JPH04287598A - 電源と負荷との間の通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は直流を供給する電源と、
この直流が供給されている負荷との間の信号の送受信の
方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来より、電子機器などに安定した電源
を供給するために、スイッチングレギュレータなどの電
源が用いられている。

【０００４】さらに、最近では、単に負荷側の電子機器
に単一の電圧を供給するのみではなく、負荷からの要求
に応じて出力電圧を変化させる電源がある。

【０００５】図７はこの様な従来のスイッチングレギュ
レータの構成を示す図である。

【０００６】まず、ＡＣ１００Ｖの交流がフィルタ１、
整流器２、コンデンサ３で整流・平滑される。電源制御
部４でスイッチングトランジスタ５のオン・オフ制御を
行い、トランス６で電力を２次側に伝達する。伝達され
た電力はダイオード７、８、チョークコイル９、コンデ
ンサ１０で整流・平滑が行われて負荷側に直流電圧を供
給する。また負荷に供給する直流電圧を安定させるため
、Ａ点の電圧をフィードバックしてＡ／Ｄコンバータ１
１でディジタル信号に変換した後、マイクロコンピュー
タ１２がレジスタ１３、ドライバ１４を介してスイッチ
ングトランジスタ５のＰＷＭ（ＰＵＬＳＥ　ＷＩＤＴＨ
　ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ）制御を行う。

【０００７】一方、電源側と負荷側の情報の通信は、信
号ライン１５を介して行われる。この信号ライン１５に
、負荷制御部１６からディジタル信号（０Ｖ、５Ｖのパ
ルス列）を出力し、この信号をマイクロコンピュータ１
２が電源制御部４のレジスタ１３のビット５を介して受
信して、負荷側からの要求を解析する。この後、マイク
ロコンピュータ１２は負荷側からの要求（例えば、出力
電圧の昇圧、降圧など）に従ってレジスタ１３のビット
７に「Ｌ」、「Ｈ」の書き込みを制御してスイッチング
トランジスタ５のオン・オフのデューティ比を変化させ
ることにより、出力電圧の変更を実行する。また、信号
線１５は、複数本から構成されて、各々の信号線ごとに
、例えば、＋５．２５Ｖに電圧昇圧、＋４．７５Ｖに電
圧降圧、出力停止など単一の機能を持たせることも行わ
れている。

【０００８】このように、電源側と負荷側で情報の通信
を行う場合、特別の信号線を必要とし、これに伴い、信
号線１５を接続するためのコネクタが必要になってコス
トがかかるという問題が生じた。

【０００９】また、電源がＡＣアダプタの場合には、信
号線とのコネクタが必要になり、汎用性が無くなるとい
う問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の電源側と負荷側との間の通信方式では、通信のための
信号線、信号線のためのコネクタが必要になるのでコス
トがかかり、電源の汎用性がなくなるという問題があっ
た。

【００１１】本発明はこのような問題を解決すべく創案
されたもので、低コストで、かつ電源部の汎用性が高い
電源側と負荷側との間の通信方式を提供することを目的
とする。

【００１２】

【発明の構成】

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、直流を出力する電源と、この電源か
ら前記直流を供給される負荷との間の制御信号の通信の
方法であって、前記直流に制御信号を重畳して制御信号
の通信を行う電源と負荷との間の通信方法であり、第２
の発明は、第１の発明において、前記電源から前記負荷
へ制御信号を送信する場合は、供給すべき直流の電圧を
変化させることで前記制御信号を送出し、前記負荷が前
記直流の電圧の変化を検知して制御信号を受信する電源
と負荷との間の通信方法であり、第３の発明は、前記負
荷から前記電源へ制御信号を送信する場合は、前記電源
から供給されている前記直流の電流を変化させることで
前記制御信号を送出し、前記電源が前記直流の電流の変
化を検知して制御信号を受信する電源と負荷との間の通
信方法である。

【００１４】

【作用】本発明の電源と負荷との間の通信方法では、電
源から負荷に供給される直流に制御信号を重畳すること
で制御信号の交信が行われる。

【００１５】したがって、制御信号の交信のための特別
の信号線を必要としないので、低コスト、小型化を図る
ことができ、汎用性を高くすることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１７】図１は本発明をスイッチングレギュレータ
を電源とした場合の一実施例の構成を示す回路図である
。

【００１８】電源側１７は入力される交流（ＡＣ１００
Ｖ）のノイズを除去するフィルタ１８と、フィルタ１８
通過後の交流を整流する整流器１９と、整流器１９通過
後の脈流を平滑する平滑コンデンサ２０と、平滑コンデ
ンサ２０を通過後の直流をスイッチングするスイッチン
グトランジスタ２１と、スイッチングトランジスタ２１
のコレクタ、エミッタ間の電圧が安定動作領域に入るよ
うにするためのスナバ回路２２と、スイッチングトラン
ジスタ２２によってスイッチングされた電力を１次側巻
線から２次側巻線に伝達するトランス２３と、２次側巻
線に出力されたパルス状の信号を整流・平滑するための
ダイオード２４、２５、チョークコイル２６、コンデン
サ２７と、２次側の直流電流を検出するための抵抗２８
と、電源制御部２９とから構成されている。

【００１９】電源制御部２９は、制御プログラムなどが
格納されているＲＯＭ３０と、ワークエリアなどとして
使用するＲＡＭ３１と、制御処理を実行するマイクロコ
ンピュータ３２と、抵抗２８の両端の電圧をディジタル
信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３３と、ディジタルデ
ータの入出力のためのレジスタ３４と、スイッチングト
ランジスタ２１をドライブするためのドライバ３５とに
よって構成されている。

【００２０】負荷側の電子機器３６は、電子機器３６の
電子回路の負荷３７と、電子機器３６に入力されてくる
直流の電流を制御するための抵抗３８およびパワートラ
ンジスタ３９と、このパワートランジスタを流れる電流
を制御するための負荷側制御部４０とを具備している。

【００２１】つぎに上述し電源側１７の直流出力の動作
を簡単に説明する。

【００２２】まず、入力されたＡＣ１００Ｖはフィルタ
１８によって不要なノイズが取り除かれ、整流器１９で
整流、コンデンサ２０で平滑が行われて直流となる。こ
の直流をスイッチングトランジスタ２１でスイッチング
してパルス状の信号にする。そしてこのパルス状の信号
がトランス２３で昇圧されて２次側に昇圧されたパルス
状の信号を出力する。このパルス状の信号はダイオード
２４、２５、チョークコイル２６、平滑コンデンサ２７
で整流・平滑が行われる。電源制御部２９のマイクロコ
ンピュータ３２は出力の直流電圧をＡ／Ｄコンバータ３
３、ディジタルバス４１を介して検出してスイッチング
トランジスタ２１のＰＷＭ制御を、レジスタ３４に「Ｈ
」、「Ｌ」を書き込むことによって行って出力電圧が一
定になるように制御する。

【００２３】つぎに電源側１７と電子機器３６の制御信
号の通信を行いつつ、直流を電源側から電子機器３６に
供給する動作について説明する。

【００２４】なお、図２は電源側１７と負荷側とを結ぶ
電源供給ラインの電圧および電流を示す図である。

【００２５】まず、電源がオンされると、図２に示すよ
うに、電源側１７の出力に＋９Ｖが立ち上がる。

【００２６】■電源側１７から電子機器３６に信号を送
信する場合の動作。

【００２７】マイクロコンピュータ３２はスイッチング
トランジスタ２１のＰＷＭ制御のデューティ比を変化さ
せて、＋８．８Ｖ、＋９．２Ｖにすることによって図２
に示す信号列Ｓ０を作り出す。

【００２８】図３は電源側１７から電子機器３６に信号
を送信する場合の動作を示すフローチャートである。

【００２９】まず、マイクロコンピュータ３２は出力端
子の電圧をＡ／Ｄコンバータ３３を介してディジタル値
として読取り、＋９Ｖであることを確認する（ステップ
３０１）。そして、マイクロコンピュータ３２は、スイ
ッチングトランジスタ２１のオンパルス幅を短くして１
００μｓｅｃ間、＋８．８Ｖに安定させて信号Ｓ０１を
作り出す（ステップ３０２）。つぎにマイクロコンピュ
ータ３２は、スイッチングトランジスタ２１のオンパル
ス幅を長くして１００μｓｅｃ間、＋９．２Ｖに安定さ
せて信号Ｓ０２を作り出す（ステップ３０３）。さらに
マイクロコンピュータ３２は、ステップ３０２、３０３
と同様に、信号Ｓ０３、Ｓ０４、Ｓ０５、Ｓ０６、Ｓ０
７を作り出す（ステップ３０４）。但し信号Ｓ０５の保
持時間は３００μｓｅｃである。そして最後にスイッチ
ングトランジスタ２１のオンパルス幅を通常の長さに戻
し、出力電圧を＋９Ｖにする（ステップ３０５）。上述
した動作における出力の電流は図２のＴ０に示すように
なる。

【００３０】■電源側１７からの信号を電子機器３６が
受信する場合の動作。

【００３１】電子機器３６の負荷側制御部４０はＡ／Ｄ
コンバータ（図示省略）を有しており、電源側１７から
送られてくる直流の電圧の変動を読むことにより、電源
側１７からの制御信号を受信する。

【００３２】図４は電源側１７からの信号を電子機器３
６が受信する場合の動作を示すフローチャートである。

【００３３】まず、負荷側制御部４０は＋８．８Ｖにな
ったことを検知すると（ステップ４０１）、電源側から
供給された電圧値を１０μｓｅｃ毎に、９０回、電圧値
を読み（ステップ４０２）、メモリ（図示省略）に記憶
させる。読み取った電圧値が＋８．８Ｖ、＋９Ｖ、＋９
．２Ｖ以外ならばノイズまたは電圧異常が発生したとし
て信号の認識動作を終了する（ステップ４０３）。読み
取った電圧値が＋８．８Ｖ、＋９Ｖ、＋９．２Ｖである
場合には＋８．８Ｖを“０”レベル、＋９．２Ｖを“１
”レベルとして１００μｓｅｃ単位に“０”、“１”を
認識して信号列Ｓ１を読み取る。（ステップ４０４）。 そして信号列Ｓ１が“１”、“１”、“１”である場合
には（ステップ４０５）、「電源側は負荷側の指示を認
識した。」ということを理解する。また信号列が“１”
、“０”、“１”である場合には（ステップ４０７）、
「電源側は２秒後に出力を落とす。」と言うことを理解
する（ステップ４０８）。ステップ４０５、４０７に対
応する定義は、ステップ４０８、４０９の他に自由に設
定することが可能である。

【００３４】また上述した例では、“０”、“１”レベ
ルは各々１００μｓｅｃ単位、電圧を読む間隔は１０μ
ｓｅｃとしたが、前者が１ｍｓｅｃ単位、後者が２００
μｓｅｃ等にすることもできる。

【００３５】さらに、“０”、“１”レベルは、＋８．
８Ｖ、＋９．２ボルトにしたが、負荷側が誤動作しない
電圧変化であれば、例えば、“０”は＋８．０Ｖ、“１
”は＋１０．０Ｖのように大きくとっても良い。

【００３６】■負荷側の電子機器３６から電源側１７に
信号を送信する動作。

【００３７】負荷側の電子機器３６から電源側１７へは
パワートランジスタ３９をオン・オフすることによって
電源側１７から供給される電流を変化させることによっ
て行う。

【００３８】図５は負荷側からの信号送信の動作を示す
フローチャートである。

【００３９】まず、負荷側制御部４０において電源側１
７に信号を送出する要求が発生すると、パワートランジ
スタ３９のベースを５０μｓｅｃ間だけ、“１”レベル
としてパワートランジスタ３９を５０μｓｅｃ間だけオ
ンする（ステップ５０１）。このとき、抵抗３８により
制限された０．５Ａの電流がパワートランジスタ３９の
コレクタ、エミッタ間をながれる。このため、負荷電流
は０．５Ａだけ増加することになる。そして、図２に示
す信号Ｓ１１が発生する。つぎに、負荷側制御部４０は
１５０μｓｅｃの間、パワートランジスタ３９のベース
に“０”レベルの電圧を印加してパワートランジスタ３
９を１５０μｓｅｃの間、オフにする（ステップ５０２
）。そしてステップ５０１、５０２と同様にして図２の
信号Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４を作り出す（ステップ５０
３）。信号列Ｓ１の送出中の電圧の変化は図２のＴ１の
ようになる。

【００４０】また、上述した例では負荷電流は＋２．５
Ｖで、０．５Ａだけ電流を増加させることにより信号を
＋３．０Ａで作り出していたが、負荷電流の変化で＋３
．０Ｖとなることが存在し、かつ、図２の信号列Ｓ１の
ように変化する場合には、信号を送っていないのに電源
側１７は信号がきたと判断してしまい、誤動作すること
になるので電流値、パワートランジスタ３９のオン時間
を負荷電流の変化と合致しない値を選択する必要がある
。

【００４１】■負荷側の電子機器３６からの信号を電源
側１７が受信する場合の動作。 負荷側の電子機器３６からの電流の変化として発生され
た信号は抵抗２８の両端に電流値に応じた電圧降下を検
出することによって受信する。

【００４２】図６は負荷側の電子機器３６からの信号を
電源側１７が受信する場合の動作を示すフローチャート
である。

【００４３】いま、■で説明したように負荷側で一定の
電流変化である信号列Ｓ１を発生したとする。

【００４４】このとき、電源制御部２９のマイクロコン
ピュータ３２は抵抗２８の両端の電圧を読み、出力電圧
を一定に保つようにスイッチングトランジスタ２１をＰ
ＷＭ制御している。また同時に抵抗２８の両端の電位差
から抵抗２８を流れる電流、すなわち負荷電流の値を計
算している。この電流が０．５Ａ増加して２．５Ａから
３．０Ａになったとき（ステップ６０１）、マイクロコ
ンピュータ３２は電流値を１０μｓｅｃ毎に８０回読む
（ステップ６０２）。なお、電流値の増加が０．５Ａで
は無い場合には、受信処理はしない。また、各々の電流
値の増減の差が０．５Ａであるかどうかをチェックし（
ステップ６０３）、さらに電流が０．５Ａ増加した時間
は約５０μｓｅｃであり、電流が０．５Ａ減少した時間
が約１５０μｓｅｃである場合には（ステップ６０４）
、負荷側からの信号であると判断する。電流が０．５Ａ
増加した場合の信号を“１”、電流が０．５Ａ減少した
場合の信号を“０”として信号列の解読を実行する（ス
テップ６０５）。解読の結果、信号列が“１”、“１”
、“１”であった場合には（ステップ６０６）、マイク
ロコンピュータ３２は「負荷側は出力電圧を＋１０Ｖに
する指示をしている。」と認識する（ステップ６０７）
。また、解読の結果、信号列が“１”、“１”、“０”
であった場合には（ステップ６０８）、マイクロコンピ
ュータ３２は「負荷側は出力電圧を＋８．０Ｖにする指
示をしている。」と認識する（ステップ６０９）。さら
に解読の結果、信号列が“１”、“０”、“１”であっ
た場合には（ステップ６１０）、マイクロコンピュータ
３２は「負荷側は出力電圧を＋９．０Ｖにする指示をし
ている。」と認識する（ステップ６１１）。そして電源
側１７は指示された出力電圧になるようにスイッチング
トランジスタ２１のＰＷＭ制御を実行する（ステップ６
１２）。

【００４５】なお、図２の電流変化の信号列Ｓ１によっ
て電源側１７の出力電圧は同図のＴ１のように変化する
ことになる。３．０Ａとなる信号Ｓ１１のために出力電
圧は＋８．９５Ｖになり、再び、電流が２．５Ａになる
と出力電圧は＋９．０Ｖになる。このような電圧の変化
で負荷側の電子機器が誤動作をすることがないような電
圧変化にしなければならない。

【００４６】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変形
することができる。

【００４７】例えば、本実施例では負荷側、電源側共に
送受信の機能を有しているが、一方から他方への信号の
伝送のみであっても良い。

【００４８】また、上述した実施例ではＡＣ入力フォワ
ード方ＤＣ単出力スイッチング電源とその負荷について
の信号の伝送を説明したが、ＤＣ−ＤＣコンバータとそ
の負荷等、種々のものが考えられる。

【００４９】さらに、＋５Ｖ、＋１２Ｖ、−１２Ｖなど
の多出力のスイッチング電源で、複数の電源供給ライン
を使用して、それぞれで信号の送受信を行うようにして
も良い。

【００５０】直流の供給ラインは配線のためのケーブル
であっても電源と負荷が同一のプリント基板上に実装さ
れていても良い。この場合は直流の供給ラインにコネク
タは無い。

【００５１】また信号の送受信は電源側についてはＰＷ
Ｍ制御と共用したが、別のハードウェア（回路）で制御
しても良いし、負荷側の制御部は負荷とは別に制御して
いるが負荷内に制御部を置くことで信号の送受信を行っ
ても良い。

【００５２】さらに、電源側から「負荷側から信号を送
っても良い。」という信号を出し、負荷側でこれを検知
し、「出力電圧を＋１０Ｖにせよ。」という信号を出し
て応答し、この信号を受けて電源側が「了解した。これ
から出力電圧を＋１０Ｖにする。」という信号を出す等
して交信をするようにしても良い。

【００５３】したがって本実施例のスイッチング電源と
電子機器との間の交信方式では、電子機器に供給すべき
直流電源ラインに制御信号を乗せるようにしたので、制
御信号のための特別な信号線が必要でなく、低コスト、
小型化を図ることができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明の電源と負荷との間の通信方法に
よれば、電源から負荷に供給される直流に制御信号を重
畳することで制御信号の交信が行われるので、制御信号
の交信のための特別の信号線を必要とせず、低コスト、
小型化を図ることができ、さらに、汎用性をも高くする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電源と負荷との間の通信方
法を声明するための電源と負荷の構成を示す図である。

【図２】図１に示す実施例の電源から出力される電流お
よび電圧の波形を示す図である。

【図３】電源側から負荷側に制御信号を送信する場合の
動作を示すフローチャートである。

【図４】電源側から送られた制御信号を負荷側が受信す
る動作を示すフローチャートである。

【図５】負荷側から電源側に制御信号を送出する動作を
示すフローチャートである。

【図６】負荷側から送信された制御信号を電源側が受信
する動作を示すフローチャートである。

【図７】従来の電源と負荷との間の制御信号の通信の方
法を説明するための電源および負荷の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１７…電源側 １８…フィルタ １９…整流器 ２０…平滑コンデンサ ２１…スイッチングトランジスタ ２１…スナバ回路 ２３…トランス ２４、２５…ダイオード ２６…チョークコイル ２７…コンデンサ ２８…抵抗 ２９…電源制御部 ３０…ＲＯＭ ３１…ＲＡＭ ３２…マイクロコンピュータ ３Ａ／Ｄコンバータ ３４…レジスタ ３５…ドライバ ３６…電子機器 ３７…負荷 ３８…抵抗 ３９…パワートランジスタ ４０…負荷側制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流を出力する電源と、この電源から前記
   直流を供給される負荷との間の制御信号の通信の方法で
   あって、前記直流に制御信号を重畳して制御信号の通信
   を行うことを特徴とする電源と負荷との間の通信方法。
2. 【請求項２】前記電源から前記負荷へ制御信号を送信す
   る場合は、供給すべき直流の電圧を変化させることで前
   記制御信号を送出し、前記負荷が前記直流の電圧の変化
   を検知して制御信号を受信することを特徴とする請求項
   １記載の電源と負荷との間の通信方法。
3. 【請求項３】前記負荷から前記電源へ制御信号を送信す
   る場合は、前記電源から供給されている前記直流の電流
   を変化させることで前記制御信号を送出し、前記電源が
   前記直流の電流の変化を検知して制御信号を受信するこ
   とを特徴とする請求項１記載の電源と負荷との間の通信
   方法。