TWI739114B

TWI739114B - 通信裝置

Info

Publication number: TWI739114B
Application number: TW108119638A
Authority: TW
Inventors: 松塚凌; 京面公士
Original assignee: 日商松下知識產權經營股份有限公司
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2021-09-11
Also published as: JP2019216387A; TW202002534A

Abstract

本發明之課題係提供雖可採行複數種連接形態，仍能在降低外部干擾之影響的情況下抑制信號品質之惡化的技術。負載20連接於第1電力線10。第1保護電路22連接於第1電力線10。通信部30連接於第2電力線12。第2保護電路32連接於第2電力線12。開關52可切換第1模式與第2模式，該第1模式係使第1保護電路22與第2保護電路32連接後接地，該第2模式係將第1保護電路22與第2保護電路32之連接切斷，使第1保護電路22與第2保護電路32其中任一者接地。開關52於第1電力線10與第2電力線12連接於同一外部電源時，切換成第2模式。

Description

通信裝置

本揭示係有關於一種通信技術，特別是有關於一種執行電力線通信之通信裝置。

在電力線通信，以電力線為媒體而疊加通信信號。對電力線通信之通信裝置要求對共模雜訊之耐受性。為提高對共模雜訊之耐受性，而連接例如共模抗流線圈(參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利公開公報2014-30167號

[發明欲解決之問題]

通信裝置包含有消耗供給之電力的負載、及執行電力線通信之通信部。在此種通信裝置中，對負載與通信部連接不同之配線(以下稱為「第1連接形態」)、或同一配線對負載與通信部分歧連接 (以下稱為「第2連接形態」)。另一方面，為保護通信裝置免於ESD(Electro-Static Discharge：靜電放電)、突波、叢發雜訊等外部干擾，而於通信裝置設保護電路。考慮第1連接形態而對負載與通信部分別連接保護電路時，在第2連接形態，則對1條配線連接2個保護電路，信號之品質惡化。

本揭示鑑於此種狀況而作成，其目的在於提供雖可採行複數種連接形態，仍能在降低外部干擾之影響的情況下抑制信號品質之惡化的技術。 [解決問題之手段]

為解決上述問題，本揭示之某一態樣的通信裝置包含有負載、第1保護電路、通信部、第2保護電路、及開關，該負載連接於第1電力線，可接收來自外部電源之電力；該第1保護電路連接於第1電力線，而保護負載免於外部干擾；該通信部連接於第2電力線，可執行電力線通信；該第2保護電路連接於第2電力線，而保護通信部免於外部干擾；該開關可切換第1模式與第2模式，該第1模式係使第1保護電路與第2保護電路連接後接地，該第2模式係將第1保護電路與第2保護電路之連接切斷，使第1保護電路與第2保護電路其中任一者接地。開關於第1電力線與第2電力線連接於同一外部電源時，切換成第2模式。 [發明之功效]

根據本揭示，雖可採行複數種連接形態，仍能在降低外部干擾之影響的情況下抑制信號品質之惡化的技術。

[用以實施發明之形態]

(實施例1) 在具體地說明本揭示之實施例前，說明本實施例之概要。本實施例係有關於一種執行電力線通信之通信裝置。此通信裝置相當於在例如HEMS(Home Energy Management System：家庭能源管理系統)、智慧電表系統中，通信電力資訊或感測器資料之控制器或子機終端機。在電力線通信，使信號疊加於電力線。如前述，通信裝置包含有負載與通信部，對負載與通信部進行第1連接形態或進行第2連接形態。在第1連接形態，連接於負載之第1電力線與連接於通信部之第2電力線連接於相互不同之電源。另一方面，在第2連接形態，由於第2電力線從第1電力線分歧，故第1電力線與第2電力線連接於同一電源。

因靜電放電或開關之切斷連接引起的過渡電壓或電流形成為ESD、突波、叢發雜訊等外部干擾。由於此種外部干擾具有遠大於在一般之電路動作的電壓或電流之電壓或電流，故造成使電路錯誤動作或破壞之原因。為保護負載與通信部免於此種外部干擾，而使用保護電路。考慮第1連接形態，而對負載與通信部分別連接保護電路時，在第2連接形態，對1條配線連接2個保護電路。在此，電力線通信之信號具有例如1MHz至30MHz之頻帶，而具有高於電力具有之50Hz或60Hz的商用電源頻率之頻帶。因此，當對1條配線連接2個保護電路時，因2個保護電路之容量的影響，信號之品質惡化。因信號之品質惡化，而限制可連接於HEMS或智慧電表系統的子機終端機之台數。

本實施例之目的在於在會進行第1連接形態與第2連接形態之通信裝置中，減低外部干擾之影響，並且抑制信號之品質的惡化。因此，於本實施例之通信裝置設將1個保護電路致能或禁能之開關。開關可按第1連接形態或第2連接形態切換。舉例而言，對負載連接第1保護電路，對通信裝置連接第2保護電路時，在第1連接形態，將第1保護電路與第2保護電路任一者皆致能。另一方面，在第2連接形態，將例如第2保護電路禁能。因此，可以第1保護電路減低外部干擾之影響，並且由於第2保護電路之影響減小，故可抑制信號之品質的惡化。

圖1顯示通信裝置100之結構。通信裝置100連接於第1電力線10、第2電力線12。通信裝置100包含有第1端子14、第2端子16、負載20、第1保護電路22、通信部30、第2保護電路32、第1連接線40、第2連接線42、第3連接線44、連接點46、接地48、操作部50、開關52。

可對1對第1電力線10施加來自外部電源(圖中未示)之交流電壓。交流電壓為例如100[V]或200[V]。具有此種交流電壓之電力亦稱為商用電力，具有前述商用電源頻率。1對第1端子14在通信裝置100之外側連接1對第1電力線10。1對第1端子14在通信裝置100之內側亦連接1對配線，在以下，此1對配線亦稱為1對第1電力線10。又，1對第1電力線10、1對第1端子14亦有稱為第1電力線10、第1端子14之情形。

負載20係在通信裝置100內連接於1對第1電力線10，接收來自外部電源之電力，而消耗所接收之電力的電路或元件。舉例而言，負載20以AC(Alternating Current：交流電)/DC(Direct Current：直流電)轉換器將交流電力轉換成直流電力後，以直流電力為基礎，使通信裝置100動作。負載20不限於此，可為任意元件。

在圖1中，顯示2種1對第2電力線12作為1對第2電力線12。第1種係以虛線顯示之1對第2電力線12，係該第1連接形態之1對第2電力線12。可對此時之1對第2電力線12施加來自不同於對1對第1電力線10施加交流電壓之外部電源(圖中未示)的外部電源(圖中未示)之交流電壓。另一方面，第2種係從1對第1電力線10之點P1及點P2分歧之1對電力線12，係該第2連接形態之1對第2電力線12。可對此時之1對第2電力線12施加來自對1對第1電力線10施加交流電壓之外部電源(圖中未示)的交流電壓。

1對第2端子16在通信裝置100之外側連接1對第2電力線12。1對第2端子16在通信裝置100之內側亦連接1對配線，在以下亦將此1對配線稱為1對第2電力線12。又，1對第2電力線12、1對第2端子16亦有稱為第2電力線12、第2端子16之情形。

通信部30在通信裝置100內連接於1對第2電力線12，而執行電力線通信。圖2係顯示通信部30之結構的圖。通信部30具有共模抗流線圈70、電容器72、一次線圈74、二次線圈76、發送電路78、接收電路80。於1對第2電力線12連接共模抗流線圈70。共模抗流線圈70具有使往接收電路80之共模雜訊衰減的功能、及使從發送電路78前往外部之雜訊衰減的功能。共模抗流線圈70具有例如將1對第2電力線12捲繞於1個芯(圖中未示)之構造。共模抗流線圈70藉由1對電容器72連接於一次線圈74。

一次線圈74與二次線圈76對向配置，該等構成變壓器。二次線圈76將發送電路78與接收電路80並聯。1對電容器72對經由1對第2電力線12供給之交流電力形成高阻抗，對使用1MHz至30MHz之頻帶的信號形成低阻抗。亦即，1對電容器72透過用於電力線通信之頻帶的信號，遮斷用於交流電力之頻帶的信號。發送電路78執行電力線通信之發送處理，接收電路80執行電力線通信之接收處理。返回至圖1。

第1保護電路22連接於1對第1電力線10之點P3及點P4。第1保護電路22保護負載20免於ESD、突波、叢發雜訊等外部干擾。於第1保護電路22連接第1連接線40。第2保護電路32連接於1對第2電力線12之點P5及點P6。第2保護電路32保護通信部30免於ESD、突波、叢發雜訊等外部干擾。於第2保護電路32連接第2連接線42。於第2連接線42配置開關52。開關52連接於操作部50，按使用者對操作部50之操作，連接或切斷第2連接線42。開關52係使用者可手動操作之介面。開關52亦可不配置於第2連接線42而配置於第1連接線40。從第1保護電路22延伸之第1連接線40與從第2保護電路32延伸之第2連接線42在連接點46連接。第3連接線44將連接點46與接地48連接。

圖3(a)-(b)顯示第1保護電路22、第2保護電路32之結構。圖3(a)顯示第1保護電路22之結構，第1保護電路22具有第1變阻器V1、第2變阻器V2、第1放電器A1。於連接在點P3之配線配置第1變阻器V1，於連接在點P4之配線配置第2變阻器V2，第1連接線40從該等配線之連接點延伸。於第1連接線40配置第1放電器A1，並且如圖1，藉由第3連接線44連接接地48。亦即，第1放電器A1配置於連接點與接地48之間。

第1變阻器V1、第2變阻器V2係具有2個電極之電子零件，具有下述性質，前述性質係兩端子間之電壓低時電阻便高，當兩端子間之電壓高至某程度以上時，電阻則急遽地降低。第1放電器A1係利用放電之突波保護元件，當突波電壓超過放電開始電壓時，便開始放電。第1放電器A1之抗突波性大於第1變阻器V1、第2變阻器V2之抗突波性。

圖3(b)顯示第2保護電路32之結構，第2保護電路32具有第3變阻器V3、第2放電器A2、第3放電器A3、第4放電器A4。於連結點P5與點P6之配線配置第3變阻器V3。於連接在點P5之配線配置第2放電器A2，於連接在點P6之配線配置第3放電器A3，第2連接線42從該等配線之連接點延伸。於第2連接線42配置第4放電器A4，並且如圖1，藉由第3連接線44連接接地48。亦即，第4放電器A4配置於連接點與接地48之間。

在以下，一面使用圖4(a)-(b)，一面說明第1連接形態與第2連接形態之通信裝置100的動作。圖4(a)-(b)顯示通信裝置100之動作的概要。圖4(a)顯示第1連接形態之動作。通信裝置100之結構與圖1同樣地顯示，1對第1電力線10等以1條第1電力線10等顯示。在第1連接形態，如前述，第1電力線10與第2電力線12未連接於同一外部電源。此時，藉操作部50所行之操作，開關52連接第2連接線42。藉此，第1保護電路22與第2保護電路32藉由第1連接線40與第2連接線42連接後，藉著藉由第3連接線44連接於接地48而接地。此種第1保護電路22、第2保護電路32與接地48之間的連接關係稱為第1模式。

在第1模式，輸入至第1電力線10之外部干擾從第1保護電路22經由第1連接線40、第3連接線44流至接地48。輸入至第2電力線12之外部干擾從第2保護電路32經由第2連接線42、第3連接線44流至接地48。如此，藉將第1保護電路22與第2保護電路32賦能，可保護負載20與通信部30避免輸入至第1電力線10之外部干擾及輸入至第2電力線12之外部干擾任一者。另一方面，由於在從第1電力線10連至接地48之路徑與從第2電力線12連至接地48之路徑僅配置1個保護電路，故信號之品質不致惡化。

圖4(b)顯示第2連接形態之動作。通信裝置100之結構與圖4(a)同樣地顯示。在第2連接形態中，如前述，第1電力線10與第2電力線12連接於同一外部電源。此時，藉操作部50所行之操作，開關52切斷第2連接線42。第1保護電路22與第2保護電路32之連接被切斷，僅第1保護電路22藉著藉由第1連接線40、第3連接線44連接於接地48而接地。此種第1保護電路22、第2保護電路32、與接地48之連接關係稱為第2模式。

在第2模式，輸入至第1電力線10之外部干擾從第1保護電路22經由第1連接線40、第3連接線44而流至接地48。因此，輸入至第1電力線10之外部干擾不致流至通信部30。如此，藉將第1保護電路22賦能，可保護負載20及通信部30避免輸入至第1電力線10之外部干擾。另一方面，由於在從第1電力線10連至接地48之路徑僅配置1個保護電路，故信號之品質不致惡化。

根據本實施例，由於在第1連接形態，將第1保護電路22及第2保護電路32賦能，故可保護負載20及通信部30避免輸入至第1電力線10之外部干擾及輸入至第2電力線12之外部干擾任一者。又，在第1連接形態中，由於在從第1電力線10連至接地48之路徑與從第2電力線12連至接地48之路徑僅配置1個保護電路，故可抑制信號之品質的惡化。又，在第2連接形態，由於將第1保護電路22賦能，並且將第2保護電路32禁能，故可保護負載20與通信部30避免輸入至第1電力線10之外部干擾。又，在第2連接形態，由於在從第1電力線10連至接地48之路徑僅配置1個保護電路，故可抑制信號之品質的惡化。

如此，儘管會進行複數種連接形態，但可減低外部干擾之影響，並且可抑制信號之品質的惡化。又，由於可抑制信號之品質的惡化，故可增加連接之終端機台數。又，由於使開關52配置於第1連接線40與第2連接線42其中任一者，故藉開關52所行之連接或切斷，可實現第1模式或第2模式。又，由於具有操作部50，故可操作開關52。

本揭示之一態樣的概要誠如下述。本揭示之某態樣的通信裝置100包含有負載20、第1保護電路22、通信部30、第2保護電路32、及開關52，該負載連接於第1電力線10，可接收來自外部電源之電力；該第1保護電路連接於第1電力線10，而保護負載20免於外部干擾；該通信部連接於第2電力線12，可執行電力線通信；該第2保護電路連接於第2電力線12，而保護通信部30免於外部干擾；該開關可切換第1模式與第2模式，該第1模式係使第1保護電路22與第2保護電路32連接後接地，該第2模式係將第1保護電路22與第2保護電路32之連接切斷，使第1保護電路22與第2保護路32其中任一者接地。開關52於第1電力線10與第2電力線12連接於同一外部電源時，切換成第2模式。

開關52於第1電力線10與第2電力線12未連接於同一外部電源時，切換成第1模式。

亦可更包含有從第1保護電路22延伸之第1連接線40、從第2保護電路32延伸之第2連接線42、連接第1連接線40與第2連接線42之連接點46跟接地48的第3連接線44。開關52亦可配置於第1連接線40與第2連接線42其中任一者。

亦可更包含有可操作開關52之操作部50。

(實施例2) 接著，說明實施例2。實施例2係有關於一種與實施例1同樣地執行電力線通信之通信裝置。通信裝置包含有開關，該開關在第1連接形態中，將第1保護電路及第2保護電路賦能，在第2連接形態中，將第2保護電路禁能。在實施例1，使用者手動操作開關。另一方面，在實施例2，使開關之切換自動化。在此，以與實施例1之差異為中心來說明。

圖5顯示通信裝置100之結構。通信裝置100相較於圖1之通信裝置100，不包含操作部50，而包含有電壓檢測部60、控制部62。電壓檢測部60連接於第1電力線10之點P7，且連接於第2電線12之點P8。電壓檢測部60檢測第1電力線10之交流電壓的電壓值作為第1電壓，檢測第2電力線12之交流電壓的電壓值作為第2電壓。由於第1電壓與第2電壓之檢測只要使用眾所皆知之技術即可，故在此省略說明。

控制部62接收在電壓檢測部60檢測出之第1電壓與第2電壓。控制部62從第1電壓減去第2電壓，取得減法結果之絕對值作為差。又，控制部62保持顯示對差之動作的表。圖6顯示保持於控制部62之表的資料構造。控制部62根據表所示之條件，決定開關52之動作。舉例而言，若差大於閾值，便連接開關52，若差為閾值以下，則切斷開關52。返回至圖5。

為第1連接形態時，由於在第1電力線10與第2電力線12連接不同之外部電源，故第1電壓與第2電壓之差增大。因此，此時，轉換成第1模式。另一方面，為第2連接形態時，由於在第1電力線10與第2電力線12連接同一外部電源，故第1電壓與第2電壓之差縮小。因此，此時，轉換成第2模式。控制部62按決定之內容，使開關52切換。

根據本實施例，由於以第1電力線10之第1電壓與第2電力線12之第2電壓的差為基礎，使開關52切換，故可使開關52之切換自動化。又，由於若差大於閾值時，連接開關52，若差為閾值以下時，則切斷開關52，故可提高開關52之切換的精確度。

本揭示之一態樣的概要誠如下述。亦可更包含有檢測第1電力線10之第1電壓與第2電力線12之第2電壓的電壓檢測部60、及以在電壓檢測部60檢測出之第1電壓與第2電壓的差為基礎，使開關52切換之控制部62。

(實施例3) 接著，說明實施例3。實施例3係有關於一種與至目前為止同樣地執行電力線通信之通信裝置。通信裝置包含有開關，該開關在第1連接形態中，將第1保護電路及第2保護電路賦能，在第2連接形態中，將第2保護電路禁能。在實施例3，與實施例2同樣地使開關之切換自動化。在此，以與至前為止之差異為中心來說明。

圖7顯示通信裝置100之結構。通信裝置100相較於圖5之通信裝置100，不包含電壓檢測部60，而包含有相位檢測部64。相位檢測部64連接於第1電力線10之點P7，且連接於第2電線12之點P8。相位檢測部64檢測第1電力線10之交流電力的相位作為第1相位，檢測第2電力線12之交流電力的相位作為第2相位。由於第1相位與第2相位之檢測只要使用眾所皆知之技術即可，故在此省略說明。

控制部62接收在相位檢測部64檢測出之第1相位與第2相位。控制部62從第1相位減去第2相位，取得減法結果之絕對值作為差。又，控制部62保持顯示對差之動作的表。表與圖6相同。

為第1連接形態時，由於在第1電力線10與第2電力線12連接不同之外部電源，故第1相位與第2相位之差增大。因此，此時，轉換成第1模式。另一方面，為第2連接形態時，由於在第1電力線10與第2電力線12連接同一外部電源，故第1相位與第2相位之差縮小。因此，此時，轉換成第2模式。控制部62按決定之內容，使開關52切換。

根據本實施例，由於以第1電力線10之第1相位與第2電力線12之第2相位的差為基礎，使開關52切換，故可使開關52之切換自動化。又，由於若差大於閾值時，便連接開關52，若差為閾值以下時，則切斷開關52，故可提高開關52之切換的精確度。

本揭示之一態樣的概要誠如下述。亦可更包含有檢測第1電力線10之第1相位與第2電力線12之第2相位的相位檢測部64、及以在相位檢測部64檢測出之第1相位與第2相位的差為基礎，使開關52切換之控制部62。

以上，以實施例為基礎，說明了本揭示。此實施例為例示，該等之各構成要件或各處理程序之組合可有各種變形例這點、及此種變形例亦在本揭示之範圍這點是該業者可理解之處。

在實施例1至3，在第1連接形態，不同於連接於第1電力線10之外部電源的外部電源連接於第2電力線12。然而，不限於此，舉例而言，第2電力線12亦可為電力線通信用專用線。又，第2電力線12亦可為藉鐵心等非接觸式耦合電路從第1電力線10分歧之配線。此相當於使信號以非接觸方式流入至第1電力線10之結構。根據本變形例，可提高結構之自由度。

在實施例2，控制部62從第1電壓減去第2電壓，而取得減法結果之絕對值作為差。然而，控制部62亦可取得第1電壓除以第2電壓之結果作為差。此時，若差在包含「1」之預定範圍內，便切斷開關52，若差不在該範圍內，則連接開關52。根據本變形例，可提高結構之自由度。

10‧‧‧第1電力線 12‧‧‧第2電力線 14‧‧‧第1端子 16‧‧‧第2端子 20‧‧‧負載 22‧‧‧第1保護電路 30‧‧‧通信部 32‧‧‧第2保護電路 40‧‧‧第1連接線 42‧‧‧第2連接線 44‧‧‧第3連接線 46‧‧‧連接點 48‧‧‧接地 50‧‧‧操作部 52‧‧‧開關 60‧‧‧電壓檢測部 62‧‧‧控制部 64‧‧‧相位檢測部 70‧‧‧共模抗流線圈 72‧‧‧電容器 74‧‧‧一次線圈 76‧‧‧二次線圈 78‧‧‧發送電路 80‧‧‧接收電路 100‧‧‧通信裝置 A1‧‧‧第1放電器 A2‧‧‧第2放電器 A3‧‧‧第3放電器 A4‧‧‧第4放電器 P1‧‧‧點 P2‧‧‧點 P3‧‧‧點 P4‧‧‧點 P5‧‧‧點 P6‧‧‧點 P7‧‧‧點 P8‧‧‧點 V1‧‧‧第1變阻器 V2‧‧‧第2變阻器 V3‧‧‧第3變阻器

圖1係顯示實施例1之通信裝置的結構之圖。圖2係顯示圖1之通信部的結構之圖。圖3(a)-(b)係顯示圖1之第1保護電路、第2保護電路的結構之圖。圖4(a)-(b)係顯示圖1之通信裝置所行的動作之概要的圖。圖5係顯示實施例2之通信裝置的結構之圖。圖6係顯示保持於圖5之控制部的表之資料構造的圖。圖7係顯示實施例3之通信裝置的結構之圖。

10‧‧‧第1電力線

12‧‧‧第2電力線

14‧‧‧第1端子

16‧‧‧第2端子

20‧‧‧負載

22‧‧‧第1保護電路

30‧‧‧通信部

32‧‧‧第2保護電路

40‧‧‧第1連接線

42‧‧‧第2連接線

44‧‧‧第3連接線

46‧‧‧連接點

48‧‧‧接地

50‧‧‧操作部

52‧‧‧開關

100‧‧‧通信裝置

P1‧‧‧點

P2‧‧‧點

P3‧‧‧點

P4‧‧‧點

P5‧‧‧點

P6‧‧‧點

Claims

一種通信裝置，包含：負載，連接於第1電力線，可接收來自外部電源之電力；第1保護電路，連接於該第1電力線，而保護該負載免於外部干擾；通信部，連接於第2電力線，可執行電力線通信；第2保護電路，連接於該第2電力線，而保護該通信部免於外部干擾；及開關，可切換第1模式與第2模式，該第1模式係使該第1保護電路與該第2保護電路連接後接地，該第2模式係將該第1保護電路與該第2保護電路之連接切斷，使該第1保護電路與該第2保護電路其中任一者接地；在該第1電力線與該第2電力線連接於同一外部電源時，該開關切換成該第2模式，藉由該第1保護電路及該第2保護電路中之已接地之保護電路，而保護該負載及該通信部免於該外部干擾。
如申請專利範圍第1項之通信裝置，其中，在該第1電力線與該第2電力線未連接於同一外部電源時，該開關切換成該第1模式。
如申請專利範圍第1項之通信裝置，更包含：第1連接線，從該第1保護電路延伸；第2連接線，從該第2保護電路延伸；第3連接線，將該第1連接線與該第2連接線之連接點跟接地連接；該開關配置於該第1連接線與該第2連接線其中任一者。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之通信裝置，更包含：操作部，可操作該開關。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之通信裝置，更包含：電壓檢測部，檢測在該第1電力線之第1電壓及在該第2電力線之第2電壓；控制部，以在該電壓檢測部所檢測出之該第1電壓與該第2電壓之差為基礎，而使該開關切換。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之通信裝置，更包含：相位檢測部，檢測該第1電力線之第1相位及該第2電力線之第2相位；控制部，以在該相位檢測部所檢測出之該第1相位與該第2相位之差為基礎，使該開關切換。