JP2009218798A

JP2009218798A - Ｐｌｃ対応のａｃアダプタおよび電源装置並びに通信装置

Info

Publication number: JP2009218798A
Application number: JP2008059621A
Authority: JP
Inventors: Naohiko Yoshizumi; 直彦吉住; Hirotaka Yamamoto; 博隆山本; Yoichi Nakajima; 洋一中島; Eiji Yoshida; 栄二吉田; Takashi Tamura; 高志田村
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2009-09-24

Abstract

【課題】２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数帯において良好な通信を行えるＰＬＣ対応のＡＣアダプタおよび電源装置並びに通信装置を提供する。
【解決手段】ＡＣアダプタのようなＡＣ−ＤＣコンバータを内蔵した電源装置さらにはかかる電源装置およびＰＬＣ通信モジュールを備えた通信装置において、交流電源のコンセントに接続される入力端子（プラグ１１）と整流回路（ダイオード・ブリッジ１２）との間に、ノーマルモードコイルもしくはコモンモードコイルあるいはそれらの組み合わせからなるフィルタ（１３）を介在させて、入力インピーダンスが６００Ω以上、望ましくは７００Ω以上、さらに望ましくは９００Ω以上となるように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＬＣ(高速電力線通信)用のフィルタに関し、例えばＰＬＣ用フィルタルを有し交流電圧を直流電圧に変換して出力するＡＣアダプタや交流電源のコンセントとパーソナルコンピュータ等との間に接続されてＰＬＣ通信を可能にするＰＬＣモジュールを内蔵したＰＬＣアダプタのような通信装置に適用して有効な技術に関する。

電力線を通信回線として利用するＰＬＣ通信では、電力を供給する電力線に高周波の信号を重畳して通信を行うが、電力線間には様々なインピーダンスの機器が接続される。

この為、インピーダンスが低い機器が接続されると高周波の信号が減少して通信を行う事が困難となる場合がある。

ＰＬＣ通信の使用周波数帯域は２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚであるが、従来のＡＣアダプタのインピーダンスを測定して見ると、周波数帯域２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの間のミニマム値が４００Ωと低い値であった。

また、ＰＬＣ通信の使用周波数帯域でのインピーダンスの変動が大きい場合にもＰＬＣ通信に悪い影響を及ぼす恐れがあるので、インピーダンスが大きく且つ使用周波数帯域での変動が小さい方が、良好なＰＬＣ通信を行いやすいと考えられる。

また、従来ＡＣアダプタに内蔵されるＤＣ−ＤＣコンバータとしてスイッチングレギュレータを使用した場合、電力線に不要なノイズを載せないようにする為にラインフィルタを内蔵しているものがある。このラインフィルタを内蔵したＡＣアダプタにおいて、ラインフィルタのコイルのインダクタンスの値およびコンデンサの容量値を決定する方法に関する発明も提案されている（例えば特許文献１）。
特開平１−１８１３１０号公報

ＰＬＣ通信では、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数帯が使用される。本発明者らは、ＡＣアダプタを介したＰＬＣ通信を可能な製品を開発するため、ＡＣアダプタを介して２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数の信号を電力線に載せて送信する実験を行なった。その結果、２ＭＨｚ近傍の低い周波数では比較的良好な通信結果が得られる場合にも、３０ＭＨｚのような高い周波数で通信を行うと受信側でうまく信号を拾うことができず、良好な通信ができないことがあることが明らかとなった。

この発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数帯において良好な通信を行えるＰＬＣ対応のＡＣアダプタおよび電源装置並びに通信装置を提供できるようにすることにある。

本発明者らは、ＡＣアダプタを介したＰＬＣ通信において、低い周波数では通信が可能でも高い周波数で通信を行うと良好な通信ができない原因を調べる過程で、図６に示すようなラインフィルタを持たない通常のＡＣアダプタの入力部についてその入力インピーダンスを測定してみた。その結果、通常のＡＣアダプタの入力インピーダンスは、図７に示すように、周波数が高くなるほど入力インピーダンスが低下しており、例えば３０ＭＨｚでは４００Ω程度に下っていることが分かった。

そこで、ＡＣアダプタの入力インピーダンスを代えてＰＬＣ通信を行なってみた。その結果、通常のＡＣアダプタは入力インピーダンスが低過ぎるため通信が劣化しており、ＡＣアダプタの入力インピーダンスを適正に設定することによって良好なＰＬＣ通信が可能になるとの結論に達した。

本発明は、上記のような知見に基いてなされたもので、ＡＣアダプタのようなＡＣ−ＤＣコンバータを内蔵した電源装置さらにはかかる電源装置およびＰＬＣ通信モジュールを備えた通信装置において、交流電源のコンセントに接続される入力端子（プラグ）と整流回路（ダイオードブリッジ）との間にフィルタを介在させて、入力インピーダンスが６００Ω以上となるように構成したものである。ここで、前記フィルタは、ノーマルモードコイルもしくはコモンモードコイルあるいはそれらの組み合わせからなるものが好適である。

上記した手段によれば、入力インピーダンスが適正な範囲に設定されることによって良好なＰＬＣ通信が可能になる。

また、望ましくは入力インピーダンスが７００Ω以上、さらに望ましくは９００Ω以上となるように構成する。これにより、さらに良好なＰＬＣ通信を可能にすることができるようになる。

なお、上記構成は、通常のＡＣアダプタはもちろんのことＡＣ−ＤＣコンバータとＰＬＣ通信機能を有するＰＬＣ通信モジュールとを内蔵したＡＣアダプタ、あるいはＡＣアダプタ以外のＡＣ−ＤＣコンバータを内蔵した電源装置、ＡＣ−ＤＣコンバータとＰＬＣ通信モジュールとを内蔵した通信装置にも適用することができる。

本発明に従うと、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数帯において良好な通信を行えるＰＬＣ対応のＡＣアダプタおよび電源装置並びに通信装置を実現できるという効果がある。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では、本発明を適用して有効な電源装置の一例としてＡＣアダプタに適用した例を説明するが、本発明を適用可能な電源装置はこれに限定されるものではない。
＜実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態のＡＣアダプタを示す回路構成図である。

この実施形態のＡＣアダプタ１０は、交流電圧入力端子としてのプラグ１１に接続され交流電圧（ＡＣ）を整流し直流電圧に変換するダイオード・ブリッジ回路１２および平滑用コンデンサＣ１と、プラグ１１とダイオード・ブリッジ回路１２との間に介在されたフィルタ１３と、電圧変換用のトランスおよび該トランスの一次側コイル流れる電流を制御するスイッチング・トランジスタ、該スイッチング・トランジスタを駆動するスイッチング制御回路などからなるＤＣ−ＤＣコンバータ１４とを有する。ダイオード・ブリッジ回路１２とＤＣ−ＤＣコンバータ１４とによってＡＣ-ＤＣコンバータが構成される。

なお、図１において、Ｆは過電流からデバイスを保護するヒューズ、Ｔ１，Ｔ２はＰＬＣ通信信号が入出力される信号端子であり、この信号端子Ｔ１，Ｔ２には、例えば直流遮断用の容量素子やトランスなどを介してＰＬＣ通信機能を有するモジュール（いわゆるＰＬＣ通信モジュール）が接続される。図１にはＰＬＣ通信モジュールが示されていないが、ＰＬＣ通信モジュールを含んでＡＣアダプタとして構成しても良い。本明細書においては、表面や内部にプリント配線が施されたセラミック基板のような絶縁基板に複数の半導体チップやディスクリートの電子部品が実装されて上記プリント配線やボンディングワイヤで各部品が所定の役割を果たすように結合されることであたかも一つの電子部品として扱えるように構成されたものをモジュールと称する。

この実施形態におけるフィルタ１３は、プラグ１１とダイオード・ブリッジ回路１２を接続する一方の電源ラインＬ１上に設けられたノーマルモードコイルＣＬ１と、２つの電源ラインＬ１，Ｌ２の途中に設けられたコモンモードコイルＣＬ２とから構成されている。フィルタ１３は図１のような構成のものに限定されず、例えば図２（Ａ）のようにノーマルモードコイルＣＬ１のみからなるもの、図２（Ｂ）のようにコモンモードコイルＣＬ２のみからなるもの、図２（Ｃ）のように巻き数が異なるアンバランス巻きコイルＣＬ３からなるものであってもよい。

図３（Ａ），（Ｂ）には、図１の構成のＡＣアダプタにおいて、ノーマルモードコイルＣＬ１のインピーダンスやコモンモードコイルＣＬ２の巻き数の異なるフィルタを使用して周波数を変化させ入力インピーダンスを測定した結果を示す。このうち、図３（Ａ）はコモンモードコイルＣＬ２のみを設けた場合のもの、図３（Ｂ）はノーマルモードコイルＣＬ１とコモンモードコイルＣＬ２を設けた場合のものである。

図３を参照すると、本実施形態を適用したＡＣアダプタでは、周波数が２ＭＨｚのとき入力インピーダンスは１．３ｋΩと２３．１ｋΩ、また周波数が３０ＭＨｚのとき入力インピーダンスは１．４ｋΩと２．２ｋΩであり、図７に示す従来のＡＣアダプタに比べて２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの範囲で入力インピーダンスが高く、変動量も小さいことが分かる。

また、このような入力インピーダンスを有するフィルタ内蔵のＡＣアダプタを使用したＰＬＣ通信実験を行なったところ、データの転送率は９８〜１００％であり、良好なＰＬＣ通信が可能であることが確認された。本発明者らは、さらにノーマルモードコイルＣＬ１のインピーダンスやコモンモードコイルＣＬ２の巻き数を変えて、３０ＭＨｚ近傍での入力インピーダンスが１．０ｋΩ、７００Ω、４００Ω、２００ΩのＡＣアダプタを使用したＰＬＣ通信実験を行なってデータの転送率を測定した。

図４には、その測定結果である入力インピーダンスとデータ転送率の関係を示す。図４より、入力インピーダンスを６００Ω以上にすればおよそ７０％以上のデータ転送率が得られ、入力インピーダンスを７００Ω以上にすればおよそ９０％以上のデータ転送率が得られ、入力インピーダンスを９００Ω以上にすればおよそ９５％以上のデータ転送率が得られることが分かる。

これより、７０％以上のデータ転送率とするには入力インピーダンスを６００Ω以上にすれば良く、９０％以上のデータ転送率とするには入力インピーダンスを７００Ω以上にすれば良く、９５％以上のデータ転送率とするには入力インピーダンスを９００Ω以上にすれば良いと考える。
＜応用例＞
図５は、前記実施形態のＡＣアダプタの応用例を示す。

この応用例のＡＣアダプタ１０は、携帯電話機２０を充電するためのＤＣ−ＤＣコンバータ１４とＰＬＣ通信モジュール１５とを内蔵したものであり、ＡＣアダプタ１０の本体にはパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと称する）３０とＰＬＣ通信モジュール１５とを接続するケーブル４０の一端が結合されるコネクタが設けられている。

図示しないが、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４の一次側に設けられるダイオード・ブリッジ回路１２とプラグ１１との間に、図１や図２に示されているようなノーマルモードコイルもしくはコモンモードコイルあるいはそれらの組み合わせからなるフィルタ１３が設けられ、３０ＭＨｚ近傍での入力インピーダンスが６００Ω以上、望ましくは７００Ω以上、さらに望ましくは９００Ω以上となるように設定される。パソコン３０とＰＬＣ通信モジュール１５とは、例えばＬＡＮケーブルによって接続されるように構成することができる。

この実施形態のＡＣアダプタ１０は、入力インピーダンスが６００Ω以上とされているため、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数帯において良好な通信を行えるとともに、ＰＬＣ通信モジュール１５を内蔵しているため、携帯電話機２０を充電しながらパソコン３０がＰＬＣ通信を行なうことができるという利点がある。

なお、この応用例では、携帯電話機２０を充電するＡＣアダプタにＰＬＣ通信モジュールを内蔵させたものを示したが、ノートパソコンの電源用ＡＣアダプタにＰＬＣ通信モジュールを内蔵させてもよいし、液晶モニタ等パソコン周辺機器や家庭用電話機などの電源用ＡＣアダプタにＰＬＣ通信モジュールを内蔵させてもよい。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前記実施形態では、プラグ１１とノーマルモードコイルＣＬ１との間にヒューズＦが設けられているが、ヒューズＦを設ける位置はここに限定されるものではないし、ヒューズを省略した構成も可能である。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるＡＣアダプタに適用した場合について説明したが、本発明はそれに限定されず、交流電圧を直流電圧に変換して出力するＡＣ-ＤＣコンバータを有するものであれば、例えばパソコン本体内に内蔵される電源装置やセットトップボックスやオーディオ機器などに内蔵される電源装置にも広く利用することができる。

本発明の一実施形態のＡＣアダプタを示す回路構成図である。実施形態において使用されるフィルタの他の例を示す回路構成図である。実施形態のＡＣアダプタにおいて、ノーマルモードコイルＣＬ１のインピーダンスやコモンモードコイルＣＬ２の巻き数の異なるフィルタを使用して周波数を変化させ入力インピーダンスを測定した結果を示すグラフである。実施形態のＡＣアダプタにおいて、入力インピーダンスを色々変えてＰＬＣ通信実験を行なってデータ転送率を測定した結果を示す入力インピーダンス−データ転送率特性を示すグラフである。前記実施形態のＡＣアダプタの応用例を示すブロック構成図である。ラインフィルタを持たない通常のＡＣアダプタの入力部の構成を示す回路構成図である。通常のＡＣアダプタにおける周波数と入力インピーダンスとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ＡＣアダプタ
１１プラグ
１２ダイオード・ブリッジ回路
１３フィルタ
１４ＤＣ−ＤＣコンバータ
１５ＰＬＣ通信モジュール
２０携帯電話機
３０パソコン
４０ケーブル
Ｌ１，Ｌ２電源ライン
ＣＬ１ノーマルモードコイル
ＣＬ２コモンモードコイル

Claims

交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、該整流回路により変換された直流電圧を異なる電位の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、を内蔵したＡＣアダプタであって、前記交流電圧の入力端子と前記整流回路との間にフィルタを備え、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの信号に対する入力インピーダンスが６００Ω以上となるように構成されていることを特徴とするＡＣアダプタ。
前記フィルタは、ノーマルモードコイルもしくはコモンモードコイルあるいはそれらの組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載のＡＣアダプタ。
２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの信号に対する入力インピーダンスが７００Ω以上となるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＡＣアダプタ。
２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの信号に対する入力インピーダンスが９００Ω以上となるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のＡＣアダプタ。
交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、該整流回路により変換された直流電圧を他の電位の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、ＰＬＣ通信機能を有するＰＬＣ通信モジュールと、を内蔵したＡＣアダプタであって、
前記交流電圧の入力端子と前記整流回路との間に、ノーマルモードコイルもしくはコモンモードコイルあるいはそれらの組み合わせからなるフィルタを備え、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの信号に対する入力インピーダンスが６００Ω以上となるように構成されていることを特徴とするＡＣアダプタ。
ＡＣ−ＤＣコンバータを内蔵し、入力端子と整流回路との間に、ノーマルモードコイルもしくはコモンモードコイルあるいはそれらの組み合わせからなるフィルタを備え、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの信号に対する入力インピーダンスが６００Ω以上となるように構成されていることを特徴とする電源装置。
請求項６に記載の電源装置と、ＰＬＣ通信機能を有するＰＬＣ通信モジュールとを備えることを特徴とする通信装置。