JP5624089B2 - ブロードバンド電力ラインネットワーク装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブロードバンド電力ラインネットワーク装置に関し、より具体的には、非絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータを備えるブロードバンド電力ラインネットワーク装置に関する。また、本発明は、ブロードバンド電力ラインネットワーク装置のイーサネット（登録商標）信号カップリング装置に関する。

科学技術のますますの発展に伴って、パーソナルコンピュータ及びネットワークは家庭において幅広く使用され、不可欠の通信装置になっている。例えば、ネットワーク接続を通じて、家庭にあるパーソナルコンピュータは、データ交換、データ共有又はデータ印刷のために用いられることがある。今日、電力ライン通信（power line communication）（ＰＬＣ）システムは、多くのコンピュータを接続する最も人気のある方法の１つである。ＰＬＣシステムにおいては、電気配線がそれらのコンピュータを接続するために利用される。

図１は、米国特許第７７５０４９５号明細書（特許文献１）（“Power line adapter and method of controlling power line adapter operated in power-saving mode”）において開示されている従来のブロードバンド電力ライン通信システムのアーキテクチャを図式的に表す。一般的に、家庭用電源出力は、部屋、書斎、居間、台所等の多くの領域において見つけられる。それらの電源出力は、ＡＣ電力を供給するよう並列に互いと接続される。加えて、電源出力及びそれらの電源出力の間の電気配線は、ブロードバンド電力ライン通信システムを構成するために集合的に用いられてよい。図１に示されるように、パーソナルコンピュータ１００のプラグ１０５は、電力をパーソナルコンピュータ１００に供給するよう第１の電源出力１１０に差し込まれてよい。パーソナルコンピュータ１００は、電源出力内の対応する電気配線を通じて他の家庭用コンピュータ（例えば、ノートブックコンピュータ２００）と通信してよい。

一般的に、ブロードバンド電力ライン通信システムにおいては、複数のブロードバンド電力ラインネットワーク装置が、１０Ｍｂｐｓよりも高いデータ伝送レートでイーサネット（登録商標）信号を伝送するために用いられる。イーサネット（登録商標）信号を伝送しないネットワークシステム、及び１０Ｍｂｐｓよりも低いデータ伝送レートでイーサネット（登録商標）信号を伝送するネットワークシステムは、ブロードバンド電力ライン通信システムと見なされない。略して、これに関連して、電力ラインネットワーク装置はブロードバンド電力ラインネットワーク装置である。

再び図１を参照されたい。パーソナルコンピュータ１００のネットワークライン１１５は、第１の電力ラインネットワーク装置１２０へ接続され、第１の電力ラインネットワーク装置１２０は、第２の電源出力１２５に差し込まれている。同様に、ノートブックコンピュータ２００のネットワークライン２１５は、第２の電力ラインネットワーク装置２２０へ接続され、第２の電力ラインネットワーク装置２２０は、第３の電源出力２２５に差し込まれている。このようにして、パーソナルコンピュータ１００及びノートブックコンピュータ２００は互いと通信し、ブロードバンド電力ライン通信システムが確立される。

よく知られているように、電源出力は１１０Ｖ及び２２０Ｖといった高ＡＣ電圧を供給することができる。結果として、夫々の電力ラインネットワーク装置のトレースレイアウトは、いかなるユーザもあらゆる状況において高ＡＣ電圧と直接接触することを防ぐために、厳しい安全規定に従うべきである。

米国特許第７７５０４９５号明細書

従って、安全規定に従い且つトレースレイアウト面積の縮小及び製造費用の削減の要求を満足する電力ラインネットワーク装置を提供する必要性が存在する。

本発明は、非絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータを備えるブロードバンド電力ラインネットワーク装置を提供する。当該ブロードバンド電力ラインネットワーク装置は、高電圧を絶縁して、ユーザを傷つけることを防ぐために、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置を使用する。加えて、当該ブロードバンド電力ラインネットワーク装置の容量及び製造費用は低減される。

本発明の実施形態は、ブロードバンド電力ラインネットワーク装置を提供する。当該ブロードバンド電力ラインネットワーク装置は、プリント回路基板、電力コンバータ、ネットワーク制御チップ、ネットワークコネクタ、及びイーサネット（登録商標）信号カップリング装置を有する。前記プリント回路基板は一次レイアウト領域及び二次レイアウト領域を有する。前記一次レイアウト領域及び前記二次レイアウト領域は、第１の距離によって互いから離される。前記電力コンバータは、前記プリント回路基板の前記一次レイアウト領域に配置され、且つ、ＡＣ電圧を受ける一対の受電端子を有し、それにより、前記ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する。前記ネットワーク制御チップは、前記プリント回路基板の前記一次レイアウト領域に配置され、前記ＤＣ電圧を受ける。前記ネットワークコネクタは、前記プリント回路基板の前記二次レイアウト領域に配置され、外部ネットワーク信号を送信又は受信する。前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置は、前記プリント回路基板の前記一次レイアウト領域と前記二次レイアウト領域との間に配置される。前記二次レイアウト領域からの外部ネットワーク信号が前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置によって受信される場合、前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置は前記一次レイアウト領域への内部ネットワーク信号を生成する。代替的に、前記一次レイアウト領域からの内部ネットワーク信号が前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置によって受信される場合、前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置は、前記二次レイアウト領域への外部ネットワーク信号を生成する。前記内部ネットワーク信号が前記ネットワーク制御チップによって受信されて変調された後、前記内部ネットワーク信号は変調ネットワーク信号に変換され、該変調ネットワーク信号は当該ブロードバンド電力ラインネットワーク装置から前記受電端子を通じて出力される。代替的に、前記受電端子からの変調ネットワーク信号が前記ネットワーク制御チップによって受信された後、前記変調ネットワーク信号は内部ネットワーク信号に変換され、該内部ネットワーク信号は前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置へ送信される。

本発明の他の実施形態は、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置を提供する。当該イーサネット（登録商標）信号カップリング装置は、一次側、二次側、第１の変圧器、及び第２の変圧器を有する。前記一次側は、少なくともＴＸ＋信号端子、ＴＸ−信号端子、ＲＸ＋信号端子及びＲＸ−信号端子を含む複数の信号端子を有する。前記二次側は、少なくともＴＤ＋信号端子、ＴＤ−信号端子、ＲＤ＋信号端子及びＲＤ−信号端子を含む複数の信号端子を有する。前記第１の変圧器は、前記ＴＸ＋信号端子及び前記ＴＸ−信号端子に結合される一次コイルと、前記ＴＤ＋信号端子及び前記ＴＤ−信号端子に結合される二次コイルとを有する。前記第２の変圧器は、前記ＲＸ＋信号端子及び前記ＲＸ−信号端子に結合される一次コイルと、前記ＲＤ＋信号端子及び前記ＲＤ−信号端子に結合される二次コイルとを有する。前記第１の変圧器の一次コイル及び前記第２の変圧器の一次コイルは三重の絶縁線によって巻かれ、あるいは、前記第１の変圧器の二次コイル及び前記第２の変圧器の二次コイルは三重の絶縁線によって巻かれる。

本発明の実施形態によれば、安全規定に従い且つトレースレイアウト面積の縮小及び製造費用の削減の要求を満足する電力ラインネットワーク装置を提供することが可能となる。

従来のブロードバンド電力ライン通信システムのアーキテクチャを図式的に表す（先行技術）。 本発明の実施形態に従う電力ラインネットワーク装置を表す略回路ブロック図である。 本発明の実施形態に従う絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータを備えた電力ラインネットワーク装置を表す略回路ブロック図である。 図３Ａの電力ラインネットワーク装置のプリント回路基板及び関連する部品のレイアウト構成を図式的に表す。 図３Ａの電力ラインネットワーク装置のプリント回路基板及び関連する部品のレイアウト構成を図式的に表す。 本発明の実施形態に従う非絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータを備えた電力ラインネットワーク装置を表す略回路ブロック図である。 図４Ａの電力ラインネットワーク装置のプリント回路基板及び関連する部品のレイアウト構成を図式的に表す。 図４Ａの電力ラインネットワーク装置のプリント回路基板及び関連する部品のレイアウト構成を図式的に表す。 本発明の実施形態に従う電力ラインネットワーク装置において使用されるイーサネット（登録商標）信号カップリング装置を表す略回路ブロック図である。

本発明の多数の目的、特徴及び利点は、添付の図面とともに本発明の実施形態の以下の詳細な説明を読むことで、容易に明らかであろう。なお、ここで用いられる図面は、説明のためであり、限定と見なされるべきではない。

本発明の上記の目的及び利点は、以下の詳細な説明及び添付の図面を閲覧した後に当業者にとってより容易に明らかになるであろう。

図２は、本発明の実施形態に従う電力ラインネットワーク装置を表す略回路ブロック図である。図２に示されるように、電力ラインネットワーク装置１６０は、プラグ１０６、電力コンバータ１７０、ネットワーク制御チップ１８０、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置１９０、及びネットワークコネクタ１９５を有する。電力ラインネットワーク装置１６０のネットワークコネクタ１９５は、例えば、ＲＪ４５コネクタである。ネットワークコネクタ１９５は、ネットワークラインを通じてパーソナルコンピュータ（図示せず。）へ接続されてよい。データ伝送プロセスの間、外部ネットワーク信号Ｓ１は、パーソナルコンピュータからイーサネット（登録商標）信号カップリング装置１９０へ送信される。外部ネットワーク信号Ｓ１に応答して、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置１９０は、ネットワーク制御チップ１８０への内部ネットワーク信号Ｓ２を生成する。

基本的に、外部ネットワーク信号Ｓ１は、ネットワーク制御チップ１８０へ直接送信され得ない。結果として、外部ネットワーク信号Ｓ１がイーサネット（登録商標）信号カップリング装置１９０によって受信された後、内部ネットワーク信号Ｓ２が生じ、ネットワーク制御チップ１８０へ送信される。実施形態において、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置１９０は、外部ネットワーク信号Ｓ１を受信して内部ネットワーク信号Ｓ２を生成する信号変成器である。

内部ネットワーク信号Ｓ２がネットワーク制御チップ１８０によって変調された後、変調ネットワーク信号Ｓ３がネットワーク制御チップ１８０から出力される。変調ネットワーク信号Ｓ３は電力コンバータ１７０へ送信され、次いで、プラグ１０６を通じて他の電力ラインネットワーク装置（図示せず。）へ出力される。

他方で、他の電力ラインネットワーク装置（図示せず。）からの変調ネットワーク信号Ｓ３がプラグ１０６によって受信された後、変調ネットワーク信号Ｓ３は、電力コンバータ１７０を介してネットワーク制御チップ１８０へ送信される。変調ネットワーク信号Ｓ３がネットワーク制御チップ１８０によって復調された後、内部ネットワーク信号Ｓ２がネットワーク制御チップ１８０から出力される。内部ネットワーク信号Ｓ２に応答して、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置１９０は外部ネットワーク信号Ｓ１を生成する。次いで、外部ネットワーク信号Ｓ１はパーソナルコンピュータ（図示せず。）へ送信される。

加えて、電力コンバータ１７０は、外部ＡＣ電圧を受け、その外部ＡＣ電圧をＤＣ電圧Ｖｉｎに変換するために、プラグ１０６に接続されている。ＤＣ電圧Ｖｉｎは、ネットワーク制御チップ１８０の通常動作を可能にするために、ネットワーク制御チップ１８０へ供給される。

加えて、電力ラインネットワーク装置１６０の電力コンバータ１７０、ネットワーク制御チップ１８０及びイーサネット（登録商標）信号カップリング装置１９０は、絶縁筐体（図示せず。）によって覆われている。結果として、プラグ１０６及びネットワークコネクタ１９５の導体（例えば、金属）のみがユーザによって触られ得る。

電力ラインネットワーク装置１６０のプラグ１０６が電源出力に差し込まれた後は、ネットワークコネクタ１９５の導体のみが場合によりユーザによって触られる。ユーザを守るために、電力ラインネットワーク装置１６０のプリント回路基板（ＰＣＢ）のトレースレイアウトは安全規制に従うべきである。結果として、たとえネットワークコネクタ１９５の導体がユーザによって触られるとしても、ユーザは傷つかないであろう。一般的に、安全規制に従って、４２．４Ｖよりも高いＡＣ電圧又は６０Ｖよりも高いＤＣ電圧は、ユーザがこれらの電圧によって傷つく可能性があるので、危険電圧として定義される。

ユーザを守るために、本発明の第１のアプローチは、絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータを利用する。絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータにおいては、高電圧入力端子及び低電圧出力端子は、出力端子の安全性を保つために互いから離されている。実施形態において、電力変圧器が、絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータの主たるカップリング装置として使用される。

電力ラインネットワーク装置１６０のＰＣＢトレースレイアウトにおいて、電力コンバータ１７０はプリント回路基板の一次レイアウト領域（すなわち、高電圧領域）に配置され、ネットワーク制御チップ１８０、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置１９０及びネットワークコネクタ１９５はプリント回路基板の二次レイアウト領域（すなわち、低電圧領域）に配置される。一次レイアウト領域及び二次レイアウト領域は、互いと直接接続されない。一方、プリント回路基板の一次レイアウト領域と二次レイアウト領域との間の信号媒体として、カップリング装置が使用される。プリント回路基板のトレースレイアウトは、二次レイアウト領域での危険電圧の発生を防ぐことができる。

図３Ａは、本発明の実施形態に従う絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータを備えた電力ラインネットワーク装置を表す略回路ブロック図である。図３Ａに示されるように、電力ラインネットワーク装置１６０は、単一のプリント回路基板に取り付けられる。加えて、プリント回路基板は一次レイアウト領域１６２（すなわち、高電圧領域）と二次レイアウト領域１６４（すなわち、低電圧領域）とに分けられている。プリント回路基板の表面上で、一次レイアウト領域１６２及び二次レイアウト領域１６４は、互いから完全に、電気的に絶縁されている。すなわち、一次レイアウト領域１６２と二次レイアウト領域１６４との間にはトレースパターンが存在しない。

更に、カップリング装置が、一次レイアウト領域１６２と二次レイアウト領域１６４との間の信号及び電力媒体として使用される。この実施形態において、カップリング装置は、Ｙキャパシタ３５０、電力変圧器３５２、光カプラ３５４、及び信号カプラ３５６を有する。

再び図３Ａを参照されたい。カップリング装置を除いて、電力コンバータ１７０の他の構成要素は全て、一次レイアウト領域１６２に配置されている。サージキャッチャー（surge catcher）３０５、コモンモードチョーク３１０、ブリッジ整流器３１５、高電圧キャパシタ３２０、スイッチングモードレギュレータ３２５及びスナバ３３０は、プラグ１０６と電力変圧器３５２との間に順に接続されている。基本的に、コモンモードチョーク３１０は、コモンモードの電磁干渉を除去するために使用される。ブリッジ整流器３１５及び高電圧キャパシタ３２０は、ＤＣ電圧変換及び電圧安定化の機能を達成するために使用される。スイッチングモードレギュレータ３２５は、電圧変換のために使用される。変換された電圧は、スナバ３３０を介して電力変圧器３５２へ送られる。結果として、電力変圧器３５２は、ネットワーク制御チップ１８０へのＤＣ電圧を生成する。ＤＣ電圧Ｖｉｎの変化に従って、光カプラ３５４は、スイッチングモードレギュレータ３２５への制御信号を生成する。ネットワーク制御チップ１８０によって生成される変調ネットワーク信号Ｓ３は、信号カプラ３５６によって処理され、このようにして、誘発された変調ネットワーク信号Ｓ３’は、信号カプラ３５６からプラグ１０６へサージキャッチャー３０５を介して出力される。

プリント回路基板が安全規制に従うことを可能にするために、一次レイアウト領域１６２及び二次レイアウト領域１６４は、安全距離Ｄによって互いから離されるべきである。例えば、安全距離Ｄは３ミリメートル（ｍｍ）より大きい（例えば、５ｍｍ）。

図３Ｂ及び３Ｃは、図３Ａの電力ラインネットワーク装置のプリント回路基板及び関連する部品のレイアウト構成を図式的に表す。図３Ｂに示されるように、プリント回路基板は４４ｍｍ×６０ｍｍのサイズを有する。加えて、プリント回路基板は、一次レイアウト領域１６２と二次レイアウト領域１６４とに分けられる。一次レイアウト領域１６２と二次レイアウト領域１６４との間にはトレースパターンは存在しない。一次レイアウト領域１６２及び二次レイアウト領域１６４は、安全距離Ｄによって互いから離されるべきである。

図３Ｃに示されるように、電力ラインネットワーク装置の関連する部品は、プリント回路基板上に実装される。一次レイアウト領域１６２は、電源出力（図示せず。）に接続される一対の受電端子（＋、−）を有する。更に、サージキャッチャー３０５、コモンモードチョーク３１０、ブリッジ整流器３１５、高電圧キャパシタ３２０、スイッチングモードレギュレータ３２５及びスナバ３３０が一次レイアウト領域１６２に配置されている。ネットワーク制御チップ１８０、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置１９０及びネットワークコネクタ１９５は二次レイアウト領域１６４に配置されている。Ｙキャパシタ３５０、電力変圧器３５２、光カプラ３５４及び信号カプラ３５６は、一次レイアウト領域１６２及び二次レイアウト領域１６４にわたって配置されている。

図３Ｃに示されるように、ネットワークコネクタ１９５は二次レイアウト領域１６４に配置されている。加えて、危険電圧は二次レイアウト領域１６４では生成されない。結果として、プリント回路基板が絶縁筐体によって覆われた後、たとえネットワークコネクタ１９５の導体（例えば、金属）がユーザによって触られるとしても、ユーザは傷つかないであろう。

プリント回路基板の面積を更に縮小するために、本発明の第２のアプローチは非絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータを利用する。非絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータの使用は、カップリング装置の数を減らすことができる。しかし、非絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータの高電圧入力端子及び低電圧入力端子は互いから絶縁されないので、ユーザは場合により傷つけられる。

ユーザを守るために、プリント回路基板は一次レイアウト領域と二次レイアウト領域とに分けられる。高電圧（例えば、危険電圧）及び低電圧の両方が一次レイアウト領域において生成されてよい。一方、低電圧のみが二次レイアウト領域において生成されてよい。電力ラインネットワーク装置１６０のＰＣＢトレースレイアウトにおいて、電力コンバータ１７０及びネットワーク制御チップ１８０は一次レイアウト領域に配置され、ネットワークコネクタ１９５は二次レイアウト領域１６４に配置される。一次レイアウト領域及び二次レイアウト領域は互いと直接に接続されない。一方、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置１９０は、プリント回路基板の一次レイアウト領域と二次レイアウト領域との間の信号媒体として使用される。

図４Ａは、本発明の実施形態に従う非絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータを備えた電力ラインネットワーク装置を表す略回路ブロック図である。図４Ａに示されるように、電力ラインネットワーク装置１６０は単一のプリント回路基板上に実装される。加えて、プリント回路基板は一次レイアウト領域４５０と二次レイアウト領域４５５とに分けられる。プリント回路基板の表面上では、一次レイアウト領域４５０及び二次レイアウト領域４５５は完全に互いから電気的に絶縁される。すなわち、一次レイアウト領域４５０と二次レイアウト領域４５５との間にはトレースパターンは存在しない。

更に、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置１９０は、一次レイアウト領域４５０と二次レイアウト領域４５５との間の信号媒体として使用される。イーサネット（登録商標）信号カップリング装置１９０の例は信号変成器である。

再び図４Ａを参照されたい。電力コンバータ１７０及びネットワーク制御チップ１８０は両方とも、一次レイアウト領域４５０に配置されている。電力コンバータ１７０は、サージキャッチャー４０５、コモンモードチョーク４１０、ブリッジ整流器４１５、高電圧キャパシタ４２０、スイッチングモードレギュレータ４２５、スナバ４３０及びインダクタ４３５を有する。それらは、プラグ１０６とネットワーク制御チップ１８０との間に順に接続されている。基本的に、コモンモードチョーク４１０は、コモンモードの電磁干渉を除去するために使用される。ブリッジ整流器４１５及び高電圧キャパシタ４２０は、ＤＣ電圧変換及び電圧安定化の機能を達成するために使用される。スイッチングモードレギュレータ４２５は、電圧変換のために使用される。変換された電圧は、スナバ４３０を介してインダクタ４３５へ送られる。結果として、インダクタ４３５は、ネットワーク制御チップ１８０へのＤＣ電圧Ｖｉｎを生成する。ネットワーク制御チップ１８０によって生成される変調ネットワーク信号Ｓ３は、サージキャッチャー４０５を介してプラグ１０６へ送られる。

プリント回路基板が安全規制に従うことを可能にするために、一次レイアウト領域４５０及び二次レイアウト領域４５５は、安全距離Ｄによって互いから離されるべきである。

図４Ｂ及び４Ｃは、図４Ａの電力ラインネットワーク装置のプリント回路基板及び関連する部品のレイアウト構成を図式的に表す。図４Ｂに示されるように、プリント回路基板は３３ｍｍ×５５ｍｍのサイズを有する。加えて、プリント回路基板は一次レイアウト領域４５０と二次レイアウト領域４５５とに分けられる。一次レイアウト領域４５０と二次レイアウト領域４５５との間にはトレースパターンは存在しない。一次レイアウト領域４５０及び二次レイアウト領域４５５は、安全距離Ｄによって互いから離されるべきである。

図４Ｃに示されるように、電力ラインネットワーク装置の関連する部品は、プリント回路基板上に実装される。一次レイアウト領域４５０は、電源出力（図示せず。）に接続されている一対の受電端子（＋，−）を有する。更に、電力コンバータ１７０のサージキャッチャー４０５、コモンモードチョーク４１０、ブリッジ整流器４１５、高電圧キャパシタ４２０、スイッチングモードレギュレータ４２５、スナバ４３０及びインダクタ４３５と、ネットワーク制御チップ１８０とは全て、一次レイアウト領域４５０に配置されている。ネットワークコネクタ１９５のみが二次レイアウト領域４５５に配置されている。イーサネット（登録商標）信号カップリング装置１９０は、一次レイアウト領域４５０及び二次レイアウト領域４５５にわたって配置される。

図４Ｃに示されるように、ネットワークコネクタ１９５は二次レイアウト領域４５５に配置される。加えて、危険電圧は二次レイアウト領域４５５では生成されない。結果として、プリント回路基板が絶縁筐体によって覆われた後、たとえネットワークコネクタ１９５の導体（例えば、金属）がユーザによって触られるとしても、ユーザは傷つけられない。

上記の説明から、本発明は、非絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータを備えたブロードバンド電力ラインネットワーク装置を提供する。ブロードバンド電力ラインネットワーク装置は、高電圧を絶縁して、ユーザを傷つけることを防ぐために、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置を使用する。加えて、ブロードバンド電力ラインネットワーク装置の容量及び製造費用は低減されうる。更に、本発明の電力ラインネットワーク装置において使用されるネットワーク制御チップは１０Ｍｂｐｓよりも高いデータ伝送レートでイーサネット（登録商標）信号を伝送することができるので、電力ラインネットワーク装置は高速電力ラインネットワーク装置である。

図５は、本発明の実施形態に従う電力ラインネットワーク装置で使用されるイーサネット（登録商標）信号カップリング装置を表す略回路ブロック図である。イーサネット（登録商標）信号カップリング装置５００の一次側Ａにある信号端子は、少なくとも信号端子ＴＸ＋、ＴＸ−、ＲＸ＋及びＲＸ−を有する。イーサネット（登録商標）信号カップリング装置５００の二次側Ｂにある信号端子は、少なくとも信号端子ＴＤ＋、ＴＤ−、ＲＤ＋及びＲＤ−を有する。これらの信号端子に加えて、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置５００は、共通端子（ＣＴ１〜ＣＴ４）のような他の信号端子を更に有してよい。

実施形態において、一次側Ａにある信号端子は外部ネットワーク信号を受信し、二次側Ｂにある信号端子は内部ネットワーク信号を受信する。代替的に、二次側Ｂにある信号端子は外部ネットワーク信号を受信し、一次側Ａにある信号端子は内部ネットワーク信号を受信する。外部ネットワーク信号は、電力ラインネットワーク装置と外部の電子機器（例えば、パーソナルコンピュータ）との間で伝送されるネットワーク信号である。内部ネットワーク信号は、電力ラインネットワーク装置内で生成されて伝送されるネットワーク信号である。更に、内部ネットワーク信号及び外部ネットワーク信号の夫々は、差動送信信号対及び差動受信信号対を少なくとも有する。

再び図５を参照されたい。イーサネット（登録商標）信号カップリング装置５００は、第１の変圧器５１０、第２の変圧器５２０、第１のコモンモードチョーク５３０、第２のコモンモードチョーク５４０、第３のコモンモードチョーク５５０、及び第４のコモンモードチョーク５６０を有する。

第１の変圧器５１０及び第２の変圧器５２０は両方ともセンタータップ付き変圧器である。第１の変圧器５１０及び第２の変圧器５２０の夫々のコイルにおいて、点を有するコイルの一端は第１の電極端子（例えば、正端子）を表し、点を有さないコイルの他端は第２の電極端子（例えば、負端子）を表す。

ＴＤ＋信号端子及びＴＤ−信号端子は、内部ネットワーク信号の差動送信信号対を伝送するために使用される。内部ネットワーク信号の差動送信信号対に含まれるコモンモードノイズが第２のコモンモードチョーク５４０によって除去された後、内部ネットワーク信号の差動送信信号対は第１の変圧器５１０に入力される。電磁誘導により、第１の変圧器５１０は、外部ネットワーク信号の対応する差動送信信号対を生成する。外部ネットワーク信号の差動送信信号対に含まれるコモンモードノイズが第１のコモンモードチョーク５３０によって除去された後、外部ネットワーク信号の差動送信信号対はＴＸ＋信号端子及びＴＸ−信号端子から出力される。

図５に示されるように、第１のコモンモードチョーク５３０の第１のコイルＬ１１の第１の電極端子はＴＸ＋信号端子に接続されており、第１のコモンモードチョーク５３０の第２のコイルＬ１２の第１の電極端子はＴＸ−信号端子に接続されている。第２のコモンモードチョーク５４０の第１のコイルＬ２１の第２の電極端子はＴＤ＋信号端子に接続されており、第２のコモンモードチョーク５４０の第２のコイルＬ２２の第２の電極端子はＴＤ−信号端子に接続されている。

第１の変圧器５１０の一次コイルＰＣ１の第１の電極端子は、第１のコモンモードチョーク５３０の第１のコイルＬ１１の第２の電極端子に接続されている。第１の変圧器５１０の一次コイルＰＣ１の第２の電極端子は、第１のコモンモードチョーク５３０の第２のコイルＬ１２の第２の電極端子に接続されている。第１の変圧器５１０の一次コイルＰＣ１のセンタータップはＣＴ１端子に接続されている。加えて、第１の変圧器５１０の二次コイルＳＣ１の第１の電極端子は、第２のコモンモードチョーク５４０の第１のコイルＬ２１の第１の電極端子に接続されている。第１の変圧器５１０の二次コイルＳＣ１の第２の電極端子は、第２のコモンモードチョーク５４０の第２のコイルＬ２２の第１の電極端子に接続されている。第１の変圧器５１０の二次コイルＳＣ１のセンタータップはＣＴ２端子に接続されている。

ＲＸ＋信号端子及びＲＸ−信号端子は、外部ネットワーク信号の差動送信信号対を受信するために使用される。外部ネットワーク信号の差動送信信号対に含まれるコモンモードノイズが第３のコモンモードチョーク５５０によって除去された後、外部ネットワーク信号の差動送信信号対は第２の変圧器５２０に入力される。電磁誘導により、第２の変圧器５２０は、内部ネットワーク信号の対応する差動受信信号対を生成する。内部ネットワーク信号の差動受信信号対に含まれるコモンモードノイズが第４のコモンモードチョーク５６０によって除去された後、内部ネットワーク信号の差動受信信号対は、ＲＤ＋信号端子及びＲＤ−信号端子から出力される。

図５に示されるように、第３のコモンモードチョーク５５０の第１のコイルＬ３１の第１の電極端子はＲＸ＋信号端子に接続されており、第３のコモンモードチョーク５５０の第２のコイルＬ３２の第１の電極端子はＲＸ−信号端子に接続されている。第４のコモンモードチョーク５６０の第１のコイルＬ４１の第２の電極端子はＲＤ＋信号端子に接続されており、第４のコモンモードチョーク５６０の第２のコイルＬ４２の第２の電極端子はＲＤ−信号端子に接続されている。

第２の変圧器５２０の一次コイルＰＣ２の第１の電極端子は、第３のコモンモードチョーク５５０の第１のコイルＬ３１の第２の電極端子に接続されている。第２の変圧器５２０の一次コイルＰＣ２の第２の電極端子は、第３のコモンモードチョーク５５０の第２のコイルＬ３２の第２の電極端子に接続されている。第２の変圧器５２０の一次コイルＰＣ２のセンタータップはＣＴ３端子に接続されている。加えて、第２の変圧器５２０の二次コイルＳＣ２の第１の電極端子は、第４のコモンモードチョーク５６０の第１のコイルＬ４１の第１の電極端子に接続されている。第２の変圧器５２０の二次コイルＳＣ２の第２の電極端子は、第４のコモンモードチョーク５６０の第２のコイルＬ４２の第１の電極端子に接続されている。第２の変圧器５２０の二次コイルＳＣ２のセンタータップはＣＴ４端子に接続されている。

図５に示されるように、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置５００の第１の変圧器５１０及び第２の変圧器５２０は、外部ネットワーク信号を受信して内部ネットワーク信号を生じさせるために、又は内部ネットワーク信号を受信して外部ネットワーク信号を生じさせるために使用される。

更に、内部ネットワーク信号及び外部ネットワーク信号は互いに電気的に接続されないので、電力ラインネットワーク装置の高電圧は有効に絶縁され得る。

一般的に、変圧器及びコモンモードチョークのコイルは全て、エナメル線を巻くことによって作られる。実際に、エナメル線の絶縁の程度は、通常、安全規制を満たすには不十分である。絶縁効果を高めるために、一次側Ａにあるコイル及び／又は二次側Ｂにあるコイルは三重の絶縁線によって巻かれる。

実施形態において、一次側Ａにあるコイル（例えば、変圧器５１０の一次コイルＰＣ１、第２の変圧器５２０の一次コイルＰＣ２、第１のコモンモードチョーク５３０の第１のコイルＬ１１及び第２のコイルＬ１２、並びに第３のコモンモードチョーク５５０の第１のコイルＬ３１及び第２のコイルＬ３２を含む。）はエナメル線によって巻かれる。一方、二次側Ｂにあるコイル（例えば、変圧器５１０の二次コイルＳＣ１、第２の変圧器５２０の二次コイルＳＣ２、第２のコモンモードチョーク５４０の第１のコイルＬ２１及び第２のコイルＬ２２、並びに第４のコモンモードチョーク５６０の第１のコイルＬ４１及び第２のコイルＬ４２を含む。）は三重の絶縁線によって巻かれる。

なお、当業者ならば、多数の改良及び代替が本発明の教示を保ちながら行われてよいことに容易に気付くであろう、ことが分かる。例えば、幾つかの他の実施形態において、一次側Ａにあるコイルが三重の絶縁線によって巻かれ、二次側Ｂにあるコイルはエナメル線によって巻かれる。そのようにして、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置５００は依然として安全規制に従うことができる。

三重の絶縁線はより良い絶縁効果を有するので、第１の変圧器５１０及び第２の変圧器５２０の絶縁効果は高められ得る。すなわち、三重の絶縁線の使用は、安全規制に従いながら電力ラインネットワーク装置の高電圧及びネットワーク信号を有効に分離することができる。

図４とともに図５を参照されたい。イーサネット（登録商標）信号カップリング装置５００は、プリント回路基板（ＰＣＢ）の２つの別個のレイアウト領域に備えられる。実施形態において、一次側Ａにある信号端子はプリント回路基板の一次レイアウト領域に取り付けられ、二次側Ｂにある信号端子はプリント回路基板の二次レイアウト領域に取り付けられる。安全規制に従うために、一次レイアウト領域及び二次レイアウト領域は、有効な分離を達成するために、安全距離Ｄ１によって互いから離される。結果として、イーサネット（登録商標）信号カップリング装置５００において、一次側Ａにある信号端子及び二次側Ｂにある信号端子は、少なくとも安全距離Ｄ１によって互いから離される。実施形態において、安全距離Ｄ１は５ｍｍ以上である。

より良い絶縁効果を達成するために、幾つかの他の実施形態において、一次側Ａにあるコイル及び二次側Ｂにあるコイルは全て、三重の絶縁線によって巻かれる。

上記の記載から、本発明のイーサネット（登録商標）信号カップリング装置のコイルは三重の絶縁線によって巻かれるので、絶縁効果は高められ得る。言い換えると、三重の絶縁線の使用は、安全規制に従いながら電力ラインネットワーク装置の高電圧及びネットワーク信号を有効に分離することができる。

本発明は、目下最も実用的且つ好ましい実施形態であると考えられるものに関して記載されてきたが、当然のことながら、開示される実施形態に制限される必要はない。対照的に、本発明は、種々の改良及び同様の配置の全てを包含するように最も広い解釈と一致すべき添付の特許請求の範囲の主旨及び適用範囲内に含まれるそのような改良及び配置をカバーするよう意図される。

１６０ 電力ラインネットワーク装置
１６２，４５０ 一次レイアウト領域
１６４，４５５ 二次レイアウト領域
１７０ 電力コンバータ
１８０ ネットワーク制御チップ
１９０，５００ イーサネット（登録商標）信号カップリング装置
１９５ ネットワークコネクタ
３０５，４０５ サージキャッチャー
３１０，４１０ コモンモードチョーク
３１５，４１５ ブリッジ整流器
３２０，４２０ 高電圧キャパシタ
３２５，４２５ スイッチングモードレギュレータ
３３０，４３０ スナバ
４３５ インダクタ
５１０ 第１の変圧器
５２０ 第２の変圧器
５３０ 第１のコモンモードチョーク
５４０ 第２のコモンモードチョーク
５５０ 第３のコモンモードチョーク
５６０ 第４のコモンモードチョーク
Ｄ 安全距離
Ｓ１ 外部ネットワーク信号
Ｓ２ 内部ネットワーク信号
Ｓ３ 変調ネットワーク信号
Ｖｉｎ ＤＣ電圧

Claims (8)

1. 第１の距離によって互いに離された一次レイアウト領域及び二次レイアウト領域を含むプリント回路基板と、
   ＡＣ電圧を受ける一対の受電端子を有し、前記ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する、前記プリント回路基板の前記一次レイアウト領域に配置される電力コンバータと、
   前記プリント回路基板の前記一次レイアウト領域に配置され、前記ＤＣ電圧を受けるネットワーク制御チップと、
   前記プリント回路基板の前記二次レイアウト領域に配置され、外部ネットワーク信号を送信又は受信するネットワークコネクタと、
   前記プリント回路基板の前記一次レイアウト領域と前記二次レイアウト領域との間に配置されるイーサネット（登録商標）信号カップリング装置と
   を有し、
   前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置のみが、前記一次レイアウト領域と前記二次レイアウト領域との間の信号媒体として使用され、
   前記二次レイアウト領域からの前記外部ネットワーク信号が前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置によって受信される場合に、前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置は前記一次レイアウト領域への内部ネットワーク信号を生成し、あるいは、前記一次レイアウト領域からの内部ネットワーク信号が前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置によって受信される場合に、前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置は前記二次レイアウト領域への前記外部ネットワーク信号を生成し、
   前記内部ネットワーク信号が前記ネットワーク制御チップによって受信されて変調された後、前記内部ネットワーク信号は変調ネットワーク信号に変換され、該変調ネットワーク信号はブロードバンド電力ラインネットワーク装置から前記受電端子を介して出力され、あるいは、前記受電端子からの変調ネットワーク信号が前記ネットワーク制御チップによって受信された後、前記変調ネットワーク信号は前記内部ネットワーク信号に変換され、該内部ネットワーク信号は前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置へ送信され、
   前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置及び前記ネットワークコネクタのみが前記二次レイアウト領域に配置される、
   ブロードバンド電力ラインネットワーク装置。
2. 前記電力コンバータは非絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータであり、該非絶縁型ＡＣ−ＤＣ電力コンバータは、前記受電端子と前記ネットワーク制御チップとの間に接続されるサージキャッチャー、コモンモードチョーク、ブリッジ整流器、高電圧キャパシタ、スイッチングモードレギュレータ、スナバ及びインダクタを有し、
   前記変調ネットワーク信号は、前記サージキャッチャーを介して前記受電端子へ送信される、
   請求項１に記載のブロードバンド電力ラインネットワーク装置。
3. 前記第１の距離は安全距離であり、該安全距離は少なくとも３ミリメートルよりも大きい、
   請求項１に記載のブロードバンド電力ラインネットワーク装置。
4. 前記一次レイアウト領域においては危険電圧が生成されるが、前記二次レイアウト領域においては前記危険電圧は生成されず、
   前記危険電圧は、４２．４ボルトよりも高いＡＣ電圧又は６０ボルトよりも高いＤＣ電圧である、
   請求項１に記載のブロードバンド電力ラインネットワーク装置。
5. 第１の距離によって互いに離された一次レイアウト領域及び二次レイアウト領域を含むプリント回路基板と、
   ＡＣ電圧を受ける一対の受電端子を有し、前記ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する、前記プリント回路基板の前記一次レイアウト領域に配置される電力コンバータと、
   前記プリント回路基板の前記一次レイアウト領域に配置され、前記ＤＣ電圧を受けるネットワーク制御チップと、
   前記プリント回路基板の前記二次レイアウト領域に配置され、外部ネットワーク信号を送信又は受信するネットワークコネクタと、
   前記プリント回路基板の前記一次レイアウト領域と前記二次レイアウト領域との間に配置されるイーサネット（登録商標）信号カップリング装置と
   を有し、
   前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置のみが、前記一次レイアウト領域と前記二次レイアウト領域との間の信号媒体として使用され、
   前記二次レイアウト領域からの前記外部ネットワーク信号が前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置によって受信される場合に、前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置は前記一次レイアウト領域への内部ネットワーク信号を生成し、あるいは、前記一次レイアウト領域からの内部ネットワーク信号が前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置によって受信される場合に、前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置は前記二次レイアウト領域への前記外部ネットワーク信号を生成し、
   前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置及び前記ネットワークコネクタのみが前記二次レイアウト領域に配置され、
   前記イーサネット（登録商標）信号カップリング装置は、
   少なくともＴＸ＋信号端子、ＴＸ−信号端子、ＲＸ＋信号端子及びＲＸ−信号端子を含む複数の信号端子を有する一次側と、
   少なくともＴＤ＋信号端子、ＴＤ−信号端子、ＲＤ＋信号端子及びＲＤ−信号端子を含む複数の信号端子を有する二次側と、
   前記ＴＸ＋信号端子及び前記ＴＸ−信号端子に結合される一次コイルと、前記ＴＤ＋信号端子及び前記ＴＤ−信号端子に結合される二次コイルとを有する第１の変圧器と、
   前記ＲＸ＋信号端子及び前記ＲＸ−信号端子に結合される一次コイルと、前記ＲＤ＋信号端子及び前記ＲＤ−信号端子に結合される二次コイルとを有する第２の変圧器と
   を有し、
   前記第１の変圧器の一次コイル及び前記第２の変圧器の一次コイルは三重の絶縁線によって巻かれ、あるいは、前記第１の変圧器の二次コイル及び前記第２の変圧器の二次コイルは三重の絶縁線によって巻かれる、
   ブロードバンド電力ラインネットワーク装置。
6. 第１のコイル及び第２のコイルを有する第１のコモンモードチョークであって、該第１のコモンモードチョークの第１のコイルの第１の電極端子は前記ＴＸ＋信号端子に接続され、前記第１のコモンモードチョークの第２のコイルの第１の電極端子は前記ＴＸ−信号端子に接続される前記第１のコモンモードチョークと、
   第１のコイル及び第２のコイルを有する第２のコモンモードチョークであって、該第２のコモンモードチョークの第１のコイルの第２の電極端子は前記ＴＤ＋信号端子に接続され、前記第２のコモンモードチョークの第２のコイルの第２の電極端子は前記ＴＤ−信号端子に接続される前記第２のコモンモードチョークと、
   を更に有し、
   前記第１の変圧器の一次コイルの第１の電極端子は、前記第１のコモンモードチョークの第１のコイルの第２の電極端子に接続され、前記第１の変圧器の一次コイルの第２の電極端子は、前記第１のコモンモードチョークの第２のコイルの第２の電極端子に接続され、前記第１の変圧器の二次コイルの第１の電極端子は、前記第２のコモンモードチョークの第１のコイルの第１の電極端子に接続され、前記第１の変圧器の二次コイルの第２の電極端子は、前記第２のコモンモードチョークの第２のコイルの第１の電極端子に接続され、
   前記第１のコモンモードチョークの第１のコイル及び第２のコイルは三重の絶縁線によって巻かれ、あるいは、前記第２のコモンモードチョークの第１のコイル及び第２のコイルは三重の絶縁線によって巻かれる、
   請求項５に記載のブロードバンド電力ラインネットワーク装置。
7. 第１のコイル及び第２のコイルを有する第３のコモンモードチョークであって、該第３のコモンモードチョークの第１のコイルの第１の電極端子は前記ＲＸ＋信号端子に接続され、前記第３のコモンモードチョークの第２のコイルの第１の電極端子は前記ＲＸ−信号端子に接続される前記第３のコモンモードチョークと、
   第１のコイル及び第２のコイルを有する第４のコモンモードチョークであって、該第４のコモンモードチョークの第１のコイルの第２の電極端子は前記ＲＤ＋信号端子に接続され、前記第４のコモンモードチョークの第２のコイルの第２の電極端子は前記ＲＤ−信号端子に接続される前記第４のコモンモードチョークと
   を有し、
   前記第２の変圧器の一次コイルの第１の電極端子は、前記第３のコモンモードチョークの第１のコイルの第２の電極端子に接続され、前記第２の変圧器の一次コイルの第２の電極端子は、前記第３のコモンモードチョークの第２のコイルの第２の電極端子に接続され、前記第２の変圧器の二次コイルの第１の電極端子は、前記第４のコモンモードチョークの第１のコイルの第１の電極端子に接続され、前記第２の変圧器の二次コイルの第２の電極端子は、前記第４のコモンモードチョークの第２のコイルの第１の電極端子に接続され、
   前記第３のコモンモードチョークの第１のコイル及び第２のコイルは三重の絶縁線によって巻かれ、あるいは、前記第４のコモンモードチョークの第１のコイル及び第２のコイルは三重の絶縁線によって巻かれる、
   請求項５に記載のブロードバンド電力ラインネットワーク装置。
8. 前記一次側にある複数の信号端子及び前記二次側にある複数の信号端子は、少なくとも第１の距離によって互いに離され、
   前記第１の距離は、５ミリメートル以上である、
   請求項５に記載のブロードバンド電力ラインネットワーク装置。

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