JP3891082B2

JP3891082B2 - AC / DC separation circuit

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Publication number: JP3891082B2
Application number: JP2002274484A
Authority: JP
Inventors: 賢治國吉; 祥二小伊勢; 昭彦甲木
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2004112577A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源電圧に交流信号電圧を重畳した電圧から直流電圧と交流電圧とを分離する交流／直流分離回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、２線式の信号線を介して複数台の端末器を接続し、端末器間でデータを授受するとともに、端末器のいずれかを給電端末とし残りの端末器を受電端末として給電端末から受電端末に対して電源を供給するデータ伝送システムが提案されている。この種のデータ伝送システムとしてデータを時分割多重化して伝送する多重伝送システムがあり、この種の多重伝送システムでは、給電端末において直流電源電圧にデータによって変調した交流信号電圧を重畳させ、一方、受電端末において直流電源電圧と交流信号電圧とを分離することによってデータの伝送と電源の供給とを同時に行うものが知られている。このような構成のデータ伝送システムにおいては受電端末に直流電圧と交流電圧とを分離するための交流／直流分離回路が必要になる。
【０００３】
すなわち、図６に示すように、給電端末２においては電源成分である直流電圧Ｖｄｃに信号成分である交流電圧Ｖａｃを重畳して信号線３に送出し、受電端末１においては交流／直流分離回路４を用いて直流電圧Ｖｄｃ１と交流電圧Ｖａｃ１とを分離するのであって、直流電圧Ｖｄｃ１は直流負荷Ｚｄｃに供給され、交流電圧Ｖａｃ１は交流負荷Ｚａｃに供給されるのである。交流／直流分離回路としてもっとも簡単な回路構成としては、キャパシタＣとインダクタＬとを１個ずつ用いる回路構成が考えられる。インダクタＬは直流成分に対しては低インピーダンス且つ交流成分に対して高インピーダンスであるから、信号線３から直流負荷Ｚｄｃへの経路にインダクタＬを挿入することによって直流電圧Ｖｄｃ１を取り出し、キャパシタＣは直流成分に対しては高インピーダンス且つ交流成分に対しては低インピーダンスであるから、信号線３から交流負荷Ｚａｃへの経路にキャパシタＣを挿入することによって交流電圧Ｖａｃ１を取り出すのである。なお、図６において交流負荷Ｚａｃは受電端末１に設けた信号受信回路を意味し、直流負荷Ｚｄｃは受電端末１の動作に必要な電源を供給する電源回路を意味する。
【０００４】
ところで、信号成分である交流電圧Ｖａｃの周波数が十分に高ければ、図６に示した交流／直流分離回路４でインダクタンスの小さいインダクタＬとキャパシタンスの小さいキャパシタＣとを用いても直流電圧Ｖｄｃ１と交流電圧Ｖａｃ１とを分離することができるが、交流電圧Ｖａｃの周波数が比較的低い場合には、インダクタンスの大きいインダクタＬとキャパシタンスの大きいキャパシタＣとが必要になる。
【０００５】
さらに、上述した構成の多重伝送システムでは２線式の信号線３に複数台の受電端末１が接続されることになるから、各受電端末１の入力インピーダンスが信号線３を介して並列に接続されることになり、信号成分である交流電圧を遠方まで伝送したり、信号線３に接続可能な受電端末１の許容台数を多くしたりするためには、交流電圧に対する受電端末１の入力インピーダンスをできるだけ高くすることが必要である。つまり、図６に示した構成の交流／直流分離回路４では入力インピーダンスを大きくとるためにもインダクタンスの大きいインダクタＬとキャパシタンスの大きいキャパシタＣとが必要になる。
【０００６】
インダクタＬはインダクタンスが大きいほど大型化し、またキャパシタＣもキャパシタンスが大きいほど大型化するのが普通であり、とくにインダクタＬは鉄心に銅線を巻回して形成されているものであるから、寸法が大型化するだけではなく大型化に伴って質量も大幅に増加することになる。その結果、比較的低周波の交流電圧を信号成分として伝送する場合には、受電端末１の大型化や質量増加が避けられないという問題がある。さらに、インダクタＬのインダクタンスが大きくなれば巻線の巻数も増加するから、インダクタＬの巻線による直流抵抗が増加することになり、インダクタＬでの電力損失が大きくなる結果、受電端末１の電力効率が低下するという問題も生じる。
【０００７】
これに対して本発明者らは、大型のインダクタを用いることなく交流電圧と直流電圧を分離可能とし、しかも入力インピーダンスの高い交流／直流分離回路を既に提案している（特許文献１参照）。前記公報に開示されている交流／直流分離回路４は図７に示す構成を有しており、２線式の信号線３のうちの一方の線路は交流負荷Ｚａｃおよび直流負荷Ｚｄｃの２つの入力端の一方と共通に接続される。また、信号線３の他方の線路と直流負荷Ｚｄｃの他方の入力端との間には従来構成と同様に２つのインダクタＬ１，Ｌ２の直列回路が挿入される。
【０００８】
一方、信号線３の他方の線路と交流負荷Ｚａｃとの間にはキャパシタＣ１と利得が１倍である非反転増幅器Ａ１とが挿入され、キャパシタＣ１を通して分離された信号成分である交流電圧が非反転増幅器Ａ１を通して交流負荷Ｚａｃに印加されるように構成されている。つまり、給電端末２によって信号線３に印加されている交流／直流分離回路４への入力電圧のうち電源成分としての直流電圧はキャパシタＣ１により阻止されるから、非反転増幅器Ａ１には信号成分である交流電圧のみが入力され、非反転増幅器Ａ１の出力である交流電圧Ｖａｃ１を交流負荷Ｚａｃに与えることになる。
【０００９】
ところで、この従来例では、上述した２個のインダクタＬ１，Ｌ２の接続点と非反転増幅器Ａ１の出力端との間にキャパシタＣ２が接続され、インダクタＬ１，Ｌ２の接続点と非反転増幅器Ａ１の出力端とが交流結合されている。また、非反転増幅器Ａ１の出力は利得が１倍である反転増幅器Ａ２に入力され、反転増幅器Ａ２の出力はキャパシタＣ３およびインダクタＬ３を介してインダクタＬ２における直流負荷Ｚｄｃ側の一端に印加される。
【００１０】
次に、従来例における交流／直流分離回路４の動作について図８を用いて説明する。図８（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図７に示した点ａ〜ｅに対応する部位の電圧波形である。信号線３に印加された電圧は図８（ａ）のように直流電圧Ｖｄｃに交流電圧Ｖａｃが重畳されたものであり、キャパシタＣ１では直流電圧を阻止して交流電圧のみを非反転増幅器Ａ１に入力するから、非反転増幅器Ａ１からは図８（ｂ）に示す交流電圧Ｖａｃ１が出力される。つまり、交流電圧Ｖａｃ１が交流負荷Ｚａｃに与えられることになる。ここに、非反転増幅器Ａ１から出力される交流電圧Ｖａｃ１の位相は、信号線３に印加された電圧のうちの信号成分である交流電圧Ｖａｃと同位相になる。また、非反転増幅器Ａ１は利得が１であるから交流電圧Ｖａｃと交流電圧Ｖａｃ１とは理想的には振幅も等しくなる。
【００１１】
ところで、インダクタＬ１，Ｌ２の接続点である点ｃはキャパシタＣ２を介して非反転増幅器Ａ１の出力端に接続されているから、点ｃの電位は非反転増幅器Ａ１から出力される交流電圧Ｖａｃ１とキャパシタＣ２の両端電圧との加算電圧になる。つまり、図８（ｃ）のように、直流電圧Ｖｄｃ２に交流電圧Ｖａｃ２を重畳した電圧になり、この交流電圧Ｖａｃ２の位相は、信号線３に印加された電圧のうちの交流電圧Ｖａｃと同位相になり、インダクタＬ１の両端電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ−Ｖｄｃ２）に交流電圧（Ｖａｃ−Ｖａｃ２）を重畳した電圧になる。このことから、交流電圧Ｖａｃ２が交流電圧Ｖａｃと等しければ、インダクタＬ１の両端電圧から交流成分を除去できることがわかる。この条件では、インダクタＬ１には交流電流は流れないことになり、信号成分である交流電圧Ｖａｃに対してインダクタＬ１のインピーダンスを等価的に無限大とみなすことが可能になる。また、インダクタＬ１の両端間に印加される直流電圧（Ｖｄｃ−Ｖｄｃ２）は、インダクタＬ１の巻線の直流抵抗による電圧降下になる。
【００１２】
一方、反転増幅器Ａ２から出力される交流電圧Ｖａｃ３は、図８（ｄ）のように、非反転増幅器Ａ１から出力された交流電圧Ｖａｃ１の位相とは逆位相になる。ここで、反転増幅器Ａ２の利得は１倍であるから交流電圧Ｖａｃ３と交流電圧Ｖａｃ１とは理想的には振幅が等しくなる。この交流電圧Ｖａｃ３はキャパシタＣ３を介してインダクタＬ３の一端に印加されるから、２つのインダクタＬ２，Ｌ３の接続点である点ｅの電位は、交流電圧Ｖａｃ２と交流電圧Ｖａｃ３とが互いに打ち消し合うことにより交流成分がほぼ零になる。交流電圧Ｖａｃ２と交流電圧Ｖａｃ３とは理想的には振幅が一致しているから、インダクタＬ２，Ｌ３のインピーダンスを等しく設定しておくことによって、点ｅの電位の交流成分を零にすることができる。その結果、図７に示す点ｅの電位は直流成分のみが含まれることになり、図８（ｅ）に示すように直流電圧Ｖｄｃ１のみが直流負荷Ｚｄｃに印加されることになる。ここで、インダクタＬ２の両端間に印加される直流電圧（Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１）は、インダクタＬ２の巻線の直流抵抗による電圧降下になる。なお、キャパシタＣ２を設けていることにより点ｃから非反転増幅器Ａ１への直流電流の流入が阻止され、またキャパシタＣ３を設けていることにより点ｅから反転増幅器Ａ２への直流電流の流入が阻止されている。
【００１３】
以上説明したように、インダクタＬ１の両端に印加する電圧の交流成分を同振幅かつ同位相にすることによって、インダクタＬ１のインダクタンスを等価的に無限大とすることができる。この状態では、交流／直流分離回路４の入力インピーダンスは非反転増幅器Ａ１の入力インピーダンスにより決まるから、非反転増幅器Ａ１として入力インピーダンスの高いものを用いればよい。たとえば、入力段を電圧制御素子であるＭＯＳＦＥＴで構成した非反転増幅器Ａ１を用いれば非反転増幅器Ａ１の入力インピーダンスを高めることができ、結果として交流／直流分離回路４の入力インピーダンスを高めることができる。また、インダクタＬ２とインダクタＬ３との直列回路の両端に印加する電圧の交流成分を逆位相にし両インダクタＬ２，Ｌ３の接続点では交流成分を零にすることによって、直流負荷Ｚｄｃには交流成分を除去した直流電圧Ｖｄｃ１のみを印加することができる。
【００１４】
上述した動作から明らかなように、上記従来例では３個のインダクタＬ１〜Ｌ３が必要ではあるが、各インダクタＬ１〜Ｌ３自身のインピーダンスによって交流成分を減衰させる必要がないから、各インダクタＬ１〜Ｌ３にはそれぞれインダクタンスの小さいものを用いることができ、結果的に小型かつ軽量なインダクＬ１〜Ｌ３を用いることができる。また、インダクタＬ１，Ｌ２はインダクタンスが小さいから巻線の巻数も少なくすることができ、インダクタＬ１，Ｌ２による電圧降下を少なくして、結果的に受電端末１の電力効率を従来構成よりも高めることが可能になる。
【００１５】
【特許文献１】
特開２００２−２６７７９号公報（第３頁−第４頁、第１図）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に開示された従来例では、バッファとしの非反転増幅器Ａ１以外に交流電圧を除去するために反転増幅器Ａ２が必要であり、しかも回路上の調整箇所が多いためにコストが高くなるといった問題があった。
【００１７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、大型のインダクタを用いることなく交流電圧と直流電圧を分離可能とし、しかも少ない部品点数で入力インピーダンスの高い交流／直流分離回路を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、直流電圧に交流電圧が重畳された入力電圧を受けて直流電圧と交流電圧とに分離し、分離後の交流電圧を交流負荷に与えるとともに分離後の直流電圧を直流負荷に与える交流／直流分離回路であって、前記入力電圧から交流電圧を分離し高入力インピーダンスのバッファを通して交流負荷に与える交流電圧取出部と、前記入力電圧に含まれる交流電圧を打ち消すことにより前記入力電圧に含まれる直流電圧を分離して直流負荷に与える直流電圧取出部とを備え、前記交流電圧取出部が、前記入力電圧から交流電圧を取り出す第１のキャパシタと、第１のキャパシタにより取り出された交流電圧を増幅する前記バッファとしての非反転増幅器とからなり、前記直流電圧取出部が、前記入力電圧が一端に印加される第１のインダクタと、前記非反転増幅器の出力端に第２のキャパシタによって交流結合される第２のインダクタと、前記第１のインダクタの他端と前記第２のインダクタの他端の接続点に一端が接続される第３のインダクタと、前記第３のインダクタの他端に一端が接続されるとともに両端に前記直流負荷が接続される第３のキャパシタとからなることを特徴とする。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第２のインダクタと前記第３のインダクタが、同一のコアに巻設された２巻線のインダクタからなることを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記第２のインダクタと前記第３のインダクタのインダクタンスを略同一としたことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態における交流／直流分離回路４は、図１に示す構成を有しており、従来例と同様に入力電圧から交流電圧を分離し高入力インピーダンスのバッファを通して交流負荷Ｚａｃに与える交流電圧取出部と、入力電圧に含まれる直流電圧を分離して直流負荷Ｚｄｃに与える直流電圧取出部とを備え、交流電圧取出部が、入力電圧から交流電圧を取り出す第１のキャパシタＣ１と、第１のキャパシタＣ１により取り出された交流電圧を増幅するバッファとしての非反転増幅器Ａとからなり、直流電圧取出部が、入力電圧が一端に印加される第１のインダクタＬ１と、非反転増幅器Ａの出力端に第２のキャパシタＣ２によって交流結合される第２のインダクタＬ２と、第１のインダクタＬ１の他端と第２のインダクタＬ２の他端の接続点に一端が接続される第３のインダクタＬ３と、第３のインダクタＬ３の他端に一端が接続されるとともに両端に直流負荷Ｚｄｃが接続される第３のキャパシタＣ３とからなる。ここで、本実施形態では直流電圧取出部を構成する第２及び第３のインダクタＬ２，Ｌ３のインダクタンスを同一としている。また、非反転増幅器Ａを理想増幅器と仮定し、第２のキャパシタＣ２のインピーダンスを無視すれば、非反転増幅器Ａの利得を２倍とすることで高入力インピーダンスが得られる。但し、実際には第３のインダクタＬ３及び第２のキャパシタＣ２のインピーダンス、並びに非反転増幅器Ａの出力インピーダンスが加算されるから、利得は２倍よりも若干大きくなる。
【００２２】
次に、本実施形態における交流／直流分離回路４の動作について図２を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図１に示した点ａ〜ｄに対応する部位の電圧波形である。信号線３に印加された電圧は図２（ａ）のように直流電圧Ｖｄｃに交流電圧Ｖａｃが重畳されたものであり、第１のキャパシタＣ１では直流電圧を阻止して交流電圧のみを非反転増幅器Ａに入力するから、非反転増幅器Ａからは図２（ｂ）に示す交流電圧Ｖａｃ１が出力される。つまり、交流電圧Ｖａｃ１が交流負荷Ｚａｃに与えられることになる。ここに、非反転増幅器Ａから出力される交流電圧Ｖａｃ１の位相は、信号線３に印加された電圧のうちの信号成分である交流電圧Ｖａｃと同位相になる。また、非反転増幅器Ａは利得が２倍であるから交流電圧Ｖａｃ１の振幅は交流電圧Ｖａｃの２倍となる。
【００２３】
ところで、第１及び第３のインダクタＬ１，Ｌ３の接続点である点ｃは第２のインダクタＬ２及び第２のキャパシタＣ２の直列回路を介して非反転増幅器Ａの出力端に接続されており、しかも、第２及び第３のキャパシタＣ２，Ｃ３のインピーダンスを充分に小さく且つ第２及び第３のインダクタＬ２，Ｌ３のインダクタンスを等しくしているから、点ｃの電位は、図２（ｃ）に示すように直流電圧Ｖｄｃ２に交流電圧Ｖａｃ１の２分の１の振幅を有するとともに交流電圧Ｖａｃ１と同位相の交流電圧Ｖａｃ２を重畳した電圧になる。したがって、第１のインダクタＬ１の両端、すなわち点ａと点ｃに現れる交流電圧が同位相・同振幅となることから、第１のインダクタＬ１には交流電流が流れないことになり、信号成分である交流電圧Ｖａｃに対して第１のインダクタＬ１のインピーダンスを等価的に無限大とみなすことが可能になる。なお、直流電圧Ｖｄｃ２は直流電圧Ｖｄｃから第１のインダクタＬ１の巻線の直流抵抗による電圧降下を差し引いた値となる。
【００２４】
一方、第３のインダクタＬ３と信号線３の間に第３のキャパシタＣ３が直列に接続されており、第３のインダクタＬ３と第３のキャパシタＣ３で構成されるローパスフィルタによって信号成分が減衰されるため、図１に示す点ｄの電位は直流成分のみが含まれることになり、図２（ｄ）に示すように直流電圧Ｖｄｃ３のみが直流負荷Ｚｄｃに印加されることになる。ここで、第３のキャパシタＣ３の両端間に印加される直流電圧Ｖｄｃ３は、直流電圧Ｖｄｃ２から第３のインダクタＬ３の巻線の直流抵抗による電圧降下を差し引いた値になる。
【００２５】
以上説明したように、第１のインダクタＬ１の両端に印加する電圧の交流成分を同振幅かつ同位相にすることによって、第１のインダクタＬ１のインダクタンスを等価的に無限大とすることができる。この状態では、交流／直流分離回路４の入力インピーダンスは非反転増幅器Ａの入力インピーダンスにより決まるから、非反転増幅器Ａとして入力インピーダンスの高いものを用いればよい。たとえば、入力段を電圧制御素子であるＭＯＳＦＥＴで構成した非反転増幅器Ａを用いれば非反転増幅器Ａの入力インピーダンスを高めることができ、結果として交流／直流分離回路４の入力インピーダンスを高めることができる。また、第３のインダクタＬ３に第３のキャパシタＣ３を接続することでローパスフィルタを構成するため、直流電圧Ｖｄｃ２に含まれる交流電圧Ｖａｃ２を前記ローパスフィルタで減衰させることができ、これにより、直流負荷Ｚｄｃには交流成分を除去した直流電圧Ｖｄｃ３のみを印加することができる。
【００２６】
上述した動作から明らかなように、本実施形態では３個のインダクタＬ１〜Ｌ３が必要ではあるが、第１及び第２のインダクタＬ１，Ｌ２は自身のインピーダンスによって交流電圧を減衰させる必要がないから、第１及び第２のインダクタＬ１，Ｌ２にはインダクタンスの小さいものを使用することができ、結果的に小型かつ軽量なインダクタを使用することができる。また、第３のインダクタＬ３と第３のキャパシタＣ３で構成されるローパスフィルタで交流電圧Ｖａｃ２を減衰させて直流電圧Ｖｄｃ２を取り出すことができる。ここで、第３のインダクタＬ３は第２のインダクタＬ２とインダクタンスを等しくする必要があるため、インダクタンスの小さいものが使用されることになるから、ローパスフィルタを構成する第３のキャパシタＣ３の容量を大きくする必要がある。なお、第１及び第３のインダクタＬ１，Ｌ３には直流電流が流れるから、巻線の直流抵抗ができるだけ小さいものを用いるのが望ましい。
【００２７】
ところで、理論上は非反転増幅器Ａの利得は２倍であればよいが、実際には交流／直流分離回路４の内部での損失（非反転増幅器Ａの出力インピーダンスや第１のキャパシタＣ１のインピーダンスによる損失）を補償するために、非反転増幅器Ａの利得は２倍付近で調節可能にしてある。つまり、第１のインダクタＬ１の両端に印加される電圧のうちの交流電圧Ｖａｃ，Ｖａｃ２が等しくなるように非反転増幅器Ａの利得を調節することによって、交流／直流分離回路４の入力インピーダンスを高くすることが可能になる。なお、非反転増幅器Ａの利得調整のみで補正しきれない場合、非反転増幅器Ａに必要に応じて位相補償回路を付加すればよい。
【００２８】
（実施形態２）
本実施形態における交流／直流分離回路４は、図３に示す構成を有しており、直流電圧取出部を構成する第２及び第３のインダクタＬ２，Ｌ３が同一のコアに巻設された２巻線のインダクタからなる点に特徴がある。なお、これ以外の構成については実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
実施形態１における交流／直流分離回路４では、第３のインダクタＬ３に直流電流が流れることで直流偏磁が発生し、直流偏磁の影響によって第３のインダクタＬ３のインダクタンスが減少して第２のインダクタＬ２のインダクタンスとの間にばらつきが生じて交流成分が充分に除去できなくなる虞がある。
【００３０】
これに対して本実施形態では、同一のコアに第２及び第３のインダクタＬ２，Ｌ３を巻設しているため、直流偏磁が生じた場合でも第２及び第３のインダクタＬ２，Ｌ３は同じようにインダクタンスが減少することになり、２つのインダクタＬ２，Ｌ３のインダクタンスのばらつきを抑えることができる。但し、第２及び第３のインダクタＬ２，Ｌ３の巻始めの位置を互いに異ならせることで極性を逆にする必要がある。
【００３１】
したがって、第２及び第３のインダクタＬ２，Ｌ３を同一のインダクタンスを有する２巻線のインダクタで構成し、且つ両者の極性を異ならせることによって、第２及び第３のインダクタＬ２，Ｌ３の接続点には常に非反転増幅器Ａから出力される交流電圧Ｖａｃ１の２分の１の交流電圧Ｖａｃ２、つまり入力電圧に含まれる交流成分Ｖａｃと同振幅且つ同位相の交流電圧が現れることになり、直流負荷Ｚｄｃに流れる直流電流が変動するような場合でも、高入力インピーダンスを安定して得ることが可能となる。
【００３２】
ところで、実施形態１又は２で説明した交流／直流分離回路４は、２線式の信号線を介して複数台の受電端末と給電端末を接続し、受電端末間でデータを授受するとともに給電端末から受電端末に対して電源を供給する多重伝送システムの受電端末に用いる用途に限られるものではなく、以下に説明する電源供給システムに用いることも可能である。
【００３３】
例えば、配線による電圧降下の影響を避けるため、あるいは異なる電圧が必要な場合、図４に示すように大容量の電源装置１０に小容量のスイッチング電源１１_１〜１１_ｎが並列接続された電源供給システムが一般的に用いられている。しかしながら、このような電源供給システムにおいては、スイッチング電源１１_１〜１１_ｎが動作することで電源装置１０の方にスイッチングノイズが流れ出てしまい、このスイッチングノイズが他のスイッチング電源１１_１〜１１_ｎに流れ込んでその動作が不安定になる虞があった。
【００３４】
そこで、図５に示すように電源装置１０と各スイッチング電源１１_１〜１１_ｎとの間に本発明の交流／直流分離回路４を挿入すれば、電源装置１０と各スイッチング電源１１_１〜１１_ｎを接続する電源線上に存在するスイッチングノイズがスイッチング電源１１_１〜１１_ｎに流れ込むのを防ぐことができる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、直流電圧に交流電圧が重畳された入力電圧を受けて直流電圧と交流電圧とに分離し、分離後の交流電圧を交流負荷に与えるとともに分離後の直流電圧を直流負荷に与える交流／直流分離回路であって、前記入力電圧から交流電圧を分離し高入力インピーダンスのバッファを通して交流負荷に与える交流電圧取出部と、前記入力電圧に含まれる交流電圧を打ち消すことにより前記入力電圧に含まれる直流電圧を分離して直流負荷に与える直流電圧取出部とを備え、前記交流電圧取出部が、前記入力電圧から交流電圧を取り出す第１のキャパシタと、第１のキャパシタにより取り出された交流電圧を増幅する前記バッファとしての非反転増幅器とからなり、前記直流電圧取出部が、前記入力電圧が一端に印加される第１のインダクタと、前記非反転増幅器の出力端に第２のキャパシタによって交流結合される第２のインダクタと、前記第１のインダクタの他端と前記第２のインダクタの他端の接続点に一端が接続される第３のインダクタと、前記第３のインダクタの他端に一端が接続されるとともに両端に前記直流負荷が接続される第３のキャパシタとからなることを特徴とし、一端に入力電圧が印加される第１のインダクタの他端と第２及び第３のインダクタとの接続点に非反転増幅器から出力された交流電圧を印加するから、第１のインダクタの両端に印加される交流電圧が同位相かつ同振幅になり、第１のインダクタには交流電流が流れないことによって第１のインダクタのインダクタンスを等価的に無限大とすることができる。つまり、交流電圧に対して高い入力インピーダンスを確保することができる。しかも、交流電圧取出部の入力インピーダンスを高くするために第１のインダクタのインダクタンスを用いるのではないから、第１のインダクタはインダクタンスの比較的小さい小型のものを用いることができ、さらには、第３のキャパシタ及び第３のインダクタによってローパスフィルタを構成し、このローパスフィルタで交流成分を除去して直流電圧を取り出しているから、従来例における反転増幅器が不要となって少ない部品点数で入力インピーダンスの高い交流／直流分離回路を提供することが可能である。
【００３６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第２のインダクタと前記第３のインダクタが、同一のコアに巻設された２巻線のインダクタからなることを特徴とし、第２及び第３のインダクタのコアを兼用することで回路をさらに小型化できる。
【００３７】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記第２のインダクタと前記第３のインダクタのインダクタンスを略同一としたことを特徴とし、同一のコアに第２及び第３のインダクタを巻設しているため、直流偏磁が生じた場合でも第２及び第３のインダクタは同じようにインダクタンスが減少することになり、２つのインダクタのインダクタンスのばらつきを抑えることができる。その結果、直流負荷に流れる直流電流が変動するような場合でも、高入力インピーダンスを安定して得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示す回路図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】実施形態２を示す回路図である。
【図４】従来の電源供給システムの一例を示す構成図である。
【図５】同上に本発明の交流／直流分離回路を付加したシステム構成図である。
【図６】従来例を示すブロック図である。
【図７】他の従来例を示す回路図である。
【図８】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
４交流／直流分離回路
Ａ非反転増幅器
Ｃ１第１のキャパシタ
Ｃ２第２のキャパシタ
Ｃ３第３のキャパシタ
Ｌ１第１のインダクタ
Ｌ２第２のインダクタ
Ｌ３第３のインダクタ
Ｖａｃ交流電圧
Ｖａｃ１交流電圧
Ｖａｃ２交流電圧
Ｖｄｃ直流電圧
Ｖｄｃ３直流電圧
Ｚａｃ交流負荷
Ｚｄｃ直流負荷[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an AC / DC separation circuit that separates a DC voltage and an AC voltage from a voltage obtained by superimposing an AC signal voltage on a DC power supply voltage.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a plurality of terminals are connected via a two-wire signal line, data is exchanged between the terminals, and one of the terminals is a power supply terminal and the remaining terminals are power reception terminals. A data transmission system for supplying power to a power receiving terminal has been proposed. As this type of data transmission system, there is a multiplex transmission system that transmits data by time division multiplexing. In this type of multiplex transmission system, an AC signal voltage modulated by data is superimposed on a DC power supply voltage at a power supply terminal, It is known that a power receiving terminal simultaneously transmits data and supplies power by separating a DC power supply voltage and an AC signal voltage. In the data transmission system having such a configuration, an AC / DC separation circuit for separating a DC voltage and an AC voltage is required at the power receiving terminal.
[0003]
That is, as shown in FIG. 6, the power supply terminal 2 superimposes the AC voltage Vac, which is a signal component, on the DC voltage Vdc, which is a power supply component, and sends it to the signal line 3. 4 is used to separate the DC voltage Vdc1 and the AC voltage Vac1, and the DC voltage Vdc1 is supplied to the DC load Zdc, and the AC voltage Vac1 is supplied to the AC load Zac. As the simplest circuit configuration as an AC / DC separation circuit, a circuit configuration using one capacitor C and one inductor L can be considered. Since the inductor L has a low impedance with respect to the DC component and a high impedance with respect to the AC component, the DC voltage Vdc1 is extracted by inserting the inductor L in the path from the signal line 3 to the DC load Zdc, and the capacitor C is Since the DC component has a high impedance and the AC component has a low impedance, the AC voltage Vac1 is extracted by inserting the capacitor C in the path from the signal line 3 to the AC load Zac. In FIG. 6, the AC load Zac means a signal receiving circuit provided in the power receiving terminal 1, and the DC load Zdc means a power supply circuit that supplies power necessary for the operation of the power receiving terminal 1.
[0004]
By the way, if the frequency of the AC voltage Vac, which is a signal component, is sufficiently high, the DC voltage Vdc1 and the AC voltage can be obtained even when the inductor L having a small inductance and the capacitor C having a small capacitance are used in the AC / DC separation circuit 4 shown in FIG. Although the voltage Vac1 can be separated, an inductor L having a large inductance and a capacitor C having a large capacitance are required when the frequency of the AC voltage Vac is relatively low.
[0005]
Furthermore, in the multiplex transmission system having the above-described configuration, a plurality of power receiving terminals 1 are connected to the two-wire signal line 3, so that the input impedance of each power receiving terminal 1 is connected in parallel via the signal line 3. Therefore, in order to transmit the AC voltage, which is a signal component, to a long distance or to increase the allowable number of power receiving terminals 1 connectable to the signal line 3, the input impedance of the power receiving terminal 1 with respect to the AC voltage is increased. Must be as high as possible. That is, the AC / DC separation circuit 4 having the configuration shown in FIG. 6 requires the inductor L having a large inductance and the capacitor C having a large capacitance in order to increase the input impedance.
[0006]
The inductor L is usually larger as the inductance is larger, and the capacitor C is usually larger as the capacitance is larger. In particular, the inductor L is formed by winding a copper wire around an iron core. Not only will the size increase, but the mass will increase significantly as the size increases. As a result, when a relatively low frequency AC voltage is transmitted as a signal component, there is a problem that the power receiving terminal 1 is inevitably increased in size and mass. Further, since the number of windings increases as the inductance of the inductor L increases, the DC resistance due to the winding of the inductor L increases, and the power loss in the inductor L increases. As a result, the power of the power receiving terminal 1 is increased. There also arises a problem that efficiency decreases.
[0007]
On the other hand, the present inventors have already proposed an AC / DC separation circuit capable of separating an AC voltage and a DC voltage without using a large inductor and having a high input impedance (see Patent Document 1). The AC / DC separation circuit 4 disclosed in the publication has the configuration shown in FIG. 7, and one of the two-wire signal lines 3 has two inputs of an AC load Zac and a DC load Zdc. Connected in common with one of the ends. Further, a series circuit of two inductors L1 and L2 is inserted between the other line of the signal line 3 and the other input terminal of the DC load Zdc as in the conventional configuration.
[0008]
On the other hand, a capacitor C1 and a non-inverting amplifier A1 having a gain of 1 are inserted between the other line of the signal line 3 and the AC load Zac, and the AC voltage, which is a signal component separated through the capacitor C1, is non-existent. It is configured to be applied to the AC load Zac through the inverting amplifier A1. That is, since the DC voltage as the power source component of the input voltage to the AC / DC separation circuit 4 applied to the signal line 3 by the power supply terminal 2 is blocked by the capacitor C1, the non-inverting amplifier A1 has a signal component. Only an AC voltage is input, and an AC voltage Vac1 that is the output of the non-inverting amplifier A1 is applied to the AC load Zac.
[0009]
In this conventional example, the capacitor C2 is connected between the connection point of the two inductors L1 and L2 and the output terminal of the non-inverting amplifier A1, and the connection point of the inductors L1 and L2 and the non-inverting amplifier A1 are connected. The output terminal is AC-coupled. The output of the non-inverting amplifier A1 is input to the inverting amplifier A2 having a gain of 1. The output of the inverting amplifier A2 is applied to one end of the inductor L2 on the DC load Zdc side via the capacitor C3 and the inductor L3.
[0010]
Next, the operation of the AC / DC separation circuit 4 in the conventional example will be described with reference to FIG. FIGS. 8A to 8E are voltage waveforms at portions corresponding to the points a to e shown in FIG. 7, respectively. The voltage applied to the signal line 3 is obtained by superimposing the AC voltage Vac on the DC voltage Vdc as shown in FIG. 8A. The capacitor C1 blocks the DC voltage and only the AC voltage is supplied to the non-inverting amplifier A1. Therefore, the AC voltage Vac1 shown in FIG. 8B is output from the non-inverting amplifier A1. That is, the AC voltage Vac1 is applied to the AC load Zac. Here, the phase of the AC voltage Vac1 output from the non-inverting amplifier A1 is in phase with the AC voltage Vac, which is a signal component of the voltage applied to the signal line 3. Further, since the non-inverting amplifier A1 has a gain of 1, the AC voltage Vac and the AC voltage Vac1 ideally have the same amplitude.
[0011]
By the way, since the point c, which is the connection point of the inductors L1 and L2, is connected to the output terminal of the non-inverting amplifier A1 via the capacitor C2, the potential at the point c is the AC voltage Vac1 output from the non-inverting amplifier A1. This is an added voltage with the voltage across the capacitor C2. That is, as shown in FIG. 8C, the AC voltage Vac2 is superimposed on the DC voltage Vdc2, and the phase of the AC voltage Vac2 is the same as the AC voltage Vac of the voltages applied to the signal line 3. Thus, the voltage across the inductor L1 is a voltage obtained by superimposing the AC voltage (Vac-Vac2) on the DC voltage (Vdc-Vdc2). From this, it can be seen that if the AC voltage Vac2 is equal to the AC voltage Vac, the AC component can be removed from the voltage across the inductor L1. Under this condition, no alternating current flows through the inductor L1, and the impedance of the inductor L1 can be equivalently regarded as infinite with respect to the alternating voltage Vac that is a signal component. Also, the DC voltage (Vdc−Vdc2) applied across the inductor L1 is a voltage drop due to the DC resistance of the winding of the inductor L1.
[0012]
On the other hand, the AC voltage Vac3 output from the inverting amplifier A2 has a phase opposite to that of the AC voltage Vac1 output from the non-inverting amplifier A1, as shown in FIG. 8D. Here, since the gain of the inverting amplifier A2 is 1, the amplitudes of the AC voltage Vac3 and the AC voltage Vac1 are ideally equal. Since the AC voltage Vac3 is applied to one end of the inductor L3 via the capacitor C3, the AC voltage Vac2 and the AC voltage Vac3 cancel each other out at the potential at the point e that is the connection point between the two inductors L2 and L3. As a result, the AC component becomes almost zero. Since the AC voltage Vac2 and the AC voltage Vac3 ideally have the same amplitude, the AC component of the potential at the point e can be made zero by setting the impedances of the inductors L2 and L3 to be equal. . As a result, the potential at the point e shown in FIG. 7 includes only a DC component, and only the DC voltage Vdc1 is applied to the DC load Zdc as shown in FIG. 8E. Here, the DC voltage (Vdc2-Vdc1) applied across the inductor L2 is a voltage drop due to the DC resistance of the winding of the inductor L2. The provision of the capacitor C2 prevents the direct current from flowing from the point c to the non-inverting amplifier A1, and the provision of the capacitor C3 prevents the direct current from flowing from the point e to the inverting amplifier A2. Has been.
[0013]
As described above, by setting the AC components of the voltage applied to both ends of the inductor L1 to have the same amplitude and the same phase, the inductance of the inductor L1 can be equivalently infinite. In this state, since the input impedance of the AC / DC separation circuit 4 is determined by the input impedance of the non-inverting amplifier A1, a non-inverting amplifier A1 having a high input impedance may be used. For example, if the non-inverting amplifier A1 whose input stage is composed of a MOSFET as a voltage control element is used, the input impedance of the non-inverting amplifier A1 can be increased, and as a result, the input impedance of the AC / DC separation circuit 4 can be increased. . Further, the AC component of the voltage applied to both ends of the series circuit of the inductor L2 and the inductor L3 is reversed in phase, and the AC component is made zero at the connection point between the inductors L2 and L3, so that the AC component is applied to the DC load Zdc. Only the removed DC voltage Vdc1 can be applied.
[0014]
As is apparent from the above-described operation, the above-described conventional example requires three inductors L1 to L3. However, since it is not necessary to attenuate the AC component by the impedance of each inductor L1 to L3, each inductor L1 to L3. Each having a small inductance can be used, and as a result, small and lightweight inductors L1 to L3 can be used. Further, since the inductors L1 and L2 have a small inductance, the number of turns of the winding can be reduced, and the voltage drop due to the inductors L1 and L2 is reduced, and as a result, the power efficiency of the power receiving terminal 1 is increased as compared with the conventional configuration. Is possible.
[0015]
[Patent Document 1]
JP 2002-26779 A (page 3 to page 4, FIG. 1)
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional example disclosed in Patent Document 1, the inverting amplifier A2 is necessary to remove the AC voltage in addition to the non-inverting amplifier A1 as a buffer, and there are many adjustment points on the circuit, so that the cost is high. There was a problem of becoming higher.
[0017]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to separate an AC voltage and a DC voltage without using a large inductor, and to achieve an AC / DC separation circuit having a high input impedance with a small number of components. Is to provide.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 receives an input voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage, separates it into a DC voltage and an AC voltage, and applies the AC voltage after separation to an AC load. An AC / DC separation circuit for applying a DC voltage after separation to a DC load, wherein the AC voltage is separated from the input voltage and applied to the AC load through a high input impedance buffer, and included in the input voltage A DC voltage extraction unit that separates a DC voltage included in the input voltage by canceling the AC voltage and applies the DC voltage to a DC load, and the AC voltage extraction unit includes a first capacitor that extracts the AC voltage from the input voltage; , And a non-inverting amplifier as the buffer for amplifying the AC voltage taken out by the first capacitor, and the DC voltage extraction unit has the input voltage A first inductor applied to the end, a second inductor that is AC-coupled to the output end of the non-inverting amplifier by a second capacitor, the other end of the first inductor, and the other of the second inductor A third inductor having one end connected to an end connection point, and a third capacitor having one end connected to the other end of the third inductor and the DC load connected to both ends. And
[0019]
The invention of claim 2 is characterized in that, in the invention of claim 1, the second inductor and the third inductor are two-winding inductors wound around the same core.
[0020]
The invention of claim 3 is characterized in that, in the invention of claim 2, the inductances of the second inductor and the third inductor are substantially the same.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
The AC / DC separation circuit 4 in the present embodiment has the configuration shown in FIG. 1, and extracts the AC voltage from the input voltage and applies it to the AC load Zac through a high input impedance buffer as in the conventional example. And a DC voltage extraction unit that separates a DC voltage included in the input voltage and applies the DC voltage to the DC load Zdc. The AC voltage extraction unit extracts a first voltage from the input voltage, and a first capacitor C1 And a non-inverting amplifier A as a buffer for amplifying the AC voltage taken out by the capacitor C1, and a DC voltage extracting unit includes a first inductor L1 to which an input voltage is applied to one end, and an output terminal of the non-inverting amplifier A. The second inductor L2 that is AC-coupled by the second capacitor C2 is connected to the connection point between the other end of the first inductor L1 and the other end of the second inductor L2. There consisting third and inductor L3, a third capacitor C3 Metropolitan to DC load Zdc across one end to the other end of the third inductor L3 is connected is connected to be connected. Here, in the present embodiment, the inductances of the second and third inductors L2 and L3 constituting the DC voltage extraction unit are the same. If the non-inverting amplifier A is assumed to be an ideal amplifier and the impedance of the second capacitor C2 is ignored, a high input impedance can be obtained by doubling the gain of the non-inverting amplifier A. However, since the impedance of the third inductor L3 and the second capacitor C2 and the output impedance of the non-inverting amplifier A are actually added, the gain is slightly larger than twice.
[0022]
Next, the operation of the AC / DC separation circuit 4 in this embodiment will be described with reference to FIG. 2A to 2D are voltage waveforms at portions corresponding to the points a to d shown in FIG. The voltage applied to the signal line 3 is obtained by superimposing the AC voltage Vac on the DC voltage Vdc as shown in FIG. 2A. The first capacitor C1 blocks the DC voltage and non-inverts only the AC voltage. Since it is input to the amplifier A, the AC voltage Vac1 shown in FIG. That is, the AC voltage Vac1 is applied to the AC load Zac. Here, the phase of the AC voltage Vac1 output from the non-inverting amplifier A has the same phase as the AC voltage Vac that is a signal component of the voltage applied to the signal line 3. Further, since the non-inverting amplifier A has a gain twice, the amplitude of the AC voltage Vac1 is twice that of the AC voltage Vac.
[0023]
By the way, the point c, which is a connection point between the first and third inductors L1 and L3, is connected to the output terminal of the non-inverting amplifier A through a series circuit of the second inductor L2 and the second capacitor C2. Moreover, since the impedances of the second and third capacitors C2 and C3 are sufficiently small and the inductances of the second and third inductors L2 and L3 are made equal, the potential at the point c is as shown in FIG. As shown in the figure, the DC voltage Vdc2 has a half amplitude of the AC voltage Vac1 and is superimposed on the AC voltage Vac2 in phase with the AC voltage Vac1. Accordingly, since the AC voltage appearing at both ends of the first inductor L1, that is, the points a and c, has the same phase and the same amplitude, no AC current flows through the first inductor L1, and the signal component With respect to a certain AC voltage Vac, the impedance of the first inductor L1 can be equivalently regarded as infinite. The DC voltage Vdc2 is a value obtained by subtracting the voltage drop due to the DC resistance of the winding of the first inductor L1 from the DC voltage Vdc.
[0024]
On the other hand, a third capacitor C3 is connected in series between the third inductor L3 and the signal line 3, and a signal component is attenuated by a low-pass filter including the third inductor L3 and the third capacitor C3. Therefore, only the DC component is included in the potential at the point d shown in FIG. 1, and only the DC voltage Vdc3 is applied to the DC load Zdc as shown in FIG. Here, the DC voltage Vdc3 applied across the third capacitor C3 has a value obtained by subtracting the voltage drop due to the DC resistance of the winding of the third inductor L3 from the DC voltage Vdc2.
[0025]
As described above, by setting the AC components of the voltage applied to both ends of the first inductor L1 to have the same amplitude and phase, the inductance of the first inductor L1 can be equivalently infinite. In this state, since the input impedance of the AC / DC separation circuit 4 is determined by the input impedance of the non-inverting amplifier A, a non-inverting amplifier A having a high input impedance may be used. For example, if the non-inverting amplifier A whose input stage is composed of a MOSFET as a voltage control element is used, the input impedance of the non-inverting amplifier A can be increased, and as a result, the input impedance of the AC / DC separation circuit 4 can be increased. . Further, since the low-pass filter is configured by connecting the third capacitor C3 to the third inductor L3, the AC voltage Vac2 included in the DC voltage Vdc2 can be attenuated by the low-pass filter, and thereby the DC load Only DC voltage Vdc3 from which an AC component has been removed can be applied to Zdc.
[0026]
As is apparent from the above-described operation, in the present embodiment, three inductors L1 to L3 are necessary, but the first and second inductors L1 and L2 do not need to attenuate the AC voltage by their own impedance. As the first and second inductors L1 and L2, those having a small inductance can be used, and as a result, a small and lightweight inductor can be used. Further, the DC voltage Vdc2 can be extracted by attenuating the AC voltage Vac2 with a low-pass filter including the third inductor L3 and the third capacitor C3. Here, since it is necessary for the third inductor L3 to have the same inductance as that of the second inductor L2, a capacitor having a small inductance is used. Therefore, the capacitance of the third capacitor C3 constituting the low-pass filter is reduced. It needs to be bigger. Since a direct current flows through the first and third inductors L1 and L3, it is desirable to use a coil having a DC resistance as small as possible.
[0027]
Theoretically, the gain of the non-inverting amplifier A only needs to be doubled, but actually, the loss in the AC / DC separation circuit 4 (the output impedance of the non-inverting amplifier A or the impedance of the first capacitor C1). In order to compensate for the loss due to the non-inverting amplifier A, the gain of the non-inverting amplifier A can be adjusted around 2 times. That is, the input impedance of the AC / DC separation circuit 4 is increased by adjusting the gain of the non-inverting amplifier A so that the AC voltages Vac and Vac2 of the voltages applied to both ends of the first inductor L1 are equal. It becomes possible to do. If correction is not possible by only adjusting the gain of the non-inverting amplifier A, a phase compensation circuit may be added to the non-inverting amplifier A as necessary.
[0028]
(Embodiment 2)
The AC / DC separation circuit 4 in the present embodiment has the configuration shown in FIG. 3, and the second and third inductors L2 and L3 constituting the DC voltage extraction unit are wound around the same core. It is characterized by a winding inductor. In addition, since it is the same as that of Embodiment 1 about a structure other than this, the same code | symbol is attached | subjected to a common component and description is abbreviate | omitted.
[0029]
In the AC / DC separation circuit 4 according to the first embodiment, a DC current is caused to flow through the third inductor L3, and a DC bias is generated. Due to the influence of the DC bias, the inductance of the third inductor L3 decreases and the second inductor L3 decreases. There is a possibility that the AC component cannot be sufficiently removed due to variations in the inductance of the inductor L2.
[0030]
In contrast, in the present embodiment, since the second and third inductors L2 and L3 are wound around the same core, the second and third inductors L2 and L3 are not affected even when a DC bias is generated. Similarly, the inductance is reduced, and variations in inductance between the two inductors L2 and L3 can be suppressed. However, it is necessary to reverse the polarity by making the winding start positions of the second and third inductors L2 and L3 different from each other.
[0031]
Therefore, the second and third inductors L2 and L3 are constituted by two-winding inductors having the same inductance, and the polarities of the two are made different, thereby connecting the second and third inductors L2 and L3. Always shows an AC voltage Vac2 that is a half of the AC voltage Vac1 output from the non-inverting amplifier A, that is, an AC voltage having the same amplitude and phase as the AC component Vac included in the input voltage. Even when the direct current flowing through Zdc fluctuates, a high input impedance can be stably obtained.
[0032]
By the way, the AC / DC separation circuit 4 described in the first or second embodiment connects a plurality of power receiving terminals and power feeding terminals via a two-wire signal line, and transmits / receives data between the power receiving terminals. However, the present invention is not limited to the use for the power receiving terminal of the multiplex transmission system that supplies power to the power receiving terminal, and can also be used for the power supply system described below.
[0033]
For example, in order to avoid the influence of a voltage drop due to wiring or when a different voltage is required, a small capacity switching power supply 11 is added to a large capacity power supply apparatus 10 as shown in FIG. ₁ ~ 11 _n Are generally used in parallel. However, in such a power supply system, the switching power supply 11 ₁ ~ 11 _n As a result of the operation, switching noise flows out toward the power supply device 10, and this switching noise becomes another switching power supply 11. ₁ ~ 11 _n There is a risk that the operation will become unstable.
[0034]
Therefore, as shown in FIG. ₁ ~ 11 _n If the AC / DC separation circuit 4 of the present invention is inserted between the power supply device 10 and each switching power supply 11 ₁ ~ 11 _n Switching noise existing on the power supply line connecting the switching power supply 11 ₁ ~ 11 _n Can be prevented from flowing into.
[0035]
【The invention's effect】
The invention of claim 1 receives an input voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage and separates it into a DC voltage and an AC voltage, applies the separated AC voltage to the AC load, and applies the separated DC voltage to the DC load. An AC / DC separation circuit for applying to the input voltage, separating the AC voltage from the input voltage and applying the AC voltage to an AC load through a buffer having a high input impedance, and canceling the AC voltage included in the input voltage A DC voltage extraction unit that separates a DC voltage included in the voltage and applies the DC voltage to a DC load. The AC voltage extraction unit is extracted by a first capacitor that extracts the AC voltage from the input voltage, and the first capacitor. A non-inverting amplifier as the buffer for amplifying the alternating voltage, and the direct-current voltage extraction section includes a first input to which the input voltage is applied to one end. And one end connected to a connection point between the other end of the first inductor and the other end of the second inductor. And a third capacitor having one end connected to the other end of the third inductor and the DC load connected to the both ends. An input voltage is applied to one end. Since the AC voltage output from the non-inverting amplifier is applied to the connection point between the other end of the first inductor and the second and third inductors, the AC voltage applied to both ends of the first inductor is the same. Since the phase and amplitude are the same and no alternating current flows through the first inductor, the inductance of the first inductor can be equivalently infinite. That is, a high input impedance can be ensured with respect to the AC voltage. In addition, since the inductance of the first inductor is not used to increase the input impedance of the AC voltage extraction section, the first inductor can be a small one having a relatively small inductance. Since the low-pass filter is composed of the capacitor 3 and the third inductor, and the AC component is removed by this low-pass filter and the DC voltage is taken out, the inverting amplifier in the conventional example becomes unnecessary and the input impedance can be reduced with a small number of parts. It is possible to provide a high AC / DC separation circuit.
[0036]
The invention of claim 2 is characterized in that, in the invention of claim 1, the second inductor and the third inductor are two-winding inductors wound around the same core, The circuit can be further downsized by using the core of the third inductor.
[0037]
The invention of claim 3 is characterized in that, in the invention of claim 2, the inductances of the second inductor and the third inductor are substantially the same, and the second and third inductors are wound around the same core. Therefore, even when a DC bias is generated, the inductances of the second and third inductors are reduced in the same manner, and variations in the inductances of the two inductors can be suppressed. As a result, even when the direct current flowing through the direct current load fluctuates, a high input impedance can be stably obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment.
FIG. 2 is an operation explanatory view of the above.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment.
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a conventional power supply system.
FIG. 5 is a system configuration diagram in which an AC / DC separation circuit of the present invention is added to the above.
FIG. 6 is a block diagram showing a conventional example.
FIG. 7 is a circuit diagram showing another conventional example.
FIG. 8 is an operation explanatory view of the above.
[Explanation of symbols]
4 AC / DC separation circuit
A Non-inverting amplifier
C1 first capacitor
C2 second capacitor
C3 Third capacitor
L1 first inductor
L2 Second inductor
L3 Third inductor
Vac AC voltage
Vac1 AC voltage
Vac2 AC voltage
Vdc DC voltage
Vdc3 DC voltage
Zac AC load
Zdc DC load

Claims

An AC / DC separation circuit that receives an input voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage, separates it into a DC voltage and an AC voltage, applies the separated AC voltage to the AC load, and applies the separated DC voltage to the DC load. An AC voltage extraction unit that separates an AC voltage from the input voltage and applies the AC voltage to an AC load through a buffer having a high input impedance; and a DC voltage included in the input voltage by canceling the AC voltage included in the input voltage. A DC voltage extraction unit that separates and applies the DC voltage to the DC load, wherein the AC voltage extraction unit amplifies the AC voltage extracted by the first capacitor, and a first capacitor that extracts the AC voltage from the input voltage. A non-inverting amplifier serving as a buffer, and the DC voltage extraction unit includes a first inductor to which the input voltage is applied to one end, and the non-reverse amplifier. A second inductor that is AC-coupled to the output terminal of the amplifier by a second capacitor; and a third inductor having one end connected to a connection point between the other end of the first inductor and the other end of the second inductor. And a third capacitor having one end connected to the other end of the third inductor and the DC load connected to both ends.

2. The AC / DC separation circuit according to claim 1, wherein the second inductor and the third inductor are two-winding inductors wound around the same core.

3. The AC / DC separation circuit according to claim 2, wherein inductances of the second inductor and the third inductor are substantially the same.