制御回路４４と静電保護ダイオード４６と１つにパッケージした素子である。通信制御素子５０では、ＳＤＡ端子３２に印加される主に静電気放電などによる正の過電圧から通信制御回路４４が保護されるよう、ＳＤＡ端子３２と通信制御回路４４とを結ぶバス信号線に静電保護ダイオード４６のアノードが接続され、突入電流防止回路３８と内部回路とを結ぶ内部電源電圧線に静電素子ダイオード４６のカソードが接続されている。同様に、ＳＣＬ端子３４と通信制御回路４４とを結ぶバス信号線と、内部電源電圧線と、の間にも静電保護ダイオード４６が接続されている。

しかしながら、光伝送モジュール２２が伝送装置１０に活線挿入されてから内部電源電圧が定格電圧に到達するまでの間、光伝送モジュール２２の内部電源電圧が伝送装置１０のＳＤＡ線（ＳＣＬ線）に供給される電圧を下回る場合がある。この場合、静電保護ダイオード４６には順方向バイアスがかかるため、静電保護ダイオード４６を介してＳＤＡ線（ＳＣＬ線）から内部電源電圧線に電流が流れ込み、伝送装置１０と他の通信モジュールとの間で授受されるＩ２Ｃバス信号が劣化することがある。静電保護ダイオード４６は通信制御素子５０に内蔵されているので、カソードの接続先をＶｃｃ端子３０と突入電流防止回路３８との間に変更することもできない。

この点、本実施形態に係る光伝送モジュール２２は、上記Ｉ２Ｃバス信号の劣化を防ぐためのオペアンプ５２をＳＤＡ端子３２（ＳＣＬ端子３４）と通信制御回路４４との間にさらに備えることにより、第１実施形態に係る光伝送モジュール２０と同等の機能を実現している。

オペアンプ５２は、ＳＤＡ端子３２（ＳＣＬ端子３４）に印加される電圧に応じた電圧を通信制御回路４４に印加するとともに、ＳＤＡ端子３２（ＳＣＬ端子３４）から通信制御回路４４に流れる電流を制限するバッファ手段として動作する。

このため、ＳＤＡ端子３２（ＳＣＬ端子３４）に印加される電圧（「Ｈ：ハイ」または「Ｌ：ロー」）は、オペアンプ５２によって通信制御回路４４に正しく伝達される。また、光伝送モジュール２２の活線挿入により静電保護ダイオード４６に順方向バイアスがかかると、オペアンプ５２および静電保護ダイオード４６を介して電源端子３０から内部電源電圧線へと電流は流れるものの、ＳＤＡ端子３２（ＳＣＬ端子３４）から静電保護ダイオード４６の方向に流れるバス信号電流はオペアンプ５２により制限される。すなわち、オペアンプ５２は、バス信号線の機能を維持したまま、光伝送モジュール２０の活線挿入に伴うＩ２Ｃバス信号の劣化だけを好適に抑制することができる（図５（ｄ）参照）。

なお、ＳＤＡ端子３２（ＳＣＬ端子３４）と通信制御回路４４との間に接続されるバッファ手段は、オペアンプ５２に限定されない。

たとえば、オペアンプ５２の代わりに、図４に示すバッファ回路５４を用いてもよい。同図に示すように、バッファ回路５４では、ＭＯＳＦＥＴ５６のゲートがＳＤＡ端子３２（ＳＤＡ端子３４）に接続され、ドレインがＭＯＳＦＥＴ５８のゲートと一端に電源電圧が印加された抵抗６０とに接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ５８のドレインは、通信制御回路４４と一端に電源電圧が印加された抵抗６２とに接続されている。このバッファ回路５４は、オペアンプ５２と同様、ＳＤＡ端子３２（ＳＣＬ端子３４）に印加される電圧に応じた電圧を通信制御回路４４に印加するとともに、ＳＤＡ端子３２（ＳＣＬ端子３４）から通信制御回路４４に流れる電流を制限することができる。

以上説明した実施形態によれば、伝送装置と他の通信モジュールとのバス通信を妨げることなく、光伝送モジュールを伝送装置に活線挿入することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。たとえば、本発明は、電源端子、バス端子、突入電流防止回路（駆動電圧調節手段）、バス端子に印加される静電気放電などによる過電圧から内部回路を保護するための整流手段（静電保護手段）、を含む通信モジュール全般に適用可能である。

また、伝送装置１０のバスは、Ｉ２Ｃバスに限らず、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓその他のシリアルバスであってもよいし、パラレルバスであってもよい。

伝送装置のポートの構成を示す図である。本発明の第１実施形態に係る光伝送モジュールのブロック図である。本発明の第２実施形態に係る光伝送モジュールのブロック図である。バッファ回路の一例である。光伝送モジュールの活線挿入に伴う内部電源電圧、制御信号電流の時間変化を示すグラフである。突入電流防止回路および静電保護ダイオードを備える光伝送モジュールの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１０伝送装置、１１ポート、１２，３０Ｖｃｃ端子（電源端子）、１４，３２ＳＤＡ端子、１６，３４ＳＣＬ端子、１８，３６ＧＮＤ端子（接地端子）、２０，２２，２４光伝送モジュール、３８突入電流防止回路、４０光送信回路、４２光受信回路、４４通信制御回路、４６，４８静電保護ダイオード、５０通信制御素子、５２オペアンプ、５４バッファ回路、５６，５８ＭＯＳＦＥＴ、６０，６２抵抗。

Claims

電源電圧が供給される電源端子と、前記電源電圧以下の電圧が供給されるバス端子と、前記電源端子の電圧上昇に応じて内部回路の駆動電圧を徐増させる駆動電圧調整手段と、一方端に対する他方端の電位の増大に応じて該他方端から該一方端に流れる電流の制限を解除する整流手段と、を含む通信モジュールであって、
前記整流手段の一方端は、前記電源端子と前記駆動電圧調整手段との間に接続され、
前記整流手段の他方端は、前記バス端子と前記内部回路との間に接続される、
ことを特徴とする通信モジュール。
電源電圧が供給される電源端子と、前記電源電圧以下の電圧が供給されるバス端子と、前記電源端子の電圧上昇に応じて内部回路の駆動電圧を徐増させる駆動電圧調整手段と、一方端に対する他方端の電位の増大に応じて該他方端から該一方端に流れる電流の制限を解除する手段であって、前記一方端は前記駆動電圧調整手段と前記内部回路との間に接続され、前記他方端は前記バス端子と前記内部回路との間に接続された整流手段と、を含む通信モジュールであって、
前記バス端子に印加される電圧に応じた電圧を前記内部回路に印加するとともに、前記バス端子から前記内部回路に流れる電流を制限するバッファ手段を、
さらに含むことを特徴とする通信モジュール。