KR20040009397A - Coupling circuit for power line communication - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력선 통신을 위한 커플링 회로에 관한 것으로, 특히 전력선을 통해 전송된 통신신호의 고주파 노이즈를 최소화하여 통신효율을 향상시키기 위한 커플링 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a coupling circuit for power line communication, and more particularly, to a coupling circuit for improving communication efficiency by minimizing high frequency noise of a communication signal transmitted through a power line.
일반적으로, 전력선 통신(Power Line Communication, 이하 PLC)은 전력을 공급하는 전력선을 매개체로 음성과 데이터를 수백 KHz~수십 MHz 이상의 고주파 신호에 실어 통신하는 기술이다. 이 기술을 응용할 경우 별도의 통신라인을 부설할 필요 없이 기존의 전력선을 통해 홈 네트워킹, 정보가전, 전력망 관리 등이 가능하다.In general, power line communication (PLC) is a technology for carrying voice and data on a high frequency signal of hundreds of KHz to several tens of MHz or more through a power line for supplying power. The application of this technology enables home networking, information appliances, and grid management through existing power lines without the need for a separate communication line.
이러한 전력선 통신(PLC)에서는 전력선의 기본 주파수 60Hz에 전력선 통신을 위한 주파수(일례로 100KHz 내지 400KHz)의 통신신호를 합성 또는 분해하는 커플링(Coupling) 기술을 이용해 전력선에 통신 주파수를 실어주거나 이를 다시 분리한다.In power line communication (PLC), a communication frequency is applied to a power line by using a coupling technology that synthesizes or decomposes a communication signal of a frequency (for example, 100 KHz to 400 KHz) for power line communication at a fundamental frequency of 60 Hz of a power line. Separate.
도 1은 종래의 전력선 통신을 위한 커플링 회로도를 간략히 표현한 도이다.1 is a diagram schematically illustrating a coupling circuit diagram for a conventional power line communication.
도 1을 살펴보면, 종래의 전력선 통신을 위한 커플링 회로도는 교류 전원라인과 연결되고, 1차 코일과 2차 코일간에 일정한 권선수를 갖고 1차 코일과 2차 코일을 전기적으로 절연(Isolation)하는 트랜스포머(1), 트랜스포머(1)의 1차 코일과 전력선 측에 설치되어 전력선의 길이 변화에 따른 임피던스 변화를 보정하는 RC 직렬회로(2)로 구성된다.Referring to FIG. 1, a conventional coupling circuit diagram for power line communication is connected to an AC power line, and has a constant number of turns between a primary coil and a secondary coil to electrically insulate the primary coil and the secondary coil. It is composed of a transformer (1), the primary coil of the transformer (1) and the RC series circuit (2) provided on the power line side to correct the impedance change according to the change in the length of the power line.
이러한 RC 직렬회로(2)는 트랜스포머(1)의 1차 코일의 일단과 전력선 라인사이에 마련된 캐패시턴스(C1), 이 캐패시턴스(C1)와 직렬로 연결되고, 트랜스포머(1)의 1차 코일과 병렬로 연결된 저항(R1)으로 이루어져 있다.The RC series circuit 2 is connected in series with a capacitance C1 provided between one end of the primary coil of the transformer 1 and the power line line, the capacitance C1, and in parallel with the primary coil of the transformer 1. It consists of a resistor (R1) connected with.
전력선 통신(PLC)은 전력선을 매체로 통신하기 때문에 통신용 케이블이나 광섬유를 이용한 데이터 전송에 비해 구현이 어렵다. 특히 전력선을 이용한 통신에서의 고조파 노이즈(Harmonic Noise)를 극복하고 제한된 전송 전력을 통해 데이터를 전달해야 하는 어려움이 따른다.Power line communication (PLC) is difficult to implement compared to data transmission using a communication cable or optical fiber because the power line communicates through the medium. In particular, it is difficult to overcome harmonic noise in a communication using a power line and to transmit data through limited transmission power.
따라서, 이러한 전력선을 통신 매개체로 활용하려면 원하는 통신신호만을 받아들이고, 각종 노이즈 신호는 제거함과 함께 신호가 감쇄를 방지하는 기술과 주어진 환경에서 최대의 신호 전력이 목적지에 전달할 수 있는 방안들이 필요하다.Therefore, in order to utilize such a power line as a communication medium, it is necessary to receive a desired communication signal, remove various noise signals, and prevent attenuation of a signal, and a method of transmitting maximum signal power to a destination in a given environment.
그러나, 종래에는 전력선을 통해 통신신호가 전송되면, 트랜스포머의 1차 코일과 저항간의 병렬 연결구성에 의해 이 병렬 루프 상에 맴돌이 전류가 생기게 된다.However, conventionally, when a communication signal is transmitted through a power line, a eddy current is generated on this parallel loop by a parallel connection configuration between the primary coil of the transformer and the resistor.
이로 인해 통신신호가 감쇄될 뿐만 아니라, 소수의 통신신호가 신호를 왜곡시키는 고조파 노이즈 형태로 잔존하게 되고, 이는 차기에 전송되는 다른 통신신호에 영향을 주어 결국 통신신호의 왜곡을 초래하게 됨으로서 통신성능이 저하되는 문제점이 있다.This not only attenuates the communication signal, but also causes a small number of communication signals to remain in the form of harmonic noise that distorts the signal, which affects other communication signals to be transmitted next, resulting in distortion of the communication signals. There is a problem of this deterioration.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전력선을 통해 전송된 통신신호의 감쇄 및 잔존 통신신호에 의한 고조파 노이즈를 방지하면서 임피던스 조절 기능을 수행하는 커플링 회로를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a coupling circuit that performs an impedance adjustment function while preventing attenuation of a communication signal transmitted through a power line and harmonic noise caused by a residual communication signal. have.
도 1은 종래의 전력선 통신을 위한 커플링 회로도를 간략히 표현한 도이다.1 is a diagram schematically illustrating a coupling circuit diagram for a conventional power line communication.
도 2는 본 발명에 적용되는 가전기기용 전력선 통신회로에 대한 제어블록도이다.2 is a control block diagram of a power line communication circuit for a home appliance according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 커플링 회로도를 간략히 표현한 도이다.Figure 3 is a simplified representation of the coupling circuit diagram according to the present invention.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명** Description of the code for the main functions of the drawings
10 : 전력선 통신제어부20 : 변조부10: power line communication control unit 20: modulation unit
30 : 증폭부40 : 커플링 회로부30 amplification unit 40 coupling circuit unit
41 : 트랜스포머42 : RC 병렬회로41: transformer 42: RC parallel circuit
50 : 필터부60 : 복조부50: filter 60: demodulation
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 1차 측과 2차 측이 전기적으로 절연되고, 상기 1차 측이 전력선에 연결되어 상기 전력선을 통해 전송된 소정의 통신신호를 상기 2차 측으로 전송하는 트랜스포머를 구비한 커플링 회로에 있어서, 상기1차 측에 잔존하는 통신신호에 의해 발생되는 고조파 노이즈를 방지하기 위한 고조파 노이즈 방지수단을 갖는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a transformer in which the primary side and the secondary side is electrically insulated, and the primary side is connected to a power line to transmit a predetermined communication signal transmitted through the power line to the secondary side. A coupling circuit comprising: a harmonic noise preventing means for preventing harmonic noise generated by a communication signal remaining on the primary side.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 적용되는 가전기기용 전력선 통신장치에 대한 제어블록도이다.Figure 2 is a control block diagram of a power line communication device for home appliances applied to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 가전기기용 전력선 통신장치는 댁내의 다수의 가전기기에 대한 전력선 통신을 위해 제어정보를 송수신하는 전력선 통신제어부(10),전력선 통신제어부(10)를 통해 출력되는 정보를 전력선을 매개체로 전송하기 위해 모듈레이션(Modulation)이라고 불리는 일련의 주파수 변조 과정을 통해 주파수에 싣는 변조부(20), 정보의 송신이 이루어지도록 변조부에서 변조된 정보를 적절히 증폭 출력시키는 증폭부(30), 전력선에 연결되어 신호의 전달 및 정합 기능을 수행하는 커플링 회로부(40), 커플링 회로부(40)를 통해 수신된 정보 중 원하는 통신 신호만을 받아들이고 필요하지 않은 대역의 신호를 제거하는 필터부(50), 필터부(50)에서 필터링된 통신신호를 디모듈레이션(Demodulation)이라고 불리는 일련의 주파수 복조 과정을 통해 주파수에서 데이터를 추출하는 복조부(60)로 구성된다.As shown in Figure 2, the power line communication device for home appliances is a power line communication control unit 10 for transmitting and receiving control information for power line communication for a plurality of home appliances in the home, information output through the power line communication control unit 10 In order to transmit the power line to the medium through a series of frequency modulation process called modulation (Modulation) modulator 20 to put on the frequency, the amplification unit for properly amplifying and outputting the information modulated by the modulator to transmit information ( 30), a coupling circuit unit 40 connected to a power line to perform a signal transfer and matching function, and a filter that receives only a desired communication signal from the information received through the coupling circuit unit 40 and removes an unnecessary band signal. The communication unit 50 filters the communication signal filtered by the filter unit 50 at a frequency through a series of frequency demodulation processes called demodulation. It is composed of the demodulator 60 to extract the data.
도 3은 도 2에서의 커플링 회로부를 설명하기 위한 도이다.FIG. 3 is a diagram for explaining a coupling circuit unit in FIG. 2.
도 3을 살펴보면, 커플링 회로부(40)에는 교류 전원라인과 연결되고 1차 코일과 2차 코일간에 일정한 권선수를 갖고 1차 코일과 2차 코일을 전기적으로절연(Isolation)하는 트랜스포머(41), 트랜스포머(41)의 1차 코일과 전력선 측에 설치되어 전력선의 길이 변화에 따른 임피던스 변화를 보정하고 신호 감쇄를 방지하면서 잔존 통신신호에 의한 고조파 노이즈를 방지하는 RC 병렬회로(42)와 같은 고조파 노이즈 방지수단(42)으로 구성된다.Referring to FIG. 3, the coupling circuit unit 40 is connected to an AC power line, has a constant number of turns between the primary coil and the secondary coil, and transformers 41 to electrically insulate the primary coil and the secondary coil. And harmonics, such as RC parallel circuit 42, installed on the primary coil and power line side of the transformer 41 to correct the impedance change according to the change in the length of the power line and prevent signal attenuation while preventing harmonic noise due to the remaining communication signal. The noise prevention means 42 is comprised.
이러한 RC 병렬회로(42)는 트랜스포머(41)의 1차 코일과 전력선 라인(Line)사이에 마련된 캐패시턴스(C1), 이 캐패시턴스와 병렬로 연결된 저항(R1)으로 이루어져 있다.The RC parallel circuit 42 includes a capacitance C1 provided between the primary coil of the transformer 41 and the power line line, and a resistor R1 connected in parallel with the capacitance.
이때, 일례로, 캐패시턴스값은 100nF 이고, 저항값은 1MΩ 이다. 또한, 트랜스포머(41)의 1차 코일과 2차 코일의 권선비는 1:1 이고, 1차 코일의 인덕턴스는 0.75mH, 캐패시턴스는 30pF 이다.At this time, as an example, the capacitance value is 100 nF, and the resistance value is 1 MΩ. In addition, the winding ratio of the primary coil and the secondary coil of the transformer 41 is 1: 1, the inductance of the primary coil is 0.75mH, the capacitance is 30pF.
이 캐패시턴스(C1)와 저항(R1)은 임피던스 매칭용으로 전력선의 길이 변화에 따른 임피던스 변화를 보정하고 일정한 거리까지는 신호의 감쇄가 생기지 않도록 매칭을 시켜주면서 임피던스를 높여 통신신호가 감쇄 및 왜곡되지 않은 상태로 트랜스포머(41)의 2차 측으로 잘 전달되도록 하는 역할을 수행하게 된다.The capacitance C1 and the resistor R1 are used for impedance matching to correct the impedance change according to the change in the length of the power line and to increase the impedance while matching to prevent attenuation of the signal up to a certain distance so that the communication signal is not attenuated and distorted. It will serve to be well delivered to the secondary side of the transformer 41 in the state.
이 RC 병렬회로(42)와 트랜스포머(41)에 의해 교류 전원라인을 통해 전송된 통신신호(일례로 주파수가 100KHz 내지 400KHz)가 신호의 감쇄 및 고조파 노이즈 없이 트랜스포머(41)의 2차 코일을 통해 후단의 전력선 통신을 위한 제어장치로 전송된다.The communication signal (for example, the frequency of 100 KHz to 400 KHz) transmitted by the RC parallel circuit 42 and the transformer 41 through the AC power line passes through the secondary coil of the transformer 41 without attenuation of the signal and harmonic noise. It is transmitted to a control device for power line communication at a later stage.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 잔존 고주파 통신신호가 발생하지 않아 통신 효율이 증대되는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention has an effect that the communication efficiency is increased because the residual high frequency communication signal is not generated.
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