JP6461405B2 - 信号伝送システム及び信号伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は信号伝送方法及び信号伝送システムに関し、特に、伝送品質に優れた電力搬送路を用いた信号伝送方法及び信号伝送システムに関する。

通信技術の一つである電力線通信（Power Line Communication、ＰＬＣ）では、電力搬送路として広く配置された電力線を利用して電子装置の制御のための信号を伝送する。例えば、下記の特許文献1に記載されているＰＬＣに基づいたＬＥＤ装置の光調整制御装置は、電力搬送路としての電力線に接続されたマスタコントローラーとスレーブコントローラーを備え、電力線を介して互いにデータ通信が行なわれる。

中国特許出願公開第１０３３１３４７３Ａ号明細書

しかし、このような電力線通信技術は、外部のノイズ干渉によって信号に歪が生じてデータが失われ、また、マスタコントローラーとスレーブコントローラーとが隔てられて設けられ長距離の信号を伝送すると、ノイズの干渉や、信号に生じた歪によってデータが失われる恐れがあるので、なおも改善すべき点がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電力搬送路による信号伝送の伝送品質の向上を図る信号伝送システム及び信号伝送方法を提供することを目的とする。

このような問題を解決するために本発明は以下の構成を備える。

電力搬送路を用いて信号を伝送する信号伝送方法において、第１の磁心を有する第１のチョーク素子とスイッチ素子とを互いに接続し、互いに接続された前記スイッチ素子と前記第１のチョーク素子とを前記スイッチ素子の接続端子を介して、協同して電力を伝送する第１の電力線及び第２の電力線における一方に電気的に接続し、且つ、前記第１のチョーク素子及び負荷と直列接続された第２の磁心を有する第２のチョーク素子の間に第１の電力伝送経路を形成し、第３の磁心を有する第３のチョーク素子と第１の共振回路とを互いに接続し、互いに接続された前記第３のチョーク素子と前記第１の共振回路とを、前記第１の電力線及び前記第２の電力線における他方と前記スイッチ素子及び前記第１のチョーク素子の間の第１の共有接続点とにそれぞれ電気的に接続し、且つ、前記第３のチョーク素子及び前記第１の共振回路の間の第２の共有接続点と前記負荷の間に第２の電力伝送経路を形成し、前記第１の電力伝送経路と前記第２の電力伝送経路とにより前記電力搬送路が形成され、前記第１の磁心と前記第２の磁心と前記第３の磁心はそれぞれ所定のヒステリシス曲線に対応するヒステリシス特性を有するステップＡと、前記スイッチ素子が非導通状態にスイッチオフされた場合、前記スイッチ素子の非導通期間において、前記負荷への操作を制御するための制御信号に相関する誘導電流が前記電力搬送路を介して少なくとも前記第１のチョーク素子、前記第２のチョーク素子、及び前記第１の共振回路を流れ、前記第１の磁心、前記第２の磁心及び前記第３の磁心が磁気飽和しない状態で信号を伝送し、前記スイッチ素子が導通状態にスイッチオンされた場合、前記第１の電力線又は前記第２の電力線による電流が前記電力搬送路を介して前記スイッチ素子、前記第１のチョーク素子、前記第２のチョーク素子、前記負荷、前記第３のチョーク素子を流れ、前記第１の磁心、前記第２の磁心及び前記第３の磁心を磁気飽和状態にして、前記電力を伝送するステップＢとを含む。

スイッチ素子が導通状態にスイッチオンされた場合、電力線による電流が電力搬送路を介して少なくとも第１のチョーク素子、第２のチョーク素子、及び第１の共振回路を流れ、第１の磁心、第２の磁心及び第３の磁心が磁気飽和しない状態で、信号を伝送するので、信号の伝送品質が良い。

本発明の信号伝送システムの第１の実施形態を説明するブロック図である。 本発明の第１、第２、及び第３の磁心のヒステリシス曲線を示した図である。 第１の実施形態における入力電圧と第１の電力伝送経路の電流波形図である。 本発明の第２の実施形態のブロック図である。

まず、本発明に係る信号伝送方法について説明する。本発明に係る信号伝送方法は、電力線通信技術に適用されるもので電力搬送路を用いて信号を伝送する方法である。

本発明に係る信号伝送方法は、一例としては、互いに接続されたスイッチ素子１と第１のチョーク素子２とを、スイッチ素子１の接続端子１２を介して、電力搬送路において協同して電力を伝送する第１の電力線Ｗ１及び第２の電力線Ｗ２における一方に電気的に接続し、第１のチョーク素子２及び負荷２００に直列接続された第２のチョーク素子３の間に第１の電力伝送経路Ｐ１を形成する。

そして、互いに接続された第３のチョーク素子４と第１の共振回路５とを、第１の電力線Ｗ１及び第２の電力線Ｗ２における他方とスイッチ素子１及び第１のチョーク素子２の間の第１の共有接続点Ａとにそれぞれ電気的に接続し、第３のチョーク素子４及び第１の共振回路５の間の第２の共有接続点Ｂと負荷２００の間に第２の電力伝送経路Ｐ２を形成し、第１の電力伝送経路Ｐ１と第２の電力伝送経路Ｐ２とにより電力搬送路が形成される。

第１のチョーク素子２の第１の磁心、第２のチョーク素子３の第２の磁心、及び第３のチョーク素子４の第３の磁心はそれぞれ所定のヒステリシス曲線に対応するヒステリシス特性を有する。

そして、スイッチ素子１が非導通状態にスイッチオフされた場合、スイッチ素子１の非導通期間において負荷２００への操作を制御するための制御信号に相関する誘導電流を誘導発生し、この誘導電流が、第１の磁心、第２の磁心及び第３の磁心が磁気飽和しない状態で、第１の電力伝送経路Ｐ１及び第２の電力伝送経路Ｐ２を介して少なくとも第１のチョーク素子２、第２のチョーク素子３及び第１の共振回路５を流れる。

スイッチ素子１が導通状態にスイッチオンされた場合、第１の電力線Ｗ１又は第２の電力線Ｗ２による電流が、第１の電力伝送経路Ｐ１及び第２の電力伝送経路Ｐ２を介して、スイッチ素子１、第１のチョーク素子２、第２のチョーク素子３、負荷２００、第３のチョーク素子３を流れて第１の磁心、第２の磁心及び第３の磁心が磁気飽和した状態で電力を伝送する。

誘導電流は、交流キャリア電流であり、第１の共振回路５の共振周波数と同一の周波数を有する。

また、スイッチ素子１を導通・非導通状態にオンオフ操作する前に、第１の共振回路５の共振周波数と同一の周波数を有する第２の共振回路８を第２のチョーク素子３と第２の電力伝送経路Ｐ２の間に直列接続してもよい（図４、第２の実施形態を参照）。

第２のチョーク素子３と第２の電力伝送経路Ｐ２の間に第２の共振回路８が直列接続された時、誘導電流は更に第２の共振回路８を流れる。

また、スイッチ素子１を導通・非導通状態にオンオフ操作する前に、スイッチ素子１を導通状態にスイッチオンしスイッチ素子１の導通期間において誘導電流の供給を停止するようにしてもよい。

本発明に係る信号伝送方法では、スイッチ素子１が導通状態にされた場合、第１のチョーク素子２の第１の磁心〜第３のチョーク素子４の第３の磁心が磁気飽和状態になる。このため、第１のチョーク素子２の第１の磁心〜第３のチョーク素子４の第３の磁心のそれぞれのインダクタンスが略ゼロに等しくなる。従って、電力を良好に負荷に供給することができる。

また、スイッチ素子１が非導通状態にされた場合、第１のチョーク素子２の第１の磁心〜第３のチョーク素子４の第３の磁心が磁気飽和しないので、インダクタンスが高い場合と同等に動作して電力が伝送されず、電力搬送路を介して信号を良好に伝送することができる。

次に、本発明に係る信号伝送方法を適用して構成された信号伝送システムの実施形態について図面を参照して説明する。なお、同一の構成及び機能を有する構成要素については、同一番号を付してその説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１〜図３を参照して本発明に係る信号伝送システム１００の第１の実施形態を説明する。ここで、図１は、本発明の信号伝送システム１００の第１の実施形態を説明するブロック図であり、図２は本発明の第１、第２、及び第３の磁心のヒステリシス曲線を示した図であり、図３は第１の実施形態における入力電圧と第１の電力伝送経路Ｐ１の電流波形図である。

本実施形態に係る信号伝送システム１００は、電力線Ｗ１、Ｗ２等の電力搬送路を用いる本発明の電力伝送方法が適用されるものであり、図示の如く、第１の電力伝送経路Ｐ１と第２の電力伝送経路Ｐ２を備える。

信号伝送システム１００は、例えば電子装置の負荷２００に接続されるように使用され、交流電源Ｐｗからの交流電力例えば商用電源Ｖ_ｉｎ(図３)を負荷２００に供給すると共に、負荷２００を制御操作するための制御信号を負荷２００に送るように適用される。

なお、信号伝送システム１００は上記の実施形態だけでなく、その他の実施形態としては、図示しない直流電源が直流電力を負荷２００に供給するようにしても良い。ここで、現在の産業のルールに基けば、負荷２００としての電子装置は電磁干渉（ＥＭＩ）を除去するためのＥＭＩフィルタ２０１（図１）を利用しなければならない場合が多い。

信号伝送システム１００は、スイッチ素子１、第１のチョーク素子２、第１の電力伝送経路Ｐ１、第２のチョーク素子３、第３のチョーク素子４、第１の共振回路５、第２の電力伝送経路Ｐ２、第１の制御ブロック６、第２の制御ブロック７を備える。

スイッチ素子１と第１のチョーク素子２とは接続される。スイッチ素子１は、第１の電力線Ｗ１と接続される接続端子１２と、スイッチ制御信号に応答してオンとオフを切り換えるためのスイッチ制御端子１１と、第１の接続点Ａに接続される出力端子を備える。

第１の実施形態において、例えば活線の第１の電力線Ｗ１と例えば中性線の第２の電力線Ｗ２は、いずれも交流電源Ｐｗに接続され、交流電源Ｐｗが出力する交流電力Ｖｉｎ（図３）を伝送する。なお、スイッチ素子１は約２０Ａの定格電流を備えるソリッドステートリレーである。

第１の実施形態において、第１のチョーク素子２は例えば第１の磁心（図示せず）と、この第１の磁心に巻きつけられる第１のチョークコイル２１を備えるが、これには限られない。なお、第１の磁心は、図２に示すような所定のヒステリシス曲線（すなわち、Ｂ−Ｈ曲線）に対応するヒステリシス特性を有する。

図２はヒステリシス曲線の一部を例示するにすぎず、非飽和領域Ｉと飽和領域IIは破線によって分けられている。ここで、第１のチョーク素子２は磁気透過性が高い（例えばμｒ＝２００００Ｈ／ｍ）磁心の飽和リアクタンスでも差し支えない。

第２のチョーク素子３は例えば負荷２００のＥＭＩフィルタ２０１と直列に接続される。第１の実施例において、第２のチョーク素子３は、第１のチョーク素子２と同様に、ヒステリシス特性が第１の磁心と同様な第２の磁心（図示せず）を備え、更に第２の磁心に巻きつけられる第２のチョークコイル３１を備える。

第１のチョーク素子２と第２のチョーク素子３は第１の電力伝送経路Ｐ１を介して互いに直列に接続される。第１の実施形態において、第１の電力伝送経路Ｐ１は例えば第１の電線である。

第１の共振回路５は一端が接続点（ノード）Ａに接続され、他端が接続点（ノード）Ｂに接続されている。第１の共振回路５は、第１の共振用コンデンサ５１と第１の共振用コイル５２とを有し、第１の共振用コンデンサ５１の他端と第１の共振用コイル５２の一端が直列に接続されることにより構成される。また、第１の共振回路５は第１の共振用コンデンサ５１の一端が接続点Ａに接続される。また、第１の共振用コイル５２の他端は接続点Ｂに接続される。

第３のチョーク素子４は、第１の共振回路５と直列に連結され、その一端は第２の接続点Ｂに接続され、他端は第２の電力線Ｗ２を介して交流電源Ｐｗに接続されている。スイッチ素子１の出力端子及び第１のチョーク素子２の一端は第１の接続点Ａに接続される。第１のチョークコイル２１の他端は後述する第１の電力伝送経路Ｐ１を介して第２のチョークコイル３１の一端に接続されている。

第３のチョーク素子４は、第３の磁心に巻きつけられる第３のチョークコイル４１を備える。ここで、第３の磁心のヒステリシス特性は第１の磁心と同様である。

第２の電力伝送経路Ｐ２は第２の接続点Ｂと負荷２０１のＥＭＩフィルタ２０１の間を接続する。ここで、第２の電力伝送経路Ｐ２は、第１の電力伝送経路Ｐ１と共に電力搬送路を構成する。

第１の実施形態において、第２の電力伝送経路Ｐ２は例えば第２の電線である。なお、第１の電力伝送経路Ｐ１と第２の電力伝送経路Ｐ２は互いに図１に示す様に電線が平行である必要はなく、同じ長さである必要もない。活線を接続する第１の電力伝送経路Ｐ１を中性線の第２の電力伝送経路Ｐ２よりも長く設計しても差し支えない。

第１の制御ブロック６は、いずれも図示しない第３の電力線と第４の電力線に接続され、交流電源Ｐｗからの交流電力が供給され、また、スイッチ制御信号を生成してスイッチ素子１に出力する。

本実施形態において、第１の制御ブロック６は、第１のチョーク素子２の第１のチョークコイル２１と結合した第１のインダクタ６１と、スイッチ素子１のスイッチ制御端子１１及び第１のインダクタ６１に接続される第１の制御ユニット６２を備える。第１の制御ブロック６の第１の制御ユニット６２はスイッチ制御端子１１と接続され、スイッチ制御信号を生成してスイッチ素子１のスイッチ制御端子１１に出力する。

なお、第１のチョーク素子２は第１のインダクタ６１と共に第１の電流制御変圧器を構成する。第１のチョークコイル２１は相対的に大きな電流が自身を流れることができるようにするために、大電流を流せる巻線である。

第１のインダクタ６１は、小さい電流を流せる巻線である。すなわち、交流電源Ｐｗから出力された大電流は、第１のインダクタ６１には直接流れず、第１のインダクタ６１は、第1のチョーク素子２に後述する誘導電流i_induceを発生させることができる程度の小さな電流を流せれば足りる。

第１の制御ブロック６は以下のように動作する。

第１の制御ユニット６２は操作されることにより、スイッチ素子１のスイッチ制御端子１１に対してスイッチ制御信号を出力する。この際、第１の制御ブロック６の第１のインダクタ６１には電流が流れてこの電流はグランドに流れ落ちる。

スイッチ素子１が、スイッチ制御信号によって非導通に制御されている期間（例えば図３における期間Ｔ１）、負荷２００を制御するために、第１のインダクタ６１に流れる電流を、第１のインダクタ６１と結合された第１のチョーク素子２の第１のチョークコイル２１が感知して、第１のチョークコイル２１が誘導電流i_induceを発生させる（図３参照）。ここで、誘導電流i_induceは、この信号伝送システムにおいて負荷２００側に伝送したい信号であり、上述のように第１の制御ブロック６によって生成されるものである。

このようにして、第１の制御ブロック６は、誘導方式によって負荷２００の動作を制御するための第１の負荷制御信号に関連する誘導電流i_induceを供給することができる。ここで、負荷制御信号は、誘導電流i_induceに関連する第１の負荷制御信号と、後述する第２の制御ユニット７２の制御端子７０から出力される第２の負荷制御信号の両者からなるものとする。

また、第１の制御ブロック６が制御されることによって、第１のチョーク素子２が誘導電流i_induceを生成したとき、第１の制御ユニット６２がスイッチ素子１を非導通に制御するので、電源Ｐｗから負荷２００に流れる電流はゼロとなる。

また、誘導電流i_induceは、例えば、電流値が比較的小さい高周波交流のキャリア電流であり、第１の共振回路５と同様の共振周波数（すなわち、

、ここでＬは第１の共振用コイル５２のインダクタンスの値、Ｃは第１の共振用コンデンサ５１の電気容量である）を有する。このとき、第１のチョーク素子２の第１の磁心、第２のチョーク素子３の第２の磁心、第３のチョーク素子４の第３の磁心は、ヒステリシス曲線の起点の近くで動作し、磁気飽和には達しない。

また、非飽和の第１の磁心、第２の磁心は第１のチョーク素子２、第２のチョーク素子３を通常の変圧器として動作させたとき、第３のチョーク素子４と第１の共振回路５は以下のように動作する。

すなわち、第３の磁心は第３のチョーク素子４を高インピーダンスの素子として動作させる一方、第１の共振回路５はインピーダンスが殆どゼロの素子として動作するので、第２の接続点Ｂと第１の接続点Ａは短絡しているものとして扱える。

このため、誘導電流i_induceは、第１のチョーク素子２の第１のチョークコイル２１から流れ出して、第１の電力伝送経路Ｐ１、第２のチョーク素子３の第２のチョークコイル３１、負荷２００のＥＭＩフィルタ２０１におけるフィルタとしてのキャパシタ、第２の電力伝送経路Ｐ２、第１の共振回路５を流れる。

すなわち、第３のチョーク素子４は高インピーダンスとなっているので、誘導電流i_induceが第３のチョーク素子４に漏れて第２の電力線Ｗ２に流れることを有効に防止できる。この結果、誘導電流i_induceの良好な伝送品質を達成し得る。

スイッチ素子１がスイッチ制御信号に応答して導通となっている期間は、第１のチョーク素子２は誘導電流i_induceを供給するのを停止している。図３に示す様に、電源Ｐｗの電力Ｖｉｎによって引き起こされる比較的大きな電流i_conductが、スイッチ素子１、第１のチョーク素子２の第１のチョークコイル２１、第１の電力伝送経路Ｐ１、第２のチョーク素子３の第２のチョークコイル３１、負荷２００、第２の電力伝送経路Ｐ２、及び第３のチョーク素子４の第３のチョークコイル４１をこの順番で流れる。

このとき、電流i_conductは、第１のチョーク素子２の第１の磁心、第２のチョーク素子３の第２の磁心、第３のチョーク素子４の第３の磁心に大きな磁場を発生させるので、第１の磁心、第２の磁心、第３の磁心は、飽和領域で動作し、電源Ｐｗから電力Ｖｉｎが伝送される（電流が流れる）。

第１の実施形態において、スイッチ素子１が導通したとき、第１の磁心、第２の磁心、第３の磁心は飽和領域に達し、第１のチョーク素子２、第２のチョーク素子３、第３のチョーク素子４のインダクタンスは殆どゼロとなる。

スイッチ素子１が非導通のとき、第１のチョーク素子２、第２のチョーク素子３は、第１の電流制御変圧器（符号２１＋符号６１）及び後述する第２の電流制御変圧器（符号３１＋符号７１）をほぼ理想的な変圧器とさせ、第３のチョーク素子４のインダクタンスは数ミリヘンリー（ｍＨ）となる。

なお、従来の電力線通信技術において、負荷制御信号は、より良い信号品質を達成するために電圧が０Ｖ付近（ゼロクロス点付近）で送信されなければならないが、本発明の第１の実施形態では、スイッチ素子１がオフの期間であれば、第１の電力線Ｗ１の電圧がゼロであるか否かに拘わらず、第１の電力線Ｗ１の電圧はスイッチ素子１によって負荷２００側にはかからないので、誘導電流i_induceの伝送品質を保つことができる。

第１の実施形態において、第２の制御ブロック７は、負荷２００に接続された制御端子７０と、第２のチョーク素子３の第２のチョークコイル３１と結合した第２のインダクタ７１と、第２のインダクタ７１に接続されると共に制御端子７０を有する第２の制御ユニット７２を備える。誘導電流i_induceが第２のチョーク素子３を流れるとき、誘導方式により、第２のインダクタ７１に電流が発生し、この電流はグランドに流れ落ちる。このとき、第２の制御ブロック７の第２の制御ユニット７２は第２の負荷制御信号を生成し、制御端子７０を介して負荷２００に対して、この第２の負荷制御信号を出力する。また、負荷２００は第２の負荷制御信号に基づいて動作する。

なお、第２の制御ユニット７２が動作するときに必要とされる電力は例えば負荷２００側から供給されても良い（ただし、図１において電力を供給するための電線は図示が省略されている）。また、第２のチョーク素子３は第２のインダクタ７１と共に第２の電流制御変圧器を構成する。

また、第２のチョーク素子３の第２のチョークコイル３１は、第１のチョークコイル２１と同様であり、相対的に大きな電流が自身を流れることができるようにするために、大電流を流せる巻線である。第２のインダクタ７１は、第１のインダクタ６１と同様に、キャリアを処理するために用いられるので、小さな電流を流せる巻線である。

第２の制御ブロック７は、スイッチ素子１が非導通の期間、第２のチョーク素子３の第２のチョークコイル３１に誘導電流i_induceが流れると、誘導方式により、第２のインダクタ７１にも電流が発生し、第２の制御ユニット７２は、制御端子７０から負荷２００に第２の負荷制御信号を出力する。

このため、第２の負荷制御信号は、第１の負荷制御信号である誘導電流i_induceに基いて生成されるものであり、良好な伝送品質の誘導電流i_induceを伝送することによって、負荷２００に出力される第２の負荷制御信号の品質も優れたものとなる。

なお、実際の用途では、第２のチョーク素子３と第２の制御ブロック７の体積を小さく設計できるので、例えば第２のチョーク素子３と第２の制御ブロック７は、負荷２００のプラグ（図示せず）を挿入するためのソケット内に配置することができる。

（第２の実施形態）
図４は本発明の信号伝送システム１００の第２の実施形態である。図４の第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は以下のとおりである。複数の互いに並列に接続された負荷（図示せず）を第１の電力伝送経路Ｐ１と第２の電力伝送経路Ｐ２の間に接続する。その際、図４に示す様に、信号伝送システム１００は、一端が第２のチョーク素子３に接続され、他端が第２の電力伝送経路Ｐ２の間に接続された第２の共振回路８を備える。

第２の共振回路８は、第１の共振回路５と同様に、第２の共振用コンデンサ８１と第２の共振用コイル８２を備える。第２の共振用コンデンサ８１の一端は、第２のチョーク素子３の第２のチョークコイル３１に接続され、第２の共振用コンデンサ８１の他端は、第２の共振用コイル８２の一端に接続される。第２の共振用コイル８２の他端は第２の電力伝送経路Ｐ２に接続される。

なお、第２の共振回路８と第１の共振回路５は同様の共振周波数（すなわち、誘導電流i_induceの周波数）を有する。電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタ２０１は、１段階のフィルタキャパシタ（first stage filter capacitor）を有する。

スイッチ素子１が非導通に制御されたとき、第２のチョーク素子３の第２のチョークコイル３１の他端は、第２の共振回路８を介して第２の電力伝送経路Ｐ２と短絡したものと扱える。そのため、第２のチョーク素子３の第２のチョークコイル３１から出力された誘導電流i_induceは、負荷２００のＥＭＩフィルタ２０１におけるフィルタキャパシタ及びその他の負荷（図示せず）には流れない。よって、誘導電流i_induceの歪と漏れを更に少なくすることができる。

その他、図１で説明した実施形態は以下のように解釈することもできる。

即ち、
電源Ｐｗ側から負荷２００側へ信号を伝送するための信号伝送システムにおいて、
前記負荷２００側へ伝送したい信号である誘導電流i_induceを生成し、前記誘導電流i_induceを第１の電力伝送経路Ｐ１を介して前記負荷２００側へ出力する第１のチョーク素子２と、
前記第１のチョーク素子２に直列に接続された第２のチョーク素子３と、
前記第１のチョーク素子２と結合されると共に、前記第１のチョーク素子２に誘導方式によって前記誘導電流i_induceを発生させる第１のインダクタ６１を備えた第１の制御ブロック６と、
前記第２のチョーク素子３と結合された第２のインダクタ７１を備え、前記前記第２のチョーク素子３に前記誘導電流i_induceが流れ、前記第２のインダクタ７１に誘導方式によって電流が流れることにより、負荷制御信号を前記負荷２００へ出力する第２の制御ブロック７と、
前記第１の制御ブロック６から出力されるスイッチ制御信号に基づいて、前記電源Ｐｗから第１の電力線Ｗ１を介して出力された電流を前記負荷２００側へ供給するか否か切り換えられるスイッチ素子１と、
一端が前記第１のチョーク素子２及び前記スイッチ素子１の出力端子に接続され、他端が第２の電力伝送経路Ｐ２を介して前記負荷２００に接続された第１の共振回路５と、
一端が前記共振回路５の他端に接続されると共に、他端が第２の電力線Ｗ２を介して前記電源Ｐｗに接続される第３のチョーク素子４とを備え、
前記スイッチ素子１が前記スイッチ制御信号によって非導通に制御されたとき、前記誘導電流i_induceは、前記第１のチョーク素子２と前記第２のチョーク素子３と前記第３のチョーク素子４のそれぞれに設けられた磁性体を磁気飽和させないように、前記第１のチョーク素子２、前記第１の電力伝送経路Ｐ１、前記第２のチョーク素子３、前記第２の電力伝送経路Ｐ２、及び前記第１の共振回路５を流れ、
前記スイッチ素子１が前記スイッチ制御信号によって導通するよう制御されたとき、前記電源Ｐｗから出力された電流i_conductは、前記第１のチョーク素子２と前記第２のチョーク素子３と前記第３のチョーク素子４のそれぞれに設けられた磁性体が磁気飽和するように、前記スイッチ素子１、前記第１のチョーク素子２、前記第１の電力伝送経路Ｐ１、前記第２の第２のチョーク素子３、前記負荷２００、前記第２の電力伝送経路Ｐ２、及び前記第３のチョーク素子４を流れる
ことを特徴とする信号伝送システム。

本発明の信号伝送システムの有利な効果は以下の通りである。

電流モード（即ち誘導電流i_induce）を利用して負荷２００側に伝送したい信号を伝送するので、スイッチ素子１、第１のチョーク素子２、第２のチョーク素子３、第３のチョーク素子４、及び第１の共振回路５からなる信号伝送システムは、伝送品質が良好である。

電流モードを利用することにより、第１の負荷制御信号及び第２の負荷制御信号を伝送するので、第１の電力伝送経路Ｐ１、第２の電力伝送経路Ｐ２は、同じ長さで平行にする必要がない。そのため、他の回路との関連で配置が制限されにくい。

第２の共振回路８を設けたので、誘導電流i_induce（即ち、第１の負荷制御信号）の歪と漏洩を更に低減できる。

以上の説明は、本発明の実施例に過ぎず、これを以って特許請求の範囲を限定するものではない。また、本発明の特許請求の範囲及び明細書の内容に簡単な付加や変化を加えたに過ぎないものについても、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するものとする。

１００ 信号伝送システム
１ スイッチ素子
１１ スイッチ制御端子
１２ 接続端子
２ 第１のチョーク素子
２１ 第１のチョークコイル
３ 第２のチョーク素子
３１ 第２のチョークコイル
４ 第３のチョーク素子
４１ 第３のチョークコイル
５ 第１の共振回路
５１ 第1の共振用コンデンサ
５２ 第１の共振用コイル
６ 第1の制御ブロック
６１ 第1のインダクタ
６２ 第1の制御ユニット
７ 第２の制御ブロック
７１ 第２のインダクタ
７２ 第２の制御ユニット
８ 第２の共振回路
８１ 第２の共振用コンデンサ
８２ 第２の共振用コイル
２００ 負荷
２０１ ＥＭＩフィルタ
Ａ 第１の接続点
Ｂ 第２の接続点
Ｐ１ 第１の電力伝送経路
Ｐ２ 第２の電力伝送経路
Ｗ１ 第１の電力線
Ｗ２ 第２の電力線

Claims (12)

1. 電力搬送路を用いて信号を伝送する信号伝送方法において、
   第１の磁心を有する第１のチョーク素子とスイッチ素子とを互いに接続し、互いに接続された前記スイッチ素子と前記第１のチョーク素子とを前記スイッチ素子の接続端子を介して、協同して電力を伝送する第１の電力線及び第２の電力線における一方に電気的に接続し、且つ、前記第１のチョーク素子及び負荷と直列接続された第２の磁心を有する第２のチョーク素子の間に第１の電力伝送経路を形成し、
   第３の磁心を有する第３のチョーク素子と第１の共振回路とを互いに接続し、互いに接続された前記第３のチョーク素子と前記第１の共振回路とを、前記第１の電力線及び前記第２の電力線における他方と前記スイッチ素子及び前記第１のチョーク素子の間の第１の共有接続点とにそれぞれ電気的に接続し、且つ、前記第３のチョーク素子及び前記第１の共振回路の間の第２の共有接続点と前記負荷の間に第２の電力伝送経路を形成し、前記第１の電力伝送経路と前記第２の電力伝送経路とにより前記電力搬送路が形成され、前記第１の磁心と前記第２の磁心と前記第３の磁心はそれぞれ所定のヒステリシス曲線に対応するヒステリシス特性を有するステップＡと、
   前記スイッチ素子が非導通状態にスイッチオフされた場合、前記スイッチ素子の非導通期間において、前記負荷への操作を制御するための制御信号に相関する誘導電流が前記電力搬送路を介して少なくとも前記第１のチョーク素子、前記第２のチョーク素子、及び前記第１の共振回路を流れ、前記第１の磁心、前記第２の磁心及び前記第３の磁心が磁気飽和しない状態で信号を伝送し、
   前記スイッチ素子が導通状態にスイッチオンされた場合、前記第１の電力線又は前記第２の電力線による電流が前記電力搬送路を介して前記スイッチ素子、前記第１のチョーク素子、前記第２のチョーク素子、前記負荷、前記第３のチョーク素子を流れ、前記第１の磁心、前記第２の磁心及び前記第３の磁心を磁気飽和状態にして、前記電力を伝送するステップＢと
   を含むことを特徴とする信号伝送方法。
2. 前記誘導電流は、交流キャリア電流であり、前記第１の共振回路の共振周波数と同一の周波数を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号伝送方法。
3. 前記ステップＢの前に更に、前記第１の共振回路の共振周波数と同一の周波数を有する第２の共振回路を前記第２のチョーク素子と前記第２の電力伝送経路の間に直列接続するステップを有し、
   前記ステップＢでは、前記誘導電流が更に前記第２の共振回路を流れる
   ことを特徴とする請求項２に記載の信号伝送方法。
4. 前記ステップＡの後に更に、前記スイッチ素子を導通状態にスイッチオンし、前記スイッチ素子の導通期間において前記誘導電流の供給を停止する
   ことを特徴とする請求項１又は３に記載の信号伝送方法。
5. 電源側からの電力を伝送する電力搬送路を介して負荷側へ前記負荷の動作を制御するための負荷制御信号を伝送するために用いられる信号伝送システムにおいて、
   前記電力搬送路において協同して電力を伝送する第１の電力線と第２の電力線における一方と電気的に接続された接続端子と、スイッチ制御信号を受信するスイッチ制御端子とを有するスイッチ素子と、
   前記スイッチ素子と接続され、第１の磁心を有する第１のチョーク素子と、
   前記負荷と直列接続され、第２の磁心を有する第２のチョーク素子と、
   前記第１のチョーク素子及び前記第２のチョーク素子の間に設けられた第１の電力伝送経路と、
   前記スイッチ素子及び前記第１のチョーク素子の間の共有接続点と電気的に接続された第１の共振回路と、
   前記第１の共振回路と接続され、前記第１の電力線と前記第２の電力線における他方と電気的に接続され、第３の磁心を有する第３のチョーク素子と、
   前記第３のチョーク素子及び前記第１の共振回路の間の第２の共有接続点と前記負荷の間に形成され、前記第１の電力伝送経路とにより前記電力搬送路が形成される第２の電力伝送経路と、
   前記第１の電力線、前記第２の電力線及び前記スイッチ素子の前記スイッチ制御端子と電気的に接続され、前記スイッチ素子のオンオフ操作を制御するスイッチ制御信号を生成して前記スイッチ素子の前記スイッチ制御端子に出力し、前記スイッチ制御信号に応答して前記スイッチ素子が非導通状態にスイッチオフされた場合、前記負荷制御信号に相関する誘導電流であって前記第１の磁心、前記第２の磁心及び前記第３の磁心を磁気飽和状態にせずに、少なくとも前記第１の電力伝送経路と前記第２の電力伝送経路とを介して前記第１のチョーク素子、前記第２のチョーク素子、前記第１の共振回路を流れると共に前記負荷へ流れる前記誘導電流を発生する第１の制御ブロックと、を備え、
   前記スイッチ制御信号に応答して前記スイッチ素子が非導通状態にスイッチオフされた時、前記第１の磁心、前記第２の磁心及び前記第３の磁心を磁気飽和状態にしない前記誘導電流を発生し、前記スイッチ制御信号に応答して前記スイッチ素子が導通状態にスイッチオンされた時、前記電力による電流が前記第１の電力伝送経路と前記第２の電力伝送経路とを介して前記スイッチ素子、前記第１のチョーク素子、前記第２のチョーク素子、前記負荷及び前記第３のチョーク素子を流れるように、前記第１の磁心、前記第２の磁心、及び前記第３の磁心はそれぞれ所定のヒステリシス曲線に対応するヒステリシス特性を有する、ことを特徴とする信号伝送システム。
6. 前記負荷と電気的に接続された制御端子を有する第２の制御ブロックを有し、前記誘導電流が前記第２のチョーク素子を流れた時、前記第２の制御ブロックは電磁誘導が起こり、前記負荷制御信号を生成して前記制御端子を介して出力することを特徴とする請求項５に記載の信号伝送システム。
7. 前記誘導電流は、交流キャリア電流であり、前記第１の共振回路の共振周波数と同一の周波数を有することを特徴とする請求項６に記載の信号伝送システム。
8. 前記負荷は前記第２の電力伝送経路と前記第２のチョーク素子の間に直列接続された電磁干渉フィルタを備え、前記電磁干渉フィルタは１段階のフィルタキャパシタを有し、
   前記誘導電流は更に前記１段階のフィルタキャパシタを流れることを特徴とする請求項７に記載の信号伝送システム。
9. 更に前記第２の電力伝送経路と前記第２のチョーク素子の間に直列接続された第２の共振回路を備え、前記第２の共振回路は、前記第１の共振回路の共振周波数と同一の共振周波数を有し、
   前記スイッチ素子が非導通状態にされた時、前記誘導電流が更に前記第２の共振回路を流れることを特徴とする請求項７に記載の信号伝送システム。
10. 前記第１の共振回路と前記第２の共振回路とはそれぞれ互いに直列接続されたコンデンサとインダクターとを有することを特徴とする請求項９に記載の信号伝送システム。
11. 前記第１の制御ブロックは、前記第１のチョーク素子と結合された第１のインダクターと、前記スイッチ素子の前記スイッチ制御端子及び前記第１のインダクターと電気的に接続された第１の制御ユニットとを有し、
    前記第１の制御ユニットは、前記スイッチ素子の前記スイッチ制御端子に出力される前記スイッチ制御信号を生成するように操作され、前記スイッチ素子が前記スイッチ制御信号に応答して非導通状態にされ、前記スイッチ素子の非導通期間において、前記負荷への操作の制御に基づいて前記第１のインダクターを流れる電流が生成して供給され、
    前記第１のチョーク素子は、供給された前記電流に誘導されて前記第１のチョーク素子自身を流れる前記誘導電流を発生するように動作され、
    前記第２の制御ブロックは、前記第２のチョーク素子と結合された第２のインダクターと、前記第２のインダクターと電気的に接続されると共に前記制御端子を有する第２の制御ユニットとを有し、
    前記第２の制御ユニットは、前記スイッチ素子の前記非導通期間において、前記第２のチョーク素子を流れる前記誘導電流に誘導されて発生された前記第２のインダクターを流れる電流に基づいて、前記負荷制御信号を生成して前記制御端子を介して出力することを特徴とする請求項６に記載の信号伝送システム。
12. 前記第１の制御ブロックは、前記スイッチ素子の導通期間において前記誘導電流の供給を停止することを特徴とする請求項５に記載の信号伝送システム。