JP6771375B2 - Communication device - Google Patents
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Description
本発明は、通信装置に関する。 The present invention relates to a communication device.
現在、一対の伝送線を介して、他の通信装置から電力の供給を受けるとともに、他の通信装置と通信する通信装置が知られている。例えば、特許文献１には、一対の伝送線により中央処理装置と相互に接続された端末器が開示されている。この中央処理装置は、一対の伝送線間に、±２４Ｖの交流電圧を印加することにより、端末器に電力を供給するとともに、端末器に電圧信号を送信する。一方、この端末器は、一対の伝送線間に印加された電圧を整流することにより、直流電源として用いる直流電圧を生成する。
Currently, there are known communication devices that receive power from other communication devices and communicate with other communication devices via a pair of transmission lines. For example,
また、端末器は、一対の伝送線間に印加された電圧を監視することにより、中央処理装置から電圧信号を受信する。更に、端末器は、負荷電流とは別に信号電流を伝送線に流すことにより、中央処理装置に電流信号を送信する。一方、中央処理装置は、伝送線に流れる電流を監視し、信号電流が流れているか否かを判定することにより、端末器により送信された電流信号を受信する。具体的には、中央処理装置は、振幅が電流閾値以上であり予め定められたパルス幅の信号電流が伝送線に流れたか否かを判定する。ここで、特許文献１に開示された端末器には、端末器が信号電流を流すときに直流電源から電流が逆流することを抑制するために、直流電源の前段に逆流を抑制するためのダイオードが設けられている。
In addition, the terminal receives a voltage signal from the central processing unit by monitoring the voltage applied between the pair of transmission lines. Further, the terminal transmits a current signal to the central processing unit by passing a signal current through the transmission line separately from the load current. On the other hand, the central processing unit receives the current signal transmitted by the terminal by monitoring the current flowing through the transmission line and determining whether or not the signal current is flowing. Specifically, the central processing unit determines whether or not the amplitude is equal to or greater than the current threshold value and a signal current having a predetermined pulse width flows through the transmission line. Here, in the terminal disclosed in
特許文献１に開示された端末器では、端末器が信号電流を流し始めると、ダイオードのアノードの電位が伝送線のインピーダンスにより大幅に低下する。また、端末器が信号電流を流している間、直流電源に接続された負荷に電流が流れるため、直流電源が備えるコンデンサの両端間の電圧が低下する。つまり、端末器が信号電流を流している間、ダイオードのカソードの電位は、徐々に低下する。ここで、特許文献１に開示された端末器では、端末器が信号電流を流し終えると、ダイオードのアノードの電位が一時的に、信号電流が流れる前の電位よりも高くなる。一方、この時点では、ダイオードのカソードの電位は、信号電流が流れる前の電位よりも低下している。つまり、この時点では、ダイオードの両端間に大きな電位差が生じる。
In the terminal disclosed in
このため、伝送線には、信号電流が流れなくなった直後に振幅が大きい突入電流が流れ、信号電流のパルス幅よりも長い時間、電流閾値以上の電流が流れる。その結果、中央処理装置は、端末器が信号電流を流し終えたタイミングを正確に判定することができず、安定した通信を実現することができなかった。このため、一対の伝送線を介して、他の通信装置から電力の供給を受けるとともに他の通信装置に信号電流を流す通信装置において、安定した通信を実現する技術が望まれている。 Therefore, an inrush current having a large amplitude flows through the transmission line immediately after the signal current stops flowing, and a current equal to or greater than the current threshold flows for a time longer than the pulse width of the signal current. As a result, the central processing unit could not accurately determine the timing at which the terminal finished flowing the signal current, and could not realize stable communication. Therefore, there is a demand for a technique for realizing stable communication in a communication device that receives power from another communication device and sends a signal current to the other communication device via a pair of transmission lines.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、一対の伝送線を介して、他の通信装置から電力の供給を受けるとともに他の通信装置に信号電流を流す通信装置において、安定した通信を実現する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a stable communication in a communication device that receives power from another communication device and sends a signal current to the other communication device via a pair of transmission lines. The purpose is to provide the technology to realize.
上記目的を達成するために、本発明に係る通信装置は、
一対の伝送線を介して他の通信装置から供給された電力に基づいて、直流電力を生成する電源回路と、
前記電源回路の内部から前記電源回路の一次側に電流が逆流することを抑制する逆流抑制回路と、
前記逆流抑制回路と前記電源回路とを経由する負荷経路と並列な信号経路に信号電流を流す送信回路と、
前記逆流抑制回路と前記電源回路との間に設けられ、前記逆流抑制回路から前記電源回路への負荷電流の流れを遮断するオフ状態と前記負荷電流の流れを遮断しないオン状態とを有するスイッチング回路と、
前記信号電流が流れ始めてから前記信号電流が流れ終わる前に前記スイッチング回路を前記オフ状態にし、前記信号電流が流れ終えてから予め定められた時間が経過した後に前記スイッチング回路を前記オン状態にする状態制御回路と、
前記信号電流が流れ終えてから前記スイッチング回路が前記オン状態になるまでの間に、前記逆流抑制回路から前記電源回路に向けて前記負荷電流を流す電流供給回路と、を備える。
In order to achieve the above object, the communication device according to the present invention
A power supply circuit that generates DC power based on the power supplied from other communication devices via a pair of transmission lines.
A backflow suppression circuit that suppresses the backflow of current from the inside of the power supply circuit to the primary side of the power supply circuit,
A transmission circuit that allows a signal current to flow in a signal path parallel to the load path that passes through the backflow suppression circuit and the power supply circuit, and
A switching circuit provided between the backflow suppression circuit and the power supply circuit and having an off state that cuts off the flow of load current from the backflow suppression circuit to the power supply circuit and an on state that does not cut off the flow of the load current. When,
The switching circuit is turned off after the signal current starts to flow and before the signal current ends, and the switching circuit is turned on after a predetermined time has elapsed after the signal current has finished flowing. State control circuit and
A current supply circuit for flowing the load current from the backflow suppression circuit toward the power supply circuit is provided between the time when the signal current has finished flowing and the time when the switching circuit is turned on.
本発明では、逆流抑制回路と電源回路との間に設けられたスイッチング回路は信号電流が流れ終わる前にオフ状態になり、信号電流が流れ終えてからスイッチング回路がオン状態になるまでの間に、逆流抑制回路から電源回路に向けて負荷電流が流される。従って、本発明によれば、一対の伝送線を介して、他の通信装置から電力の供給を受けるとともに他の通信装置に信号電流を流す通信装置において、安定した通信を実現することができる。 In the present invention, the switching circuit provided between the backflow suppression circuit and the power supply circuit is turned off before the signal current finishes flowing, and between the time when the signal current finishes flowing and the switching circuit turns on. , A load current is passed from the backflow suppression circuit toward the power supply circuit. Therefore, according to the present invention, stable communication can be realized in a communication device that receives power from another communication device and sends a signal current to the other communication device via a pair of transmission lines.
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１を、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本発明の実施形態１に係る制御システム１０００について説明する。制御システム１０００は、管理装置１００が制御装置２００と制御装置２１０とを介して機器３００と機器３１０と機器３２０と機器３３０とを制御するシステムである。制御システム１０００は、通信システムとも言える。制御システム１０００は、管理装置１００と制御装置２００と制御装置２１０と機器３００と機器３１０と機器３２０と機器３３０とを備える。制御システム１０００は、例えば、照明管理システムである。この場合、例えば、管理装置１００は照明管理装置であり、制御装置２００と制御装置２１０とは照明制御装置であり、機器３００と機器３１０と機器３２０と機器３３０とは照明機器である。
(Embodiment 1)
Hereinafter,
管理装置１００は、伝送線４１０と伝送線４２０とを介して、制御装置２００及び制御装置２１０と相互に通信する。制御装置２００は、信号線５１０と信号線５２０とを介して、機器３００及び機器３１０と通信する。制御装置２１０は、信号線５３０と信号線５４０とを介して、機器３２０及び機器３３０と通信する。基本的に制御装置２００と制御装置２１０とは同様の構成及び機能を有し、機器３００と機器３１０と機器３２０と機器３３０とは同様の構成及び機能を有する。本実施形態では、管理装置１００が制御装置２００を介して機器３００を制御する例について説明する。
The
管理装置１００は、制御装置２００を介して機器３００を制御する。従って、管理装置１００は、制御装置２００と通信する機能を有する。管理装置１００は、伝送線４１０及び伝送線４２０（以下、適宜「一対の伝送線」という。）を介して、電圧信号により制御装置２００にデータを送信する。また、管理装置１００は、一対の伝送線を介して、電流信号により制御装置２００からデータを受信する。また、管理装置１００は、この一対の伝送線を介して、制御装置２００に電力を供給する。
The
管理装置１００が制御装置２００に送信するデータは、例えば、機器３００に対する制御に関わる制御コマンドである。この制御コマンドは、例えば、機器３００の電源のオン・オフを指示するコマンドや、機器３００の電源オン時における明るさを指示するコマンドである。管理装置１００が制御装置２００から受信するデータは、例えば、応答コマンドである。この応答コマンドは、例えば、制御コマンドを正常に受信したことを通知するコマンドや、制御コマンドを正常に受信できなかったことを通知するコマンドである。
The data transmitted by the
このように、管理装置１００は、送信機能と受信機能と電力供給機能とを備える。このため、管理装置１００は、図２に示すように、制御回路１０１と電源回路１０２と送信回路１０３と受信回路１０４とを備える。
As described above, the
制御回路１０１は、管理装置１００の全体の動作を制御する。例えば、制御回路１０１は、送信回路１０３を制御して、制御装置２００にデータを送信するとともに制御装置２００に電力を供給する。また、制御回路１０１は、受信回路１０４を介して制御装置２００から受信したデータに応じた処理を実行する。制御回路１０１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ、ＲＴＣ（Real Time Clock）等を備えるマイコンを備える。
The
電源回路１０２は、管理装置１００、制御装置２００及び機器３００が利用する電力を生成する。例えば、電源回路１０２は、商用電源から供給された５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電力を直流電力に変換する。従って、電源回路１０２は、例えば、整流回路（図示せず）、平滑回路（図示せず）、降圧回路（図示せず）などを備える。本実施形態では、管理装置１００は、＋５Ｖの直流電圧と＋１２Ｖの直流電圧と−１２Ｖの直流電圧とを生成するものとする。＋５Ｖの直流電圧は、管理装置１００の電源電圧として用いられる。また、＋１２Ｖの直流電圧と−１２Ｖの直流電圧とは、制御装置２００が＋１２Ｖの直流電圧と＋５Ｖの直流電圧とを生成するのに用いられる。
The
送信回路１０３は、一対の伝送線間に±１２Ｖの交流電圧を印加することにより、制御装置２００にデータを送信するとともに、制御装置２００に電力を供給する。送信回路１０３は、電源回路１０２により生成された直流電圧を利用し、制御回路１０１による制御に従って動作する。図３に、送信回路１０３により一対の伝送線間に印加される電圧（伝送線４２０の電圧に対する伝送線４１０の電圧）の例を示す。図３に示すように、一対の伝送線間には、＋１２Ｖ又は−１２Ｖが印加される。
The
送信回路１０３は、例えば、＋１２Ｖに１、−１２Ｖに０を割り当てて、１と０との組み合わせにより構成されるデジタルデータを送信する。一対の伝送線間に印加される電圧の絶対値は常に１２Ｖである。このため、制御装置２００は、簡単な回路（例えば、ダイオードブリッジ）により、＋１２Ｖの直流電圧を生成することが可能となる。データフォーマットやビットレートに関しては、説明を省略する。なお、先行技術として挙げた特許文献１には、これらの詳細が開示されている。
For example, the
受信回路１０４は、制御装置２００により送信されたデータを受信する。具体的には、受信回路１０４は、伝送線４１０（又は伝送線４２０）に流れる電流を監視することにより、制御装置２００から送信された電流信号を検出する。なお、伝送線４１０に流れる電流は、負荷電流と信号電流とを合わせた電流（以下「合計電流」という。）である。なお、本実施形態では、理解を容易にするため、送信回路５０は負荷に含まれないものとして説明する。負荷電流は、制御装置２００が備える負荷（ただし、制御装置２００が備える送信回路５０を除く）に流れた電流と機器３００が備える負荷に流れた電流とを合計した電流である。一方、信号電流は、送信回路５０に流れた電流である。信号電流は、送信回路５０がデータを送信するために伝送線４１０に流す電流である。つまり、送信回路５０は、電流信号としての信号電流を、伝送線４１０に流す。
The receiving
ここで、信号電流の値が負荷電流の値よりも十分に大きい場合、或いは、負荷電流の値が予測可能である場合、受信回路１０４は、合計電流に信号電流が含まれているか否かを判定可能である。なお、本実施形態では、信号電流の値が負荷電流の値よりも十分に大きいものとする。また、信号電流は、予め定められた期間に、伝送線４１０に流すことが許可されているものとする。図３において、ｔ１１からｔ１２までの期間であるＴｓは、信号電流を流すことが可能な期間である。このＴｓは、例えば、管理装置１００が制御装置２００に対して制御コマンドを送信した後の期間であり、制御装置２００は、管理装置１００に応答するために、この期間内に信号電流を流すことが可能である。受信回路１０４は、例えば、電流センサ（図示せず）を備える。
Here, when the value of the signal current is sufficiently larger than the value of the load current, or when the value of the load current is predictable, the receiving
次に、制御装置２００について説明する。制御装置２００は、管理装置１００による制御に従って、機器３００を制御する。従って、制御装置２００は、管理装置１００と通信する機能を有する。制御装置２００は、一対の伝送線を介して、電圧信号により管理装置１００からデータを受信する。制御装置２００が管理装置１００から受信するデータは、例えば、上述した制御コマンドである。制御装置２００は、一対の伝送線を介して、電流信号により管理装置１００にデータを送信する。制御装置２００が管理装置１００に送信するデータは、例えば、上述した応答コマンドである。
Next, the
制御装置２００は、管理装置１００から制御コマンドを受信した場合、応答コマンドを管理装置１００に返信した上で、制御コマンドに従って機器３００を制御する。具体的には、制御装置２００は、一対の伝送線を介して、電流信号により応答コマンドを管理装置１００に送信する。電流信号は、例えば、３００ｍＡから１Ａ程度の値の電流である。
When the
また、制御装置２００は、信号線５１０及び信号線５２０（以下、適宜「一対の信号線」という。）を介して、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号により機器３００を制御する。ＰＷＭ制御信号は、パルス幅、つまり、Ｈレベルの電圧期間（又はＬレベルの電圧期間）の割合であるデューティー比が変化する電圧信号である。本実施形態では、Ｈレベルの電圧は、＋１２Ｖであり、Ｌレベルの電圧は、０Ｖであるものとする。例えば、デューティー比（オンデューティー比）が高い程、機器３００が明るく点灯する。本実施形態では、ＰＷＭ制御信号により、機器３００の明るさに加え、機器３００のオン・オフが制御されるものとする。また、制御装置２００は、一対の伝送線を介して、管理装置１００から電力の供給を受ける。
Further, the
図４に示すように、制御装置２００は、整流回路１０と、逆流抑制回路２０と、電源回路３０と、電源回路４０と、送信回路５０と、受信回路６０と、スイッチング回路７０と、信号出力回路８０と、状態制御回路９０と、電源端子１１０と、電源端子１２０と、入力端子１３１と、入力端子１３２と、接地端子１４０と、出力端子１４１と、出力端子１４２と、制御装置制御回路１５０と、機器制御回路１６０とを備える。
As shown in FIG. 4, the
整流回路１０は、一対の伝送線間に印加された交流電圧を整流し、直流電圧を生成する。本実施形態では、一対の伝送線間に印加される交流電圧は±１２Ｖの交流電圧であるため、整流回路１０は、簡単な回路により±１２Ｖの交流電圧から＋１２Ｖの直流電圧を生成することができる。整流回路１０により生成された直流電圧は、電源回路３０と電源回路４０とにより使用される。整流回路１０は、例えば、ダイオードブリッジ１１を備える。整流回路１０の一方の入力端子は入力端子１３１に接続され、整流回路１０の他方の入力端子は入力端子１３２に接続される。整流回路１０の一方の出力端子はダイオード２１のアノードに接続され、整流回路１０の他方の出力端子は接地端子１４０に接続される。
The
逆流抑制回路２０は、一次側（入力側）から二次側（出力側）に電流が流れることを許容し、一次側から二次側に電流が流れることを許容しない回路である。つまり、逆流抑制回路２０は、逆流抑制回路２０自身の二次側から一次側に電流が逆流することを抑制する回路である。本実施形態では、逆流抑制回路２０は、整流回路１０と電源回路３０との間に設けられ、整流回路１０の二次側と逆流抑制回路２０の一次側とが接続され、逆流抑制回路２０の二次側と電源回路３０の一次側とが接続される。従って、逆流抑制回路２０は、電源回路３０の内部から電源回路３０の一次側に電流が逆流することを抑制する回路である。逆流抑制回路２０は、例えば、整流素子であるダイオード２１を備える。
The
電源回路３０は、一対の伝送線を介して他の通信装置から供給された電力に基づいて、直流電力を生成する回路である。具体的には、電源回路３０は、整流回路１０により生成された直流電圧から所望の直流電圧を生成する回路である。つまり、電源回路３０は、ＤＣ（Direct Current）／ＤＣコンバータである。本実施形態では、整流回路１０により生成される直流電圧は＋１２Ｖであり、電源回路３０が生成する直流電圧であるＶｃｃ１は、＋１２Ｖであるものとする。つまり、電源回路３０は、直流電圧の値を変換させず、直流電圧を安定させる回路である。電源回路３０は、電源端子１１０と接地端子１４０との間に＋１２Ｖの電圧を発生させる。電源回路３０は、整流回路１０により生成された直流電圧を平滑化する平滑化回路であるコンデンサ３１を備える。コンデンサ３１は、電源端子１１０に発生する高周波成分を接地端子１４０に流すバイパスコンデンサである。コンデンサ３１は、一端が電源端子１１０に接続され、他端が接地端子１４０に接続される。
The
電源回路４０は、電源回路３０により生成された直流電圧から所望の直流電圧を生成する回路である。つまり、電源回路４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータである。本実施形態では、電源回路３０により生成される直流電圧は＋１２Ｖであり、電源回路４０が生成する直流電圧はであるＶｃｃ２は、＋５Ｖであるものとする。つまり、電源回路４０は、電源回路３０により生成された＋１２Ｖの直流電圧を＋５Ｖの直流電圧に降圧する回路である。電源回路４０は、電源端子１２０と接地端子１４０との間に＋５Ｖの電圧を発生させる。
The
電源回路４０は、抵抗４２とツェナーダイオード４３とを備える降圧回路４１と、降圧回路４１により生成された直流電圧を平滑化する平滑化回路であるコンデンサ４４と、を備える。コンデンサ４４は、電源端子１２０に発生する高周波成分を接地端子１４０に流すバイパスコンデンサである。抵抗４２の一端は電源端子１１０に接続され、抵抗４２の他端は電源端子１２０に接続される。ツェナーダイオード４３のアノードは接地端子１４０に接続され、ツェナーダイオード４３のカソードは電源端子１２０に接続される。コンデンサ４４の一端は電源端子１２０に接続され、コンデンサ４４の他端は接地端子１４０に接続される。
The
送信回路５０は、一対の伝送線を介して、電流信号により管理装置１００にデータを送信する回路である。このため、送信回路５０は、負荷経路と並列な経路である信号経路に信号電流を流す。信号経路は、バイポーラトランジスタ５１（バイポーラトランジスタ５１の電流路）と抵抗５３とが直列に接続された直列回路を通過する経路である。信号電流は、基本的に、バイポーラトランジスタ５１の電流路に流れる電流である。負荷経路は、逆流抑制回路２０と電源回路３０とを経由する経路であり、負荷電流が流れる経路である。負荷電流は、電源回路３０により生成されたＶｃｃ１を利用する負荷に流れる電流である。なお、電源回路４０は、Ｖｃｃ１を利用する負荷と考えることができる。従って、負荷電流には、電源回路４０により生成されたＶｃｃ２を利用する負荷に流れる電流も含まれる。基本的に、制御装置２００内において流れる電流のうち、送信回路５０に流れる信号電流以外は、全て負荷電流と考えることができる。負荷電流は、ダイオード２１に流れる電流である。
The
送信回路５０は、バイポーラトランジスタ５１と、抵抗５２と、抵抗５３と、を備える。バイポーラトランジスタ５１は、ＮＰＮ（Negative Positive Negative）トランジスタである。バイポーラトランジスタ５１のコレクタは、ダイオード２１のアノードとダイオードブリッジ１１の出力端子とに接続される。バイポーラトランジスタ５１のカソードは、抵抗５３の一端に接続される。バイポーラトランジスタ５１のベースは、抵抗５２の一端に接続される。抵抗５２の他端は、制御装置制御回路１５０のパラレル出力ポート（図示せず）に接続される。抵抗５３の他端は、接地端子１４０に接続される。
The
従って、バイポーラトランジスタ５１の電流路の状態は、制御装置制御回路１５０により制御される。例えば、制御装置制御回路１５０のパラレル出力ポートからＨレベル（＋５Ｖ）が出力された場合、バイポーラトランジスタ５１がオンし、信号電流がバイポーラトランジスタ５１の電流路に流れる。一方、制御装置制御回路１５０のパラレル出力ポートからＬレベル（０Ｖ）が出力された場合、バイポーラトランジスタ５１がオフし、信号電流がバイポーラトランジスタ５１の電流路に流れない。
Therefore, the state of the current path of the
受信回路６０は、一対の伝送線を介して、電圧信号により管理装置１００からデータを受信する回路である。具体的には、受信回路６０は、伝送線４２０が接続された入力端子１３２の電位がＨレベル（＋１２Ｖ）であるのかＬレベル（−１２Ｖ）であるのかを検出する回路である。受信回路６０は、入力端子１３２の電位がＨレベル（＋１２Ｖ）である場合、Ｌレベル（０Ｖ）を制御装置制御回路１５０が備えるパラレル入力ポート（図示せず）に出力する。一方、受信回路６０は、入力端子１３２の電位がＬレベル（−１２Ｖ）である場合、Ｈレベル（＋５Ｖ）を制御装置制御回路１５０が備えるパラレル入力ポート（図示せず）に出力する。
The receiving
受信回路６０は、バイポーラトランジスタ６１と、ダイオード６２と、抵抗６３と、抵抗６４と、抵抗６５と、を備える。バイポーラトランジスタ６１は、ＮＰＮトランジスタである。バイポーラトランジスタ６１のコレクタは、制御装置制御回路１５０が備えるパラレル入力ポートに接続される。バイポーラトランジスタ６１のエミッタは、接地端子１４０に接続される。バイポーラトランジスタ６１のベースは、ダイオード６２のカソードに接続される。ダイオード６２のアノードは、接地端子１４０に接続される。抵抗６３の一端は電源端子１２０に接続され、抵抗６３の他端はバイポーラトランジスタ６１のコレクタに接続される。抵抗６４の一端はバイポーラトランジスタ６１のベースに接続され、抵抗６４の他端は入力端子１３２に接続される。抵抗６５の一端はバイポーラトランジスタ６１のベースに接続され、抵抗６５の他端は接地端子１４０に接続される。
The receiving
入力端子１３２の電位がＨレベル（＋１２Ｖ）の場合、バイポーラトランジスタ６１がオンし、バイポーラトランジスタ６１のコレクタからＬレベル（０Ｖ）が出力される。この場合、制御装置制御回路１５０は、伝送線間の電圧（伝送線４２０の電圧に対する伝送線４１０の電圧）が−１２Ｖ、つまり、データが０であると判定する。一方、入力端子１３２の電位がＬレベル（−１２Ｖ）の場合、バイポーラトランジスタ６１がオフし、バイポーラトランジスタ６１のコレクタからＨレベル（＋５Ｖ）が出力される。この場合、制御装置制御回路１５０は、伝送線間の電圧が＋１２Ｖである、つまり、データが１であると判定する。なお、受信回路６０の入力インピーダンスは、十分に高く、受信回路６０には余計な負荷電流が殆ど流れないものとする。
When the potential of the
スイッチング回路７０は、一次側と二次側との間の状態を、電流が殆ど制限されずに流れる状態（以下「オン状態」という。）と、電流が殆ど流れない状態（以下「オフ状態」という。）との間で切り替える回路である。ただし、スイッチング回路７０は、オン状態からオフ状態に切り替えられる間、及び、オフ状態からオン状態に切り替えられる間、電流が調整されてある程度流れる状態（以下「調整状態」という。）となる。調整状態は、オン状態とオフ状態との中間状態であり、オン状態よりも小さい電流が流れる状態である。スイッチング回路７０がどの状態を取るか、及び、調整状態における調整量は、状態制御回路９０から出力される電圧信号により決定される。
The switching
スイッチング回路７０は、逆流抑制回路２０と電源回路３０との間に設けられる。つまり、スイッチング回路７０の一次側は逆流抑制回路２０の二次側に接続され、スイッチング回路７０の二次側は電源回路３０の一次側に接続される。ここで、逆流抑制回路２０から電源回路３０に向けて流れる電流は、負荷電流である。従って、スイッチング回路７０は、負荷電流の流れを遮断するオフ状態と、負荷電流の流れを遮断しないオン状態と、負荷電流を調整する調整状態と、を有する。
The switching
スイッチング回路７０は、バイポーラトランジスタ７１と、ダイオード７２と、抵抗７３と、抵抗７４と、を備える。バイポーラトランジスタ７１は、ＰＮＰ（Positive Negative Positive）トランジスタである。バイポーラトランジスタ７１のエミッタは、ダイオード２１のカソードに接続される。バイポーラトランジスタ７１のコレクタは、電源端子１１０に接続される。バイポーラトランジスタ７１のベースは、抵抗７４の一端に接続される。ダイオード７２のアノードは電源端子１１０に接続され、ダイオード７２のカソードはバイポーラトランジスタ７１のエミッタに接続される。抵抗７３の一端はバイポーラトランジスタ７１のエミッタに接続され、抵抗７３の他端はバイポーラトランジスタ７１のベースに接続される。抵抗７４の他端は、バイポーラトランジスタ９１のコレクタに接続される。
The switching
抵抗７４の他端の電位が十分に高い場合、バイポーラトランジスタ７１の電流路には負荷電流が流れないため、スイッチング回路７０はオフ状態となる。抵抗７４の他端の電位が十分に低い場合、バイポーラトランジスタ７１の電流路には負荷電流が制限されずに流れるため、スイッチング回路７０はオン状態となる。抵抗７４の他端の電位が中程度の電位である場合、バイポーラトランジスタ７１の電流路には負荷電流が調整されて流れるため、スイッチング回路７０は調整状態となる。なお、スイッチング回路７０は、調整状態では、抵抗７４の他端の電位が低い程、バイポーラトランジスタ７１の電流路に流れる負荷電流が大きくなり、抵抗７４の他端の電位が高い程、バイポーラトランジスタ７１の電流路に流れる負荷電流が小さくなる。
When the potential at the other end of the
このように、バイポーラトランジスタ７１は、オン状態からオフ状態になるまでの間、活性領域で動作し、通過する電流の大きさを調整する。そして、バイポーラトランジスタ７１が活性領域で動作する間、スイッチング回路７０が調整状態となる。本実施形態では、スイッチング回路７０は、電流供給回路を構成する。電流供給回路は、スイッチング回路７０がオフ状態の間に低下した電源回路３０の電源電圧を、スイッチング回路７０がオン状態になる前に回復させるための回路である。具体的には、電流供給回路は、信号電流が流れ終えてからスイッチング回路７０がオン状態になるまでの間に、逆流抑制回路２０から電源回路３０に向けて負荷電流を流す回路である。
In this way, the
信号出力回路８０は、送信回路５０が信号電流を流しているか否かを示す信号を出力する。信号出力回路８０は、送信回路５０が信号電流を流しているか否かの論理とは逆の論理の電圧信号を出力する。つまり、信号出力回路８０は、送信回路５０が信号電流を流している間にＬレベル（０Ｖ）を出力し、送信回路５０が信号電流を流していない間にＨレベル（＋５Ｖ）を出力する。
The
信号出力回路８０は、バイポーラトランジスタ８１と、抵抗８２と、抵抗８３と、抵抗８４と、を備える。バイポーラトランジスタ８１は、ＮＰＮトランジスタである。バイポーラトランジスタ８１のコレクタは、抵抗８２の一端に接続される。バイポーラトランジスタ８１のエミッタは、接地端子１４０に接続される。バイポーラトランジスタ８１のベースは、抵抗８３の一端に接続される。抵抗８２の他端は、電源端子１２０に接続される。抵抗８３の他端は、制御装置制御回路１５０が備えるパラレル出力ポート（図示せず）、つまり、抵抗５２の他端に接続される。抵抗８４の一端はバイポーラトランジスタ８１のエミッタに接続され、抵抗８４の他端は接地端子１４０に接続される。信号出力回路８０は、制御装置制御回路１５０が備えるパラレル出力ポートがＨレベル（＋５Ｖ）を出力している間はＬレベル（０Ｖ）を出力し、制御装置制御回路１５０が備えるパラレル出力ポートがＬレベル（０Ｖ）を出力している間はＨレベル（＋５Ｖ）を出力する。
The
状態制御回路９０は、信号出力回路８０から出力された電圧信号に従って、スイッチング回路７０の状態を制御する。状態制御回路９０は、信号電流が流れ終えた後に発生する突入電流の振幅があまり大きくならないように、スイッチング回路７０の状態を制御する。具体的には、まず、状態制御回路９０は、信号電流が流れなくなった直後に突入電流が発生しないように、信号電流が流れ始めてから信号電流が流れ終わる前に、スイッチング回路７０をオフ状態にする。ここで、状態制御回路９０は、信号電流が流れ終えてから予め定められた時間（以下、適宜「遅延時間」という。）が経過した後、スイッチング回路７０をオン状態にする。つまり、状態制御回路９０は、信号出力回路８０から出力された電圧信号を、遅延時間だけ遅延させた上で、スイッチング回路７０に伝達する遅延回路である。
The
また、状態制御回路９０は、信号電流が流れ終えてからスイッチング回路７０がオン状態になるまでの間に、スイッチング回路７０を調整状態にして、スイッチング回路７０を流れる負荷電流を徐々に増加させる。すると、スイッチング回路７０が調整状態である間に、ダイオード２１とバイポーラトランジスタ７１とを介して、整流回路１０から電源回路３０が備えるコンデンサ３１に負荷電流が流れる。すると、電源回路３０が備えるコンデンサ３１に電荷が供給され、スイッチング回路７０がオフ状態の間に低下した電源回路３０の電源電圧が回復する。このように、逆流抑制回路２０の二次側電圧である電源回路３０の電源電圧が回復すると、逆流抑制回路２０の両端間の電位差が小さくなる。すると、スイッチング回路７０がオン状態になった時点において発生する突入電流の振幅が小さくなる。なお、スイッチング回路７０がオフ状態の間、電源回路３０から電源回路３０に接続された負荷（例えば、機器３００）に負荷電流が供給されるが、整流回路１０から電源回路３０には負荷電流が供給されない。このため、スイッチング回路７０がオフ状態の間、電源回路３０が備えるコンデンサ３１が蓄える電荷が減少し、コンデンサ３１の両端間の電位差、つまり、電源回路３０の電源電圧が低下する。
Further, the
状態制御回路９０は、バイポーラトランジスタ９１と、ダイオード９２と、コンデンサ９３と、抵抗９４と、抵抗９５と、抵抗９６と、を備える。バイポーラトランジスタ９１のコレクタは、抵抗７４の他端に接続される。バイポーラトランジスタ９１のエミッタは、接地端子１４０に接続される。バイポーラトランジスタ９１のベースは、抵抗９５の一端に接続される。ダイオード９２のアノードは抵抗９６の一端に接続され、ダイオード９２のカソードは抵抗９６の他端に接続される。コンデンサ９３の一端はダイオード９２のアノードに接続され、コンデンサ９３の他端は接地端子１４０に接続される。抵抗９４の一端はバイポーラトランジスタ９１のエミッタに接続され、抵抗９４の他端はバイポーラトランジスタ９１のベースに接続される。抵抗９５の他端は、ダイオード９２のアノードに接続される。抵抗９６の他端は、バイポーラトランジスタ８１のコレクタに接続される。
The
コンデンサ９３と抵抗９６とは、遅延回路を構成する。この遅延回路の時定数は、コンデンサ９３の容量と抵抗９６の抵抗値とにより決定される。抵抗９６の他端に入力された電圧は、上記時定数に対応する時間だけ遅延して、抵抗９６の一端に出力される。例えば、抵抗９６の他端の電圧がＬレベル（０Ｖ）からＨレベル（＋５Ｖ）に変化すると、遅延時間経過後に、バイポーラトランジスタ９１の電流路がオフ状態からオン状態になる。同様に、抵抗９６の他端の電圧がＨレベル（＋５Ｖ）からＬレベル（０Ｖ）に変化すると、遅延時間経過後に、バイポーラトランジスタ９１の電流路がオン状態からオフ状態になる。
The
ここで、バイポーラトランジスタ９１の電流路がオフ状態である間、バイポーラトランジスタ７１の電流路がオフ状態となる。一方、バイポーラトランジスタ９１の電流路がオン状態である間、バイポーラトランジスタ７１の電流路がオン状態となる。従って、信号電流が流れない状態から信号電流が流れる状態に切り替わると、遅延時間だけ遅延して、スイッチング回路７０がオン状態からオフ状態に切り替わる。また、信号電流が流れる状態から信号電流が流れない状態に切り替わると、遅延時間だけ遅延して、スイッチング回路７０がオフ状態からオン状態に切り替わる。なお、バイポーラトランジスタ９１は、オン状態からオフ状態になるまでの間、活性領域で動作し、通過する電流を調整する調整状態となる。バイポーラトランジスタ９１が、活性領域で動作する間、基本的に、バイポーラトランジスタ７１も活性領域で動作する。
Here, while the current path of the
なお、遅延回路の時定数は、突入電流を十分に減らすことが可能な時間に設定されることが好適である。また、遅延回路の遅延時間は、厳密には、スイッチング回路７０をオン状態からオフ状態にするときと、スイッチング回路７０をオフ状態からオン状態にするときとで異なる。本実施形態では、理解を容易にするため、両遅延時間は、同じであるものとする。また、本実施形態では、遅延回路の時定数は、信号電流が流れる時間（信号電流のパルス幅）よりも短い時間であるものとする。
The time constant of the delay circuit is preferably set to a time during which the inrush current can be sufficiently reduced. Strictly speaking, the delay time of the delay circuit differs between when the switching
電源端子１１０は、電源回路３０の出力電圧であるＶｃｃ１（＋１２Ｖ）の電源電圧が印加される端子である。Ｖｃｃ１を電源電圧として使用する負荷は、電源端子１１０と接地端子１４０とに接続されて使用される。電源端子１２０は、電源回路４０の出力電圧であるＶｃｃ２（＋５Ｖ）の電源電圧が印加される端子である。Ｖｃｃ２を電源電圧として使用する負荷は、電源端子１２０と接地端子１４０とに接続されて使用される。
The
入力端子１３１は、伝送線４１０が接続される端子である。入力端子１３１は、伝送線４１０が接続される端子である。従って、入力端子１３１と入力端子１３２との間には、±１２Ｖの交流電圧が印加される。出力端子１４１は、信号線５１０が接続される端子である。出力端子１４２は、信号線５２０が接続される端子である。また、出力端子１４１と出力端子１４２とは、機器制御回路１６０に接続される。そして、出力端子１４１と出力端子１４２とからは、機器３００を制御するためのＰＷＭ制御信号が出力される。なお、ＰＷＭ制御信号は、０Ｖと＋１２Ｖとが交互に切り替わる電圧信号である。
The
制御装置制御回路１５０は、制御装置２００全体の動作を制御する。制御装置制御回路１５０は、電源電圧としてＶｃｃ２を用いる回路である。制御装置制御回路１５０は、送信回路５０にデジタルデータを送信するパラレル出力ポート（図示せず）、受信回路６０からデジタルデータを受信するパラレル入力ポート（図示せず）、機器制御回路１６０を制御するためのインターフェース（図示せず）を備える。パラレル出力ポートから出力されるレベルは、Ｈレベル（＋５Ｖ）又はＬレベル（０Ｖ）である。パラレル入力ポートに供給されるレベルは、Ｈレベル（＋５Ｖ）又はＬレベル（０Ｖ）である。インターフェースから機器制御回路１６０には、機器制御回路１６０から所望のＰＷＭ制御信号を送信させるためのコマンドやデータが供給される。
The control
制御装置制御回路１５０は、パラレル出力ポートと送信回路５０とを介して、デジタルデータを管理装置１００に送信する。制御装置制御回路１５０は、パラレル入力ポートと受信回路６０とを介して、デジタルデータを管理装置１００から受信する。制御装置制御回路１５０は、インターフェースと機器制御回路１６０とを介して、機器３００を制御する。制御装置制御回路１５０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＴＣ等を備えるマイコンである。
The control
機器制御回路１６０は、制御装置制御回路１５０による制御に従って、ＰＷＭ制御信号により機器３００を制御する。機器制御回路１６０は、電源電圧としてＶｃｃ１を用いる回路である。機器制御回路１６０は、出力端子１４１と出力端子１４２とに接続され、出力端子１４１と出力端子１４２とからＰＷＭ制御信号を機器３００に送信する。
The
機器３００は、制御装置２００によって制御される。機器３００は、例えば、制御装置２００が備える機器制御回路１６０から供給されたＰＷＭ制御信号により、電源のオン・オフや光量が制御される照明装置である。機器３００は、電源回路３０から供給された電力で動作する負荷である。整流回路１０から電源回路３０に流れた負荷電流の多くは、機器３００に流れる。
The
制御装置２１０は、制御対象の機器が制御装置２００と異なるが、基本的に、制御装置２００と同様の構成及び機能を有する。また、機器３１０は、基本的に、機器３００と同様の構成及び機能を有する。更に、機器３２０と機器３３０とは、制御元の制御装置が機器３００と異なるが、基本的に、機器３００と同様の構成及び機能を有する。従って、制御装置２１０、機器３１０、機器３２０及び機器３３０の説明は省略する。
The
次に、制御信号を流し終えた後に発生する突入電流を減らす手法について説明する。まず、比較例に係る制御装置２５０を用いた場合に発生する突入電流について説明する。図５に、比較例に係る制御装置２５０の回路図を示す。図５に示すように、比較例に係る制御装置２５０は、スイッチング回路７０と、信号電流が流れているか否かを示す信号を出力する信号出力回路８０と、スイッチング回路７０の状態を制御するための状態制御回路９０と、を備えていない。
Next, a method of reducing the inrush current generated after the control signal has been sent will be described. First, the inrush current generated when the
図６は、制御装置２５０が備える逆流抑制回路２０の一次側電圧及び二次側電圧を示す図である。逆流抑制回路２０の一次側電圧（以下、適宜、単に「一次側電圧」という。）は、逆流抑制回路２０が備えるダイオード２１のアノードの電圧である。逆流抑制回路２０の二次側電圧（以下、適宜、単に「二次側電圧」という。）は、逆流抑制回路２０が備えるダイオード２１のカソードの電圧である。図６において、一次側電圧を実線で示し、二次側電圧を破線で示す。
FIG. 6 is a diagram showing a primary side voltage and a secondary side voltage of the
図７は、制御装置２５０が信号電流を流したときの合計電流を示す図である。合計電流は、信号電流と負荷電流とを合計した電流である。合計電流は、伝送線４１０に流れる電流であり、管理装置１００が直接検出することが可能な電流である。信号電流は、予め定められたパルス幅（例えば、１００μｓ）を有し、電流閾値（例えば、４８０ｍＡ）以上の振幅（電流値）を有する。負荷電流は、電源回路３０に接続された負荷に流れる電流である。負荷電流は、定常的に電源回路３０に流れる電流であり、定常電流とも言える。
負荷電流は、信号電流に比べて小さく、電流閾値以下の電流値を有する。従って、管理装置１００は、電流閾値以上の合計電流が流れている期間を、信号電流が流れている期間であると判別する。つまり、管理装置１００は、合計電流が、１００μｓの期間に亘って、４８０ｍＡ以上であれば、電流信号を受信したとみなす。
FIG. 7 is a diagram showing the total current when the
The load current is smaller than the signal current and has a current value equal to or less than the current threshold value. Therefore, the
図７において、合計電流を太い実線で示し、信号電流を太い破線で示し、負荷電流を細い破線で示す。ｔ２０は、信号電流が流れ始める前の時刻である。ｔ２１は、信号電流が流れ始めた時刻である。ｔ２２は、信号電流が流れ終わった時刻である。ｔ２３は、突入電流が十分に小さくなった時刻である。ｔ２４は、合計電流が電流閾値（４８０ｍＡ）まで減少した時刻である。 In FIG. 7, the total current is shown by a thick solid line, the signal current is shown by a thick broken line, and the load current is shown by a thin broken line. t20 is the time before the signal current starts to flow. t21 is the time when the signal current starts to flow. t22 is the time when the signal current has finished flowing. t23 is the time when the inrush current becomes sufficiently small. t24 is the time when the total current is reduced to the current threshold (480 mA).
まず、ｔ２０からｔ２１までの期間は、信号電流が流れないため、伝送線４１０に流れる合計電流は、負荷電流と一致する。ここで、負荷電流は、信号電流と比較すると、小さい電流である。従って、信号線４１０による電圧降下は小さく、一次側電圧はほぼ＋１２Ｖに維持され、二次側電圧もほぼ＋１２Ｖに維持される。また、ｔ２０からｔ２１までの期間は、比較的小さな値の合計電流が流れる。
First, since the signal current does not flow during the period from t20 to t21, the total current flowing through the
ｔ２１において、信号電流が流れ始めると、伝送線４１０に流れる合計電流は、信号電流を含むことになり非常に大きな値になる。従って、伝送線４１０のインピーダンスにより伝送線４１０における電圧降下が大きくなり、一次側電圧が＋１２Ｖから大きく低下する。従って、ｔ２１からｔ２２までの期間は、一次側電圧は、＋１２Ｖよりもずっと小さくなる。また、ｔ２１からｔ２２までの期間、コンデンサ３１に蓄積された電荷が徐々に減少し、二次側電圧が徐々に低下する。つまり、ｔ２２の時点では、二次側電圧は、＋１２Ｖよりもある程度小さい値となる。また、ｔ２１からｔ２２までの期間は、一次側電圧の方が二次側電圧よりも小さくなるため負荷電流は殆ど流れないが、信号電流が流れるため、合計電流の値は大きい。
When the signal current starts to flow at t21, the total current flowing through the
そして、ｔ２２において、信号電流が流れ終わると、一次側電圧が＋１２Ｖに戻ろうとする。ここで、ｔ２２の時点では、一次側電圧は、＋１２Ｖよりもかなり小さな値である。このため、一次側電圧は、ｔ２２の直後、一時的に、＋１２Ｖよりも大きな値に達する。また、二次側電圧は、ｔ２２の直後、＋１２Ｖよりも小さな値である。従って、ｔ２２の直後、一次側電圧と二次側電圧との電位差が非常に大きくなり、振幅の大きい突入電流が発生する。つまり、ｔ２２からｔ２３までの期間において、逆流抑制回路２０の一次側から逆流抑制回路２０の二次側に向けて、大きな振幅の突入電流が流れる。なお、突入電流は、負荷電流である。そして、ｔ２３以降、突入電流は、ほぼなくなり、一次側電圧と二次側電圧とは、ほぼ、＋１２Ｖに落ち着く。
Then, at t22, when the signal current finishes flowing, the primary side voltage tries to return to + 12V. Here, at the time of t22, the primary side voltage is a value considerably smaller than + 12V. Therefore, the primary side voltage temporarily reaches a value larger than + 12V immediately after t22. Further, the secondary side voltage is a value smaller than + 12V immediately after t22. Therefore, immediately after t22, the potential difference between the primary side voltage and the secondary side voltage becomes very large, and an inrush current having a large amplitude is generated. That is, in the period from t22 to t23, an inrush current having a large amplitude flows from the primary side of the
このように、比較例に係る制御装置２５０を用いた場合、ｔ２２からｔ２３までの期間、比較的大きな振幅の突入電流が流れ、ｔ２４に至るまで合計電流の値が４８０ｍＡまで低下しない。ここで、ｔ２２からｔ２４までの時間が２０μｓであるものとすると、合計電流は、１２０μｓの期間に亘って、４８０ｍＡ以上の値を維持することになる。このため、管理装置１００は、２０μｓ遅延して電流信号を受信し、或いは、電流信号を正常に受信できない可能性がある。つまり、比較例に係る制御装置２５０を用いた場合、通信が不安定になる。
As described above, when the
一方、本実施形態に係る制御装置２００を用いた場合、信号電流が流れ終えた後に発生する突入電流の振幅を低下させることができるため、安定した通信を実現することが可能となる。以下、具体的に説明する。
On the other hand, when the
図８は、制御装置２００が備える逆流抑制回路２０の一次側電圧及び二次側電圧を示す図である。図９は、制御装置２００が信号電流を流したときの合計電流を示す図である。ｔ２５は、スイッチング回路７０がオフ状態になる時刻である。ｔ２６は、スイッチング回路７０がオン状態になる時刻である。ｔ２７は、突入電流が十分に小さくなった時刻である。
FIG. 8 is a diagram showing a primary side voltage and a secondary side voltage of the
ｔ２１において、信号出力回路８０がＬレベル（０Ｖ）を出力すると、ｔ２５において、スイッチング回路７０がオフ状態となる。このため、二次側電圧は、ｔ２１からｔ２５までの期間、徐々に低下するが、ｔ２５からｔ２２までの期間、ほぼ維持される。一方、一次側電圧は、ｔ２１からｔ２２までの期間、＋１２Ｖよりもずっと小さい値となる。また、ｔ２１からｔ２２までの期間は、一次側電圧の方が二次側電圧よりも小さくなるため負荷電流は殆ど流れないが、信号電流が流れるため、合計電流の値は大きい。
When the
ここで、ｔ２２において、信号電流が流れ終わると、ｔ２２の直後、一次側電圧は、＋１２Ｖよりも大きな値に達する。また、ｔ２２の直後、二次側電圧は、＋１２Ｖよりもやや小さい。従って、ｔ２２の直後、一次側電圧と二次側電圧との電位差は大きい。しかしながら、ｔ２２の直後、スイッチング回路７０がオフ状態である。このため、ｔ２２の直後は、突入電流は流れず、負荷電流も殆ど流れない。
Here, at t22, when the signal current finishes flowing, the primary voltage reaches a value larger than + 12V immediately after t22. Immediately after t22, the secondary voltage is slightly smaller than + 12V. Therefore, immediately after t22, the potential difference between the primary side voltage and the secondary side voltage is large. However, immediately after t22, the switching
また、ｔ２２において、信号出力回路８０がＨレベル（５Ｖ）を出力する。すると、ｔ２２からｔ２６までの期間、スイッチング回路７０が調整状態となり、スイッチング回路７０を介して流れる負荷電流が徐々に増加する。このため、ｔ２２からｔ２６までの期間、コンデンサ３１に蓄積される電荷が徐々に増加し、一次側電圧が徐々に低下するとともに、二次側電圧が徐々に上昇する。
Further, at t22, the
ここで、ｔ２６において、スイッチング回路７０がオン状態になると、突入電流が流れる。しかしながら、ｔ２６の時点では、一次側電圧と二次側電圧との差は、ある程度小さくなっている。このため、ｔ２６の直後に発生する突入電流の振幅は、それ程大きくはならず（例えば、４７０ｍＡ程度）、電流閾値である４８０ｍＡ以下となることが期待される。つまり、制御装置２００を用いた場合、管理装置１００が、信号電流に続く突入電流を電流信号の一部とみなすことにより電流信号を遅延して受信することや、突入電流を誤って電流信号とみなすことを抑制することができる。
Here, at t26, when the switching
本実施形態では、逆流抑制回路２０と電源回路３０との間に設けられたスイッチング回路７０は信号電流が流れ終わる前にオフ状態になり、信号電流が流れ終えてからスイッチング回路７０がオン状態になるまでの間に、スイッチング回路７０を介して逆流抑制回路２０から電源回路３０に向けて負荷電流が流される。このため、本実施形態では、スイッチング回路７０がオン状態にされる時点における逆流抑制回路２０の両端間の電位差が小さくなり、突入電流の振幅が小さくなる。従って、本実施形態によれば、管理装置１００が突入電流を誤って信号電流とみなすことにより生じる通信遅延や誤検出を減らすことができる。つまり、本実施形態によれば、他の通信装置（管理装置１００）から電力の供給を受けるとともに他の通信装置に信号電流を流す通信装置（制御装置２００）において、安定した通信を実現することができる。
In the present embodiment, the switching
また、本実施形態では、電源回路３０の電源電圧を回復させるための電流供給回路が、スイッチング回路７０により構成される。このため、本実施形態によれば、簡単な構成により、安定した通信を実現することができる。
Further, in the present embodiment, the current supply circuit for recovering the power supply voltage of the
（実施形態２）
実施形態１では、スイッチング回路７０により電流供給回路が構成される例について説明した。ここで、スイッチング回路７０により電流供給回路を構成した場合、スイッチング回路７０が備えるバイポーラトランジスタ７１を活性領域で動作させる期間に、電源回路３０に負荷電流を流す構成となる。しかしながら、かかる構成では、バイポーラトランジスタ７１を活性領域で動作させる期間を十分に確保することは容易ではなく、電源回路３０に負荷電流を十分に流すことができない可能性がある。そこで、本実施形態では、スイッチング回路７０がオン状態になる前に電源回路３０に十分に負荷電流を供給することができるように、スイッチング回路７０と並列に接続された抵抗７５により電流供給回路を構成する例について説明する。図１０に、本発明の実施形態２に係る制御装置２２０の回路図を示す。制御装置２２０は、スイッチング回路７０と並列に抵抗７５が接続される点を除き、制御装置２００と同様の構成である。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, an example in which the current supply circuit is configured by the switching
抵抗７５は、スイッチング回路７０に並列に接続される。つまり、抵抗７５の一端はダイオード２１のカソードに接続され、抵抗７５の他端は電源端子１１０に接続される。抵抗７５は、スイッチング回路７０がオン状態に復帰したときに発生する突入電流の振幅を抑える機能を有する。具体的には、抵抗７５は、信号電流が流れ終えてからスイッチング回路７０がオン状態に戻る前に、電源回路３０に負荷電流を供給する機能を有する。
The
ここで、抵抗７５の抵抗値が小さいほど、電源回路３０に大きな負荷電流を流すことができる。しかしながら、抵抗７５の抵抗値が小さすぎると、スイッチング回路７０の機能が働かなくなり、結果として、突入電流の振幅を抑制することができなくなる。そこで、抵抗７５の抵抗値は、適切に突入電流の振幅を抑制することが可能な範囲に設定される。抵抗７５は、例えば、数Ωから数十Ωの抵抗値を有する。抵抗７５は、スイッチング回路７０に対するバイパス抵抗として機能する。本実施形態では、スイッチング回路７０に加え、抵抗７５が、電流供給回路として機能する。
Here, the smaller the resistance value of the
図１１は、制御装置２２０が備える逆流抑制回路２０の一次側電圧及び二次側電圧を示す図である。図１２は、制御装置２２０が信号電流を流したときの合計電流を示す図である。図１２において、細い実線は、抵抗７５に流れる電流（以下「バイパス電流」という。）を示している。ｔ２８は、突入電流が十分に小さくなった時刻である。
FIG. 11 is a diagram showing a primary side voltage and a secondary side voltage of the
ｔ２１において、信号出力回路８０がＬレベル（０Ｖ）を出力すると、ｔ２５において、スイッチング回路７０がオフ状態となる。ここで、逆流抑制回路２０が備えるダイオード２１のカソードと電源回路３０が備えるコンデンサ３１とは、抵抗７５を介して接続されている。従って、スイッチング回路７０がオフ状態であっても、ダイオード２１のカソードとコンデンサ３１との間で電荷の移動が生じる。このため、ｔ２５からｔ２２までの期間、コンデンサ３１に蓄積された電荷が徐々に減少するのに伴って、二次側電圧が徐々に低下する。一方、一次側電圧は、ｔ２１からｔ２２までの期間、＋１２Ｖよりもずっと小さい値となる。また、ｔ２１からｔ２２までの期間は、一次側電圧の方が二次側電圧よりも小さくなるため負荷電流は殆ど流れないが、信号電流が流れるため、合計電流の値は大きい。
When the
ここで、ｔ２２において、信号電流が流れ終わると、ｔ２２の直後、一次側電圧は、＋１２Ｖよりも大きな値に達する。また、ｔ２２の直後、二次側電圧は、＋１２Ｖよりも小さい。従って、ｔ２２の直後、一次側電圧と二次側電圧との電位差は大きい。しかしながら、ｔ２２の直後、スイッチング回路７０はオフ状態である。このため、ｔ２２の直後、突入電流が発生したとしても、抵抗７５にわずかに流れるだけである。
Here, at t22, when the signal current finishes flowing, the primary voltage reaches a value larger than + 12V immediately after t22. Immediately after t22, the secondary voltage is smaller than + 12V. Therefore, immediately after t22, the potential difference between the primary side voltage and the secondary side voltage is large. However, immediately after t22, the switching
ここで、ｔ２２からｔ２６までの期間、二次側電圧よりも一次側電圧の方が高いため、抵抗７５を介して、整流回路１０から電源回路３０にバイパス電流が流れる。なお、バイパス電流は、負荷電流である。また、ｔ２２において、信号出力回路８０がＨレベル（５Ｖ）を出力する。すると、ｔ２２からｔ２６までの期間に、スイッチング回路７０が調整状態となり、スイッチング回路７０を介して流れる負荷電流が徐々に増加する。このため、ｔ２２からｔ２６までの期間、コンデンサ３１に蓄積される電荷が徐々に増加し、一次側電圧が徐々に低下するとともに、二次側電圧が徐々に上昇する。なお、ｔ２２からｔ２６までの期間において電源回路３０に流れる負荷電流は、殆どが抵抗７５を介して流れるバイパス電流であるが、スイッチング回路７０を介して流れる負荷電流の割合は時間の経過とともに増加する。
Here, since the primary side voltage is higher than the secondary side voltage during the period from t22 to t26, a bypass current flows from the
ここで、ｔ２６において、スイッチング回路７０がオン状態になると、突入電流が流れる。しかしながら、ｔ２６の時点では、一次側電圧と二次側電圧との差は、かなり小さくなっている。このため、ｔ２６の直後に発生する突入電流の振幅は、それ程大きくはならず（例えば、４５０ｍＡ程度）、電流閾値である４８０ｍＡ以下となることが期待される。なお、実施形態２は実施形態１よりも、一次側電圧と二次側電圧との差が小さく、突入電流の振幅も小さくなることが期待できる。つまり、制御装置２２０を用いた場合、管理装置１００が、電流信号を遅延して受信したり、突入電流を誤って電流信号とみなしたりすることが更に抑制される。
Here, at t26, when the switching
本実施形態では、スイッチング回路７０と並列に抵抗７５が接続され、逆流抑制回路２０と電源回路３０との間に設けられたスイッチング回路７０は信号電流が流れ終わる前にオフ状態になり、信号電流が流れ終えてからスイッチング回路７０がオン状態になるまでの間に、スイッチング回路７０のみならず抵抗７５を介して逆流抑制回路２０から電源回路３０に向けて負荷電流が流される。このため、本実施形態では、スイッチング回路７０がオン状態にされる時点における逆流抑制回路２０の両端間の電位差が更に小さくなり、突入電流の振幅が更に小さくなる。従って、本実施形態によれば、管理装置１００が突入電流を誤って信号電流とみなすことにより生じる通信遅延や誤検出を更に減らすことができる。
In the present embodiment, the
（実施形態３）
実施形態１では、スイッチング回路７０がバイポーラトランジスタを備える例について説明した。本発明において、スイッチング回路が、バイポーラトランジスタに代えて電界効果トランジスタを備えていてもよい。本実施形態３に係る制御装置２３０は、図１３に示すように、スイッチング回路７０に代えてスイッチング回路７６を備える。スイッチング回路７６は、スイッチング回路７０において、バイポーラトランジスタ７１を電界効果トランジスタ７７に置換したものである。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, an example in which the
スイッチング回路７６は、ダイオード７２と、抵抗７３と、抵抗７４と、電界効果トランジスタ７７と、を備える。電界効果トランジスタ７７は、Ｐ（Positive）チャネル型のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型の電界効果トランジスタである。電界効果トランジスタ７７のソース（Ｓ）は、ダイオード２１のカソードに接続される。電界効果トランジスタ７７のドレイン（Ｄ）は、電源端子１１０に接続される。電界効果トランジスタ７７のゲート（Ｇ）は、抵抗７４の一端に接続される。
The switching
電界効果トランジスタ７７は、ゲート（Ｇ）に印加された電圧により、ソース（Ｓ）からドレイン（Ｄ）を結ぶ電流路の状態が制御されるが、基本的に、バイポーラトランジスタ７１と同様に動作する。つまり、バイポーラトランジスタ９１の電流路がオフ状態である間、電界効果トランジスタ７７の電流路がオフ状態となる。また、バイポーラトランジスタ９１の電流路が調整状態である間、基本的に、電界効果トランジスタ７７の電流路が調整状態となる。そして、バイポーラトランジスタ９１の電流路がオン状態である間、電界効果トランジスタ７７の電流路がオン状態となる。つまり、本実施形態では、スイッチング回路７６が、電流供給回路を構成する。
The
本実施形態では、逆流抑制回路２０と電源回路３０との間に設けられたスイッチング回路７６は信号電流が流れ終わる前にオフ状態になり、信号電流が流れ終えてからスイッチング回路７６がオン状態になるまでの間に、スイッチング回路７６を介して逆流抑制回路２０から電源回路３０に向けて負荷電流が流される。このため、本実施形態では、スイッチング回路７６がオン状態にされる時点における逆流抑制回路２０の両端間の電位差が小さくなり、突入電流の振幅が小さくなる。従って、本実施形態によれば、管理装置１００が突入電流を誤って信号電流とみなすことにより生じる通信遅延や誤検出を減らすことができる。
In the present embodiment, the switching
（実施形態４）
実施形態２では、＋１２Ｖの電源電圧であるＶｃｃ１を生成する電源回路３０の後段に、＋５Ｖの電源電圧であるＶｃｃ２を生成する電源回路４０が接続される例について説明した。本発明において、＋１２Ｖの電源電圧であるＶｃｃ１を生成する電源回路３０と並列に、＋５Ｖの電源電圧であるＶｃｃ２を生成する電源回路４５が接続されてもよい。
(Embodiment 4)
In the second embodiment, an example in which the
図１４に示すように、本実施形態に係る制御装置２４０が備える電源回路４５は、降圧回路４６により生成された直流電圧を平滑化する平滑化回路であるコンデンサ４４と、抵抗４２とツェナーダイオード４３とバイポーラトランジスタ４７とダイオード４８とコンデンサ４９とを備える降圧回路４６と、を備える。コンデンサ４４の一端は電源端子１２０に接続され、コンデンサ４４の他端は接地端子１４０に接続される。
As shown in FIG. 14, the
降圧回路４６は、降圧回路として機能する他、安定化回路として機能する。抵抗４２の一端はダイオード２１のアノードに接続され、抵抗４２の他端はコンデンサ４９の一端に接続される。ツェナーダイオード４３のアノードは接地端子１４０に接続され、ツェナーダイオード４３のカソードはコンデンサ４９の一端に接続される。バイポーラトランジスタ４７は、ＮＰＮトランジスタである。バイポーラトランジスタ４７のエミッタは、電源端子１２０に接続される。バイポーラトランジスタ４７のコレクタは、ダイオード２１のアノードに接続される。バイポーラトランジスタ４７のベースはツェナーダイオード４３のカソードに接続される。ダイオード４８のアノードはバイポーラトランジスタ４７のエミッタに接続され、ダイオード４８のカソードはバイポーラトランジスタ４７のコレクタに接続される。コンデンサ４９の他端は、接地端子１４０に接続される。
The step-
降圧回路４６の機能は、基本的に、電源電圧が安定する他は、降圧回路４１と同様の機能である。なお、本実施形態では、電源回路４５の前段には、逆流抑制回路２０に相当する回路が設けられていない。このため、電源回路４５には、突入電流を低減されるための構成、つまり、スイッチング回路７０と、抵抗７５と、信号出力回路８０と、状態制御回路９０とに相当する構成が設けられていない。
The function of the step-
本実施形態では、逆流抑制回路２０と電源回路３０との間に設けられたスイッチング回路７０は信号電流が流れ終わる前にオフ状態になり、信号電流が流れ終えてからスイッチング回路７０がオン状態になるまでの間に、スイッチング回路７０に加え抵抗７５を介して逆流抑制回路２０から電源回路３０に向けて負荷電流が流される。このため、本実施形態では、スイッチング回路７０がオン状態にされる時点における逆流抑制回路２０の両端間の電位差が小さくなり、突入電流の振幅が小さくなる。従って、本実施形態によれば、管理装置１００が突入電流を誤って信号電流とみなすことにより生じる通信遅延や誤検出を減らすことができる。
In the present embodiment, the switching
（変形例）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明を実施するにあたっては、種々の形態による変形及び応用が可能である。
(Modification example)
Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications and applications are possible in carrying out the present invention.
本発明において、上記実施形態において説明した構成、機能、動作のどの部分を採用するのかは任意である。また、本発明において、上述した構成、機能、動作のほか、更なる構成、機能、動作が採用されてもよい。また、上述した機能は、どの装置が有していても良く、上述した機能がシステム全体として実行されればよい。 In the present invention, which part of the configuration, function, and operation described in the above embodiment is adopted is arbitrary. Further, in the present invention, in addition to the above-described configurations, functions, and operations, further configurations, functions, and operations may be adopted. Further, the above-mentioned functions may be possessed by any device, and the above-mentioned functions may be executed as a whole system.
例えば、上記実施形態において、電源回路３０に、逆流抑制回路２０とスイッチング回路７０と信号出力回路８０と状態制御回路９０とが含まれていてもよい。また、上記実施形態では、制御装置２００と機器３００とが別の装置である例について説明した。本発明において、機器３００に制御装置２００が内蔵されたものであってもよい。この場合、制御装置２００が備える各種の回路が機器３００に内蔵される。
For example, in the above embodiment, the
上記実施形態では、管理装置１００が制御装置２００に電圧信号によりデータを送信する機能を有し、制御装置２００が管理装置１００から電圧信号によりデータを受信する機能を有する例について説明した。本発明において、管理装置１００が制御装置２００にデータを送信する機能を有さず、制御装置２００が管理装置１００から電圧信号によりデータを受信する機能を有さなくてもよい。この場合、管理装置１００により直流電圧が一対の伝送線間に印加される構成となり、制御装置２００が整流回路１０を備える必要がなくなる。
In the above embodiment, an example has been described in which the
また、信号電流が流れ始めてから信号電流が流れ終わる前にスイッチング回路７０がオフ状態となり、信号電流が流れ終えてから予め定められた時間が経過した後にスイッチング回路７０がオン状態になる構成であれば、スイッチング回路７０、信号出力回路８０及び状態制御回路９０における入力及び出力の論理は任意である。
Further, the switching
実施形態２では、スイッチング回路７０が、調整状態を有し、電流供給回路として機能する例について説明した。本発明において、スイッチング回路７０が、調整状態を有さず、電流供給回路として機能しなくてもよい。かかる場合でも、抵抗７５が電流供給回路として機能すれば、突入電流の振幅を小さくする効果が得られる。
In the second embodiment, an example in which the
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。 The present invention allows for various embodiments and modifications without departing from the broad spirit and scope of the present invention. Moreover, the above-described embodiment is for explaining the present invention, and does not limit the scope of the present invention. That is, the scope of the present invention is indicated by the scope of claims, not by the embodiment. Then, various modifications made within the scope of the claims and the equivalent meaning of the invention are considered to be within the scope of the present invention.
本発明は、照明管理システムに適用可能である。 The present invention is applicable to lighting management systems.
１０ 整流回路、１１ ダイオードブリッジ、２０ 逆流抑制回路、２１，４８，６２，７２，９２ ダイオード、３０，４０，４５，１０２ 電源回路、３１，４４，４９，９３ コンデンサ、４１，４６ 降圧回路、４２，５２，５３，６３，６４，６５，７３，７４，７５，８２，８３，８４，９４，９５，９６ 抵抗、４３ ツェナーダイオード、４７，５１，６１，７１，８１，９１ バイポーラトランジスタ、５０，１０３ 送信回路、６０，１０４ 受信回路、７０，７６ スイッチング回路、７７ 電界効果トランジスタ、８０ 信号出力回路、９０ 状態制御回路、１００ 管理装置、１０１ 制御回路、１１０，１２０ 電源端子、１３１，１３２ 入力端子、１４０ 接地端子、１４１，１４２ 出力端子、１５０ 制御装置制御回路、１６０ 機器制御回路、２００，２１０，２２０，２３０，２４０，２５０ 制御装置、３００，３１０，３２０，３３０ 機器、４１０，４２０ 伝送線、５１０，５２０，５３０，５４０ 信号線、１０００ 制御システム 10 rectifier circuit, 11 diode bridge, 20 backflow suppression circuit, 21,48,62,72,92 diode, 30,40,45,102 power supply circuit, 31,44,49,93 capacitor, 41,46 buck circuit, 42 , 52, 53, 63, 64, 65, 73, 74, 75, 82, 83, 84, 94, 95, 96 resistance, 43 Zener diode, 47, 51, 61, 71, 81, 91 bipolar transistor, 50, 103 transmission circuit, 60, 104 reception circuit, 70,76 switching circuit, 77 electric field effect transistor, 80 signal output circuit, 90 state control circuit, 100 management device, 101 control circuit, 110, 120 power supply terminal, 131, 132 input terminal , 140 ground terminal, 141,142 output terminal, 150 control device control circuit, 160 device control circuit, 200, 210, 220, 230, 240, 250 control device, 300, 310, 320, 330 device, 410, 420 transmission line 510,520,530,540 signal line, 1000 control system
Claims (6)
前記電源回路の内部から前記電源回路の一次側に電流が逆流することを抑制する逆流抑制回路と、
前記逆流抑制回路と前記電源回路とを経由する負荷経路と並列な信号経路に信号電流を流す送信回路と、
前記逆流抑制回路と前記電源回路との間に設けられ、前記逆流抑制回路から前記電源回路への負荷電流の流れを遮断するオフ状態と前記負荷電流の流れを遮断しないオン状態とを有するスイッチング回路と、
前記信号電流が流れ始めてから前記信号電流が流れ終わる前に前記スイッチング回路を前記オフ状態にし、前記信号電流が流れ終えてから予め定められた時間が経過した後に前記スイッチング回路を前記オン状態にする状態制御回路と、
前記信号電流が流れ終えてから前記スイッチング回路が前記オン状態になるまでの間に、前記逆流抑制回路から前記電源回路に向けて前記負荷電流を流す電流供給回路と、を備える、
通信装置。 A power supply circuit that generates DC power based on the power supplied from other communication devices via a pair of transmission lines.
A backflow suppression circuit that suppresses the backflow of current from the inside of the power supply circuit to the primary side of the power supply circuit,
A transmission circuit that allows a signal current to flow in a signal path parallel to the load path that passes through the backflow suppression circuit and the power supply circuit, and
A switching circuit provided between the backflow suppression circuit and the power supply circuit and having an off state that cuts off the flow of load current from the backflow suppression circuit to the power supply circuit and an on state that does not cut off the flow of the load current. When,
The switching circuit is turned off after the signal current starts to flow and before the signal current ends, and the switching circuit is turned on after a predetermined time has elapsed after the signal current has finished flowing. State control circuit and
A current supply circuit for flowing the load current from the backflow suppression circuit toward the power supply circuit is provided between the time when the signal current has finished flowing and the time when the switching circuit is turned on.
Communication device.
前記スイッチング回路は、前記逆流抑制回路から前記電源回路に流れる前記負荷電流の量を調整する調整状態を有し、
前記状態制御回路は、前記信号電流が流れ終えてから前記スイッチング回路が前記オン状態になるまでの間に、前記スイッチング回路を前記調整状態にする、
請求項１に記載の通信装置。 The current supply circuit is composed of the switching circuit.
The switching circuit has an adjusted state for adjusting the amount of the load current flowing from the backflow suppression circuit to the power supply circuit.
The state control circuit puts the switching circuit in the adjusted state between the time when the signal current finishes flowing and the time when the switching circuit is turned on.
The communication device according to claim 1.
前記電流供給回路は、前記バイパス抵抗により構成される、
請求項１又は２に記載の通信装置。 Further provided with a bypass resistor connected in parallel with the switching circuit
The current supply circuit is composed of the bypass resistor.
The communication device according to claim 1 or 2.
前記予め定められた時間は、前記遅延回路の時定数に応じた時間である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の通信装置。 The state control circuit includes a delay circuit composed of a resistor and a capacitor.
The predetermined time is a time corresponding to the time constant of the delay circuit.
The communication device according to any one of claims 1 to 3.
前記状態制御回路は、前記バイポーラトランジスタのベースに流れる電流を変化させることにより前記スイッチング回路の状態を切り替える、
請求項１から４のいずれか１項に記載の通信装置。 The switching circuit includes a bipolar transistor in which the load current flows in a current path.
The state control circuit switches the state of the switching circuit by changing the current flowing through the base of the bipolar transistor.
The communication device according to any one of claims 1 to 4.
前記状態制御回路は、前記電界効果トランジスタのゲートの電位を変化させることにより前記スイッチング回路の状態を切り替える、
請求項１から４のいずれか１項に記載の通信装置。 The switching circuit includes a field effect transistor in which the load current flows in a current path.
The state control circuit switches the state of the switching circuit by changing the potential of the gate of the field effect transistor.
The communication device according to any one of claims 1 to 4.
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