JP6625276B2 - 電力伝送システム、送信装置及び受信装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る電力伝送システムの構成例を示す模式的な回路図である。以下では、電力伝送システムが、PoEにより電力伝送を行う場合を示す。
電力伝送システムは、イーサネットケーブル(通信ケーブル)3を用いて電力を伝送する。イーサネットケーブル3は、複数のツイストペアワイヤ(通信線)31を有している。図1に示すイーサネットケーブル3は、4本のツイストペアワイヤ31a〜31dを有している。このイーサネットケーブル3としては、例えば標準CAT−5ケーブルを用いることができる。電力伝送システムは、図1に示すように、送信装置1及び受信装置2を備えている。
出力コンデンサ245は、一端が整流ダイオード244のカソードに接続され、他端が当該2次巻線の他端に接続されている。
この整流ダイオード244及び出力コンデンサ245により、パルストランス22a,22bにより出力されたパルス電圧が直流電圧に変換される。
送信装置1では、絶縁DC/ACコンバータ12が、直流電源11により出力された直流電圧を元にパルス電圧を生成して出力する。また、絶縁DC/ACコンバータ12が有する一対の出力端子125,126のうち、出力端子125はパルストランス14bが有する2次巻線の中点に接続され、出力端子126はパルストランス14aが有する2次巻線の中点に接続されている。これにより、2本のツイストペアワイヤ31a,31bの中点電位間にパルス電位差が発生し、イーサネットケーブル3を用いた電力伝送が実現される。
そのため、絶縁DC/ACコンバータ12により出力されるパルス電圧の周波数帯域幅は、通信信号の周波数帯域幅と重ならないようにする必要がある。パルス電圧の周波数帯域幅をFwとし、パルス電圧の立上がり時間をTrとし、立下がり時間をTfとすると、Tr≦Tfの場合にはFw=0.35/Trとなり、Tr>Tfの場合にはFw=0.35/Tfとなる。よって、絶縁DC/ACコンバータ12が、パルス電圧の立上がり時間及び立下がり時間をある程度長くすることで、パルス電圧の周波数帯域幅が通信信号の周波数帯域幅と重複することを避けられる。これは、スイッチングトランジスタ124の上昇時間及び下降時間を調整することで実現できる。一例として、スイッチングトランジスタ124に容量成分を付加することで上昇時間及び下降時間を遅くできる。
図2はこの発明の実施の形態2に係る電力伝送システムの構成例を示す模式的な回路図である。この図2に示す実施の形態2に係る電力伝送システムでは、図1に示す実施の形態1に係る電力伝送システムに対し、シリーズレギュレータ25を取除き、スイッチングトランジスタ124をコンバータ回路127に変更し、フライバックトランス243をフライバックトランス243bに変更し、整流ダイオード244、出力コンデンサ245及び出力端子246,247を複数系統設け、パルストランス128、一対の入力端子129,130及び一対の出力端子248,249を追加している。図2に示す実施の形態2に係る電力伝送システムにおけるその他の構成は図1に示す実施の形態1に係る電力伝送システムと同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。図2では、2系統の整流ダイオード244、出力コンデンサ245及び出力端子246,247を示し、系統毎に対応した接尾記号(−1,−2)を付加して示している。
なお、各系統の整流ダイオード244及び出力コンデンサ245は、パルストランス22a,22bにより出力されたパルス電圧を互いに異なる直流電圧に変換する。
送信装置1では、絶縁DC/ACコンバータ12が、直流電源11により出力された直流電圧を元にパルス電圧を生成して出力する。また、絶縁DC/ACコンバータ12が有する一対の出力端子125,126のうち、出力端子125はパルストランス14bが有する2次巻線の中点に接続され、出力端子126はパルストランス14aが有する2次巻線の中点に接続されている。これにより、2本のツイストペアワイヤ31a,31bの中点電位間にパルス電位差が発生し、イーサネットケーブル3を用いた電力伝送が実現される。
ここで、フライバックトランス243bの2次巻線は複数巻線となっており、図2では2系統の2次巻線により2種類のパルス電圧が発生する。この2種類のパルス電圧はそれぞれ異なる直流電圧に変換され、後段の回路へ供給される。また、2次巻線の巻線を追加することで、受信装置2で出力できる直流電圧の種類を増やすことができる。
Claims (6)
- 送信装置及び受信装置を備え、
前記送信装置は、
通信信号を出力する第1通信部と、
前記第1通信部に接続された第1の1次巻線を有するとともに、第1通信線の一端が接続される第1の2次巻線を有する第1パルストランスと、
前記第1通信部に接続された第2の1次巻線を有するとともに、第2通信線の一端が接続される第2の2次巻線を有する第2パルストランスと、
一方が前記第1の2次巻線の中点に接続され、他方が前記第2の2次巻線の中点に接続された一対の出力端子を有し、直流電圧をパルス電圧に変換して出力する絶縁型の第1コンバータとを備え、
前記受信装置は、
前記第1通信線の他端が接続される第3の1次巻線を有するとともに、第3の2次巻線を有する第3パルストランスと、
前記第2通信線の他端が接続される第4の1次巻線を有するとともに、第4の2次巻線を有する第4パルストランスと、
前記第3の2次巻線及び前記第4の2次巻線が接続され、通信信号が入力される第2通信部と、
一方が前記第3の1次巻線の中点に接続され、他方が前記第4の1次巻線の中点に接続された一対の入力端子を有し、入力されたパルス電圧を直流電圧に変換する絶縁型の第2コンバータとを備えた
ことを特徴とする電力伝送システム。 - 前記第1コンバータは、出力するパルス電圧の周波数帯域幅が前記第1通信部により出力される通信信号の周波数帯域幅と重ならないように、当該パルス電圧の立上がり時間及び立下がり時間が調整された
ことを特徴とする請求項1記載の電力伝送システム。 - 前記第1コンバータは、前記第2コンバータに入力されたパルス電圧に基づいて、出力するパルス電圧の周波数及びデューティ比を制御する
ことを特徴とする請求項1記載の電力伝送システム。 - 前記第2コンバータは、入力されたパルス電圧を複数の直流電圧に変換する
ことを特徴とする請求項1記載の電力伝送システム。 - 通信信号を出力する第1通信部と、
前記第1通信部に接続された第1の1次巻線を有するとともに、第1通信線の一端が接続される第1の2次巻線を有する第1パルストランスと、
前記第1通信部に接続された第2の1次巻線を有するとともに、第2通信線の一端が接続される第2の2次巻線を有する第2パルストランスと、
一方が前記第1の2次巻線の中点に接続され、他方が前記第2の2次巻線の中点に接続された一対の出力端子を有し、直流電圧をパルス電圧に変換して出力する絶縁型の第1コンバータと
を備えた送信装置。 - 第1通信線の他端が接続される第3の1次巻線を有するとともに、第3の2次巻線を有する第3パルストランスと、
第2通信線の他端が接続される第4の1次巻線を有するとともに、第4の2次巻線を有する第4パルストランスと、
前記第3の2次巻線及び前記第4の2次巻線が接続され、通信信号が入力される第2通信部と、
一方が前記第3の1次巻線の中点に接続され、他方が前記第4の1次巻線の中点に接続された一対の入力端子を有し、入力されたパルス電圧を直流電圧に変換する絶縁型の第2コンバータと
を備えた受信装置。
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