JP4451718B2 - Power supply device and power supply method - Google Patents
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Description
この発明は、カレントループ方式による通信に使用される電源装置および電源供給方法に関するものである。 The present invention relates to a power supply device and a power supply method used for communication by a current loop method.
カレントループ方式とは、電流値の変化によって信号を伝送する通信方式であり、ループ電流のON(例えば、30mA)とOFF(例えば、2mA)とにより、伝送ライン間に接続されている通信端末装置に通信信号を伝える通信方式である。この通信方式では、ループ電流をONとした時の通信信号をマーク信号、その時のループ電流をマーク電流、ループ電流をOFFとした時の通信信号をスペース信号、その時のループ電流をスペース電流と呼んでいる(例えば、特許文献1参照)。 The current loop method is a communication method for transmitting a signal according to a change in current value, and is a communication terminal device connected between transmission lines when the loop current is ON (for example, 30 mA) and OFF (for example, 2 mA). This is a communication method for transmitting a communication signal to. In this communication system, the communication signal when the loop current is turned on is called the mark signal, the loop current at that time is called the mark current, the communication signal when the loop current is turned off is called the space signal, and the loop current at that time is called the space current. (For example, refer to Patent Document 1).
図7は従来のカレントループ方式を採用した通信システムの要部を示す回路図である。同図において、1は電源装置、L1,L2は電源装置1に接続された伝送線(伝送ライン)であり、伝送ラインL1,L2間には通信端末装置として親機2と子機3−1〜3−nが直列に接続されている。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a main part of a communication system employing a conventional current loop system. In the figure, 1 is a power supply device, L1 and L2 are transmission lines (transmission lines) connected to the
電源装置1には定電圧源1−1と定電流部1−2とが設けられている。定電流部1−2は伝送ラインL2と定電圧源1−1の負極性側との間に接続されている。すなわち、定電流部1−2は、伝送ラインL1,L2間の通信端末装置群(親機2および子機3−1〜3−n)と定電圧源1−1との間に直列に接続されている。伝送ラインL1,L2間には電源装置1から負荷電圧VOが供給される。
The
定電圧源1−1は、伝送ラインL1,L2間の通信端末装置群(親機2および子機3−1〜3−n)と定電流部1−2との直列接続回路(端子P1,P2間)に定電圧(出力電圧)VSを供給する。定電流部1−2は、NPNトランジスタQ1と抵抗R1,R2とツェナーダイオードZD1とから構成され、定電圧源1−1の出力電圧VSと負荷電圧VOとの差(ドロップ電圧)VDにより動作し、通信時のマーク電流の安定化を図る。
The constant voltage source 1-1 is a series connection circuit (terminals P1, P1) of a communication terminal device group (
図8にこの通信システムにおける正常通信時のタイムチャートを例示する。同図(a)は子機3の送信波形、同図(b)は伝送ラインL1,L2を流れるループ電流I、同図(c)は電源装置1から伝送ラインL1,L2間に供給される負荷電圧VO、同図(d)は親機2の受信波形である。なお、この例は、通信ケーブル(伝送ラインL1,L2)が短く、伝送ラインL1,L2間の浮遊容量CLが小さい場合(浮遊容量CLが無視できる場合)の動作例として示している。なお、浮遊容量CLの影響については後述する。
FIG. 8 illustrates a time chart during normal communication in this communication system. 2A is a transmission waveform of the
子機3がマーク信号(「1」レベルの信号)を送信する場合、ループ電流Iはマーク電流IM(30mA)とされ、定電流部1−2での動作によってマーク電流IMの安定化が図られる。親機2は、このマーク電流IMを検出し、子機3からのマーク信号として受信する。この時、負荷電圧VOは、定電流部1−2でのドロップ電圧VDをVDM とすると、VO=VS−VDM となる。以下、この時の負荷電圧VOをマーク電圧VOM (VOM =VS−VDM )と呼ぶ。
When the
子機3がスペース信号(「0」レベルの信号)を送信する場合、ループ電流Iはスペース電流IS(2mA)とされる。定電流部1−2は、マーク電流IMだけを安定させる設計となっており、ループ電流Iをマーク電流IMに維持しようとするために、その内部抵抗を減少させて対応しようとする。しかし、スペース電流ISはその値が小さいので、いくら定電流部1−2での内部抵抗を減少させても、ループ電流Iをマーク電流IMに戻すことはできず、結局はスペース電流ISとなる。この結果、定電流部1−2でのドロップ電圧VDが減少し、負荷電圧VOが上昇する。親機2は、このスペース電流ISを検出し、子機3からのスペース信号として受信する。この時、負荷電圧VOは、定電流部1−2でのドロップ電圧VDをVDS (VDS <VDM )とすると、VO=VS−VDS となる。以下、この時の負荷電圧VOをスペース電圧VOS (VOS =VS−VDS )と呼ぶ。
When the
なお、通信が行われていない場合、伝送ラインL1,L2を流れるループ電流Iはマーク電流IMとした状態とされる。すなわち、この通信システムでは、マーク電流IM(30mA)が非通信時の待機電流とされる。 When communication is not performed, the loop current I flowing through the transmission lines L1 and L2 is set to the mark current IM. That is, in this communication system, the mark current IM (30 mA) is set as a standby current during non-communication.
しかしながら、上述した通信システムでは、次のような2つの問題があった。
〔第1の問題〕
例えば子機3の数が減った場合、定電圧源1−1の出力電圧VSが一定であるので、負荷電圧VOが小さくなり、定電流部1−2でのドロップ電圧VDが大きくなる。このため、特に、ループ電流Iが30mAとされるマーク電流IMである場合、定電流部1−2での電力消費が大きく、省エネルギーを妨げる。また、定電流部1−2での電力消費に伴う発熱を解決するために、定格の大きな部品の使用やヒートシンクの追加などの対策を行う必要がある。その結果、定電流部1−2のサイズが大きくなってしまい、電源装置1の小型化を妨げる。
However, the communication system described above has the following two problems.
[First problem]
For example, when the number of
〔第2の問題〕
図8には、通信ケーブルが短く、伝送ラインL1,L2間の浮遊容量CLが小さい場合のタイムチャートを例示した。この例では、ループ電流Iがスペース電流ISとされる場合の負荷電圧VOの上昇時、浮遊容量CLに対する充電時間は無視できる。しかし、通信ケーブルが長い場合には、伝送ラインL1,L2間の浮遊容量CLが大きくなり、負荷電圧VOの上昇時の浮遊容量CLに対する充電時間が無視できなくなる。
[Second problem]
FIG. 8 illustrates a time chart when the communication cable is short and the stray capacitance CL between the transmission lines L1 and L2 is small. In this example, when the load voltage VO increases when the loop current I is the space current IS, the charging time for the stray capacitance CL can be ignored. However, when the communication cable is long, the stray capacitance CL between the transmission lines L1 and L2 becomes large, and the charging time for the stray capacitance CL when the load voltage VO rises cannot be ignored.
図9に通信ケーブルが長い場合のタイムチャートを例示する。子機3がスペース信号を送信する場合(図9(a)に示すt1点)、ループ電流Iはスペース電流IS(2mA)とされる。定電流部1−2は、前述したと同様に動作し、負荷電圧VOを上昇させる。この時、浮遊容量CLに対する充電電流が生じるため、ループ電流Iはすぐにはスペース電流ISとはならず、徐々に低下して行くことになる。また、負荷電圧VOもすぐには上昇せず、徐々に上昇して行くことになる。このため、親機2がスペース電流ISを検出するタイミング、すなわち子機3からのスペース信号を受信するタイミングが遅れる(図9(d)に示すt2点)。
FIG. 9 illustrates a time chart when the communication cable is long. When the
一方、子機3がスペース信号をマーク信号に切り替えて送信する場合(図9(a)に示すt3点)、ループ電流Iはマーク電流IM(30mA)に戻される。この場合、子機合計両端電圧が小さくなるので、浮遊容量CLに充電された電荷が子機に対して迅速に放電する。これにより、ループ電流Iが若干遅れて、マーク電流IMに復帰する。親機2は、このマーク電流IMを検出し、子機3からのマーク信号として受信する(図9(d)に示すt4点)。
On the other hand, when the
このようにして、通信ケーブルが長い場合、浮遊容量CLでの充電と放電との時間差によって、親機2が受信する波形に歪みが生じる。通信ケーブルが長くなるほど、浮遊容量CLが大きくなり、受信する波形の歪みも大きくなる。図9(d)に示されるように、スペース信号の受信波形が送信波形の1/2以下(1/2・BT以下)になると、正しく受信できず、通信エラーが発生する。
In this way, when the communication cable is long, the waveform received by the
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、省エネルギーおよび省スペース化と通信の信頼性の向上とを両立させることができる電源装置および電源供給方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a power supply apparatus and a power supply method capable of achieving both energy saving and space saving and improvement in communication reliability. Is to provide.
このような目的を達成するために、第1発明(請求項1に係る発明)は、第1の電流値(マーク信号)と第1の電流値より小さな第2の電流値(スペース信号)を使用しカレントループ方式によって通信を行う通信端末装置群が接続された伝送ライン間に電圧を供給する電源装置において、定電圧を出力する定電圧源と、この定電圧源と伝送ライン間の通信端末装置群との間に接続され、第1の電流値を使用しての通信時に伝送ラインを流れる電流を第1の電流値に安定させる定電流部と、伝送ライン間の通信端末装置群と定電流源との直列接続回路への定電圧源からの出力電圧を調整して、定電流部でのドロップ電圧を予め定められた一定値とするとともに、調整停止時にその調整停止直前の調整された出力電圧を保持する電圧調整部と、第2の電流値を使用しての通信時、前記電圧調整部による前記定電圧源からの出力電圧の調整を停止する電圧調整停止部とを設けたものである。 In order to achieve such an object, the first invention (the invention according to claim 1) has a first current value (mark signal) and a second current value (space signal) smaller than the first current value. In a power supply apparatus that supplies a voltage between transmission lines connected to a group of communication terminal apparatuses that are used and communicate by a current loop method, a constant voltage source that outputs a constant voltage, and a communication terminal between the constant voltage source and the transmission line A constant current unit that is connected to the device group and stabilizes the current flowing through the transmission line at the first current value at the time of communication using the first current value; and the communication terminal device group between the transmission lines. The output voltage from the constant voltage source to the series connection circuit with the current source is adjusted so that the drop voltage at the constant current unit is a predetermined constant value, and the adjustment is performed immediately before the adjustment stop when the adjustment is stopped. A voltage adjustment unit for holding the output voltage; When communicating using the second current value is obtained by providing a voltage adjustment stop for stopping the adjustment of the output voltage from the constant voltage source by the voltage adjusting unit.
この発明によれば、定電流部でのドロップ電圧(VD)が予め定められた一定値(VDMS)となるように、伝送ライン間の通信端末装置群と定電流源との直列接続回路への定電圧源からの出力電圧(VS)が調整される。これにより、通信端末装置が減少した場合の定電流部での電力消費の増大を防ぎ、省エネルギーおよび省スペース化を実現することが可能となる。すなわち、この発明において、通信端末装置の台数が減少すると、伝送ライン間の負荷電圧(VO)が減少し、定電流部でのドロップ電圧VDが上昇する。ここで、マーク電流を使用しての通信時のドロップ電圧VDをVDM とすると、この上昇されたドロップ電圧VDM は電圧調整部へ与えられる。電圧調整部は、ドロップ電圧VDM を一定値VDMSとするように、定電圧源からの出力電圧VSを下げる。これにより、出力電圧VSと負荷電圧VOとの差が小さくなり、定電流部でのドロップ電圧VDM の上昇が抑えられ、定電流部での電力消費の増大が防がれる。 According to the present invention, to the serial connection circuit of the communication terminal device group between the transmission lines and the constant current source so that the drop voltage (VD) at the constant current portion becomes a predetermined constant value (VD MS ). The output voltage (VS) from the constant voltage source is adjusted. As a result, it is possible to prevent an increase in power consumption in the constant current unit when the number of communication terminal devices decreases, and to realize energy saving and space saving. That is, in this invention, when the number of communication terminal devices decreases, the load voltage (VO) between the transmission lines decreases, and the drop voltage VD at the constant current portion increases. Here, when the drop voltage VD for communication of using a mark current and VD M, the elevated voltage drop VD M is applied to the voltage regulator. Voltage adjusting unit so as to drop voltage VD M a constant value VD MS, lowering the output voltage VS from the constant voltage source. Thus, the difference between the output voltage VS and the load voltage VO decreases, the increase in the drop voltage VD M in the constant current portion is suppressed, the increase in power consumption in the constant current portion is prevented.
この発明において、定電流部は、マーク信号を使用しての通信時に伝送ラインを流れる電流(マーク電流)をスペース信号を使用しての通信時の電流(スペース電流)よりも大きな値(例えば、30mA)に安定させる。通信信号がマーク信号からスペース信号に切り替えられると、伝送ラインを流れる電流(スペース電流)はマーク電流よりも小さな値(例えば、2mA)とされる。この時、定電流部は、ループ電流をマーク電流に維持しようとするが、ループ電流が大幅に減少する場合には維持することができず、伝送ラインを流れる電流は結局はスペース電流となる。この結果、定電流部でのドロップ電圧VD(VDS )が減少する。 In the present invention, the constant current unit has a larger current (mark current) flowing through the transmission line during communication using the mark signal than a current (space current) during communication using the space signal (for example, 30 mA). When the communication signal is switched from the mark signal to the space signal, the current (space current) flowing through the transmission line is set to a value (for example, 2 mA) smaller than the mark current. At this time, the constant current unit tries to maintain the loop current at the mark current, but cannot maintain it when the loop current is significantly reduced, and the current flowing through the transmission line eventually becomes a space current. As a result, the drop voltage VD of the constant current portion (VD S) is reduced.
ここで、電圧調整停止部が設けられていないものとすると、電圧調整部がドロップ電圧VDS を一定値VDMSとするように、定電圧源からの出力電圧VSを上げる。この時、ドロップ電圧VDS と一定値VDMSとの差は大きいので、出力電圧VSは大幅に上昇することになる。このため、伝送ライン間の負荷電圧VOが大きく上昇し、マーク電圧VOM とスペース電圧VOS との差が過大となり、伝送ライン間の浮遊容量への充放電による通信エラーの発生率が高くなる。 Here, assuming that the voltage adjustment stop is not provided, so that the voltage adjusting unit to the drop voltage VD S a constant value VD MS, increase the output voltage VS from the constant voltage source. At this time, the difference between the predetermined value VD MS and drop voltage VD S is large, the output voltage VS will be greatly increased. Therefore, the load voltage VO between the transmission line is large increases, the difference between the mark voltage VO M and the space voltage VO S becomes excessive, the incidence of communication errors caused by charging and discharging of the stray capacitance between the transmission line is high .
これに対し、本発明では、電圧調整停止部が設けられており、スペース信号を使用しての通信時には、定電圧源からの出力電圧VSの調整が停止される。この時、電圧調整部は、その調整停止直前の調整された電圧を保持する。このため、伝送ライン間の通信端末装置群と定電流源との直列接続回路への出力電圧VSは、マーク信号を使用しての通信時のままとされる。これにより、伝送ライン間の負荷電圧VOは、定電流部でのドロップ電圧VDの降下分(ΔVD)だけ上昇することになる。ここで、ドロップ電圧VDの降下分ΔVDを適切な値(例えば、10V以下)に定めておけば、マーク電圧VOM とスペース電圧VOS との差を小さくし、伝送ライン間の浮遊容量に対する充放電を抑え、通信エラーの発生率を低減することができるようになる。 On the other hand, in the present invention, a voltage adjustment stop unit is provided, and the adjustment of the output voltage VS from the constant voltage source is stopped during communication using the space signal. At this time, the voltage adjustment unit holds the adjusted voltage immediately before the adjustment is stopped. For this reason, the output voltage VS to the series connection circuit of the communication terminal device group between the transmission lines and the constant current source is kept at the time of communication using the mark signal. As a result, the load voltage VO between the transmission lines is increased by the drop (ΔVD) of the drop voltage VD at the constant current portion. Here, the drop ΔVD the voltage drop VD suitable value (e.g., 10V or less) if determined in, to reduce the difference between the mark voltage VO M and the space voltage VO S, the charge for the stray capacitance between the transmission line It is possible to suppress discharge and reduce the occurrence rate of communication errors.
なお、第1発明において、例えば通信ケーブルの脱着により伝送ライン間が切断され、電源装置から見るとスペース信号を使用しての通信時と同等の状態になることがある。このような状態が長時間続くと、調整停止直前の電圧を例えばコンデンサの充電電圧として保持するようにした場合、放電によって負荷電圧VOが低下して行く。負荷電圧VOの低下が大きいと、通信ケーブルが接続され、正常な状態に回復しても、マーク電流を流すために必要な負荷電圧VOを確保できず、正常な通信を行うことができなくなる虞れがある。このような不具合を避けるために、第2発明(請求項2に係る発明)では、定電圧源からの出力電圧の調整停止状態が所定時間以上続いた場合、その出力電圧の調整を自動的に再開するようにする。 In the first invention, the transmission lines may be disconnected, for example, by detaching the communication cable, and when viewed from the power supply device, the state may be equivalent to that at the time of communication using the space signal. If such a state continues for a long time, when the voltage immediately before the stop of adjustment is held, for example, as a capacitor charging voltage, the load voltage VO decreases due to discharging. If the drop in the load voltage VO is large, even if the communication cable is connected and the normal state is restored, the load voltage VO necessary for flowing the mark current cannot be secured and normal communication cannot be performed. There is. In order to avoid such a problem, in the second invention (the invention according to claim 2), when the adjustment stop state of the output voltage from the constant voltage source continues for a predetermined time or longer, the adjustment of the output voltage is automatically performed. Try to resume.
また、本発明は、電源装置としてではなく、電源供給方法としても実現することが可能である。第4発明(請求項4に係る発明)は、第1発明の電源装置での手法を電源供給方法として実現したものであり、第5発明(請求項5に係る発明)は、第2発明の電源装置の手法を電源供給方法として実現したものである。 Further, the present invention can be realized not as a power supply device but also as a power supply method. A fourth invention (invention according to claim 4) is the power supply apparatus according to the method of the first invention realized as a power supply method, and the fifth invention (invention according to claim 5) is the invention of the second invention. The method of the power supply device is realized as a power supply method.
本発明によれば、定電流部でのドロップ電圧が予め定められた一定値となるように、伝送ライン間の通信端末装置群と定電流源との直列接続回路への定電圧源からの出力電圧が調整されるので、定電流部でのドロップ電圧の上昇が抑えられ、定電流部での電力消費の増大が防がれるものとなり、省エネルギーおよび省スペース化を図ることができるようになる。また、スペース信号を使用しての通信時には、定電圧源からの出力電圧の調整が停止され、その調整停止直前の電圧が保持されるので、伝送ライン間の負荷電圧が定電流部でのドロップ電圧の降下分だけ上昇することになり、このスペース信号を使用しての通信時における定電流部でのドロップ電圧の降下分を適切な値に定めておくことにより、マーク電圧とスペース電圧との差を小さくし、伝送ライン間の浮遊容量に対する充放電を抑え、通信エラーの発生率を低減し、通信の信頼性の向上させることができるようになる。これによって、省エネルギーおよび省スペース化と通信の信頼性の向上とを両立させることができるようになる。 According to the present invention, the output from the constant voltage source to the series connection circuit of the communication terminal device group between the transmission lines and the constant current source so that the drop voltage at the constant current unit becomes a predetermined constant value. Since the voltage is adjusted, an increase in the drop voltage in the constant current part is suppressed, and an increase in power consumption in the constant current part is prevented, and energy saving and space saving can be achieved. Also, during communication using a space signal, adjustment of the output voltage from the constant voltage source is stopped and the voltage immediately before the adjustment is stopped is maintained, so that the load voltage between the transmission lines drops at the constant current section. The drop of the drop voltage in the constant current part during communication using this space signal is set to an appropriate value, so that the mark voltage and the space voltage The difference can be reduced, charging / discharging of the stray capacitance between the transmission lines can be suppressed, the occurrence rate of communication errors can be reduced, and communication reliability can be improved. This makes it possible to achieve both energy saving and space saving and improved communication reliability.
また、本発明によれば、定電圧源からの出力電圧の調整停止状態が所定時間以上続いた場合、定電圧源からの出力電圧の調整を再開するようにしたので、例えば通信ケーブルの着脱により伝送ライン間が切断されるというような状態が長時間続いたような場合、自動的に定電圧源からの出力電圧の調整が再開されるものとなり、マーク電流を流すために必要な負荷電圧が確保されることによって、正常な状態への回復後、すぐに通信を行うことができるようになる。 In addition, according to the present invention, when the adjustment stop state of the output voltage from the constant voltage source continues for a predetermined time or longer, the adjustment of the output voltage from the constant voltage source is resumed. When a state where the transmission line is disconnected continues for a long time, the adjustment of the output voltage from the constant voltage source is automatically resumed, and the load voltage necessary for flowing the mark current is increased. By being secured, communication can be performed immediately after recovery to a normal state.
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図1はこの発明に係る通信システムの一実施の形態の要部を示す回路図である。同図において、図7と同一符号は図7を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。この通信システムにおいて、電源装置1Aは、従来の電源装置1に、電圧調整部1−3と電圧調整停止部1−4とを加えた構成としている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a main part of an embodiment of a communication system according to the present invention. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 7 denote the same or equivalent components as those described with reference to FIG. In this communication system, the
電圧調整部1−3は、チョッパ回路1−31とPWM制御回路1−32とを有し、チョッパ回路1−31はスイッチング素子であるパワートランジスタQ2と、ダイオードD1と、チョークコイルL1と、大容量のコンデンサC1とから構成されている。 The voltage adjustment unit 1-3 includes a chopper circuit 1-31 and a PWM control circuit 1-32, and the chopper circuit 1-31 includes a power transistor Q2, a diode D1, a choke coil L1, and a large switching element. The capacitor C1 has a capacity.
パワートランジスタQ2は、定電圧源1−1からの出力電圧(定電圧)VSをスイッチングしてパルス電圧に変換する。PWM制御回路1−32は、定電流部1−2におけるドロップ電圧VDを入力とし、このドロップ電圧VDを予め定められている一定値VDMSとするように、パワートランジスタQ2のゲート端子へのPWM信号(制御パルス電圧)V1のデューティ比を調整する。パワートランジスタQ2は、PWM信号V1が「1」レベルの時ONとされ、PWM信号V1が「0」レベルの時OFFとされる。 The power transistor Q2 switches the output voltage (constant voltage) VS from the constant voltage source 1-1 to convert it into a pulse voltage. PWM control circuit 1-32 inputs the voltage drop VD in the constant current unit 1-2, so that a constant value VD MS which is determined this drop voltage VD advance, PWM to the gate terminal of the power transistor Q2 The duty ratio of the signal (control pulse voltage) V1 is adjusted. The power transistor Q2 is turned on when the PWM signal V1 is at "1" level, and is turned off when the PWM signal V1 is at "0" level.
なお、PWM制御回路1−32における一定値VDMSは、定電流部1−2にマーク電流IM(30mA)が流れる場合の定電流部1−2でのドロップ電圧VDM の設定値として定められている。 Incidentally, a constant value VD MS in the PWM control circuit 1-32 is defined as a set value of the drop voltage VD M in the constant current portion 1-2 in the case where flow mark current IM to the constant current section 1-2 (30 mA) ing.
チョッパ回路1−31において、ダイオードD1とチョークコイルL1とコンデンサC1との接続回路は整流平滑回路1−33を構成する。整流平滑回路1−33は、パワートランジスタQ2のスイッチングによって発生したパルス電圧を整流平滑し、その平滑された直流電圧VS’を定電圧源1−1からの出力電圧VSの調整値(調整電圧)とする。この調整電圧VS’は、コンデンサC1の充電電圧として得られ、伝送ラインL1,L2間の通信端末装置群(親機2および子機3−1〜3−n)と定電流源1−2との直列接続回路(端子P1,P2間)へ与えられる。
In the chopper circuit 1-31, a connection circuit of the diode D1, the choke coil L1, and the capacitor C1 constitutes a rectifying / smoothing circuit 1-33. The rectifying / smoothing circuit 1-33 rectifies and smoothes the pulse voltage generated by the switching of the power transistor Q2, and adjusts the smoothed DC voltage VS ′ to the adjustment value (adjusted voltage) of the output voltage VS from the constant voltage source 1-1. And The adjustment voltage VS ′ is obtained as a charging voltage of the capacitor C1, and includes a communication terminal device group (
電圧調整停止部1−4は、コンパレータCP1と、抵抗R3,R4,R5と、コンデンサC2,C3と、ダイオードD2とで構成されている。抵抗R3とR4とは電源電圧Vp(定電圧VSから生成されるバイアス電圧)と接地ラインとの間にダイオードD2を介して直列に接続され、ダイオードD2のアノードと抵抗R3との接続点P3に生じる電圧V−が第1の入力電圧としてコンパレータCP1の反転入力端へ、ダイオードD2のカソードと抵抗R4との接続点P4に生じる電圧V+が第2の入力電圧として抵抗R5を介してコンパレータCP1の非反転入力端へ与えられるものとされている。 The voltage adjustment stop unit 1-4 includes a comparator CP1, resistors R3, R4, R5, capacitors C2, C3, and a diode D2. The resistors R3 and R4 are connected in series via the diode D2 between the power supply voltage Vp (bias voltage generated from the constant voltage VS) and the ground line, and connected to a connection point P3 between the anode of the diode D2 and the resistor R3. The generated voltage V− is the first input voltage to the inverting input terminal of the comparator CP1, and the voltage V + generated at the connection point P4 between the cathode of the diode D2 and the resistor R4 is the second input voltage via the resistor R5. It is supposed to be given to the non-inverting input terminal.
また、コンパレータCP1の非反転入力端と接地ラインとの間にコンデンサC3が接続され、ダイオードD2のアノードと抵抗R3との接続点P3にコンデンサC2の一端が接続され、コンデンサC2の他端は定電流部1−2における抵抗R2とトランジスタQ1のエミッタとの接続点P6に接続されている。 A capacitor C3 is connected between the non-inverting input terminal of the comparator CP1 and the ground line, one end of the capacitor C2 is connected to a connection point P3 between the anode of the diode D2 and the resistor R3, and the other end of the capacitor C2 is fixed. It is connected to a connection point P6 between the resistor R2 and the emitter of the transistor Q1 in the current unit 1-2.
また、コンパレータCP1の出力電圧Vcpは、電圧調整部1−3におけるPWM制御回路1−32へ電圧調整停止/開始信号として与えられるようになっている。PWM制御回路1−32は、コンパレータCP1の出力電圧Vcpが「1」レベルである場合、PWM信号V1の生成動作を停止し、コンパレータCP1の出力電圧Vcpが「0」レベルである場合、PWM信号V1の生成動作を開始する。 The output voltage Vcp of the comparator CP1 is given as a voltage adjustment stop / start signal to the PWM control circuit 1-32 in the voltage adjustment unit 1-3. The PWM control circuit 1-32 stops generating the PWM signal V1 when the output voltage Vcp of the comparator CP1 is at “1” level, and the PWM signal when the output voltage Vcp of the comparator CP1 is at “0” level. The generation operation of V1 is started.
〔参考例〕
参考として、図2に、図1に示した通信システム100における電源装置1Aから電圧調整停止部1−4を取り除いた通信システム200の回路図を示す。実施の形態の説明に入る前に、先ずこの通信システム200について、その特徴的な動作と問題点について説明する。
[Reference example]
As a reference, FIG. 2 shows a circuit diagram of a
〔子機の台数を減少させた場合〕
子機3の台数を減少させると、伝送ラインL1,L2間の負荷電圧VOが減少し(図3に(a)示すt1点)、定電流部1−2でのドロップ電圧VDが上昇する(図3(b)に示すt1点)。ここで、ループ電流Iがマーク電流IM(30mA)である場合の定電流部1−2でのドロップ電圧VDをVDM とすると、このドロップ電圧VDM は電圧調整部1−3のPWM制御回路1−32へ与えられる。PWM制御回路1−32は、この定電流部1−2からのドロップ電圧VDM を設定値VDMSとするように、パワートランジスタQ2へのPWM信号V1のデューティ比を調整する。この場合、PWM信号V1のデューティ比を小さくし、パワートランジスタQ2のON時間を短くする(図3(c)参照)。
[When the number of slave units is reduced]
When the number of the
これにより、電圧調整部1−3から出力される調整電圧VS’が図3(d)に示されるように低下し、調整電圧VS’と負荷電圧VOとの差が小さくなって、定電流部1−2でのドロップ電圧VDM の上昇が抑えられ、子機3の台数が減少する前と同じ値に保たれるようになる(図3(b)に示すt2点)。 As a result, the adjustment voltage VS ′ output from the voltage adjustment unit 1-3 decreases as shown in FIG. 3D, and the difference between the adjustment voltage VS ′ and the load voltage VO becomes small, and the constant current unit increase in the drop voltage VD M in 1-2 is suppressed, so that the number of the sub-terminal 3 is maintained at the same value as before the decrease (t2 points shown in Figure 3 (b)).
このようにして、この通信システム200では、子機3の台数を減少させた場合、定電流部1−2でのドロップ電圧VDM の上昇が抑えられるので、定電流部1−2での電力消費の増大が防がれ、省エネルギーが図られるものとなる。また、定電流部1−2での電力消費に伴う発熱が小さくなるので、定格の大きな部品の使用やヒートシンクの追加などの対策を行う必要がなく、電源装置1Bの省スペース化が図られるものとなる。
In this way, in the
〔子機の台数を増加させた場合〕
参考として、子機3の台数を増加させた場合の動作を説明する。子機3の台数を増加させると、伝送ラインL1,L2間の負荷電圧VOが増加し(図4に(a)示すt1点)、定電流部1−2でのドロップ電圧VDが低下する(図4(b)に示すt1点)。ここで、ループ電流Iがマーク電流IM(30mA)である場合の定電流部1−2でのドロップ電圧VDをVDM とすると、このドロップ電圧VDM は電圧調整部1−3のPWM制御回路1−32へ与えられる。
[When the number of slave units is increased]
As a reference, the operation when the number of
PWM制御回路1−32は、この定電流部1−2からのドロップ電圧VDM を設定値VDMSとするように、パワートランジスタQ2へのPWM信号V1のデューティ比を調整する。この場合、PWM信号V1のデューティ比を大きくし、パワートランジスタQ2のON時間を長くする(図4(c)参照)。 PWM control circuit 1-32 so as to drop the voltage VD M from the constant current section 1-2 and the set value VD MS, adjusts the duty ratio of the PWM signal V1 to the power transistor Q2. In this case, the duty ratio of the PWM signal V1 is increased and the ON time of the power transistor Q2 is increased (see FIG. 4C).
これにより、電圧調整部1−3から出力される調整電圧VS’が図4(d)に示されるように上昇し、調整電圧VS’と負荷電圧VOとの差が大きくなって、定電流部1−2でのドロップ電圧VDM の低下が抑えられ、子機3の台数が増加する前と同じ値に保たれるようになる(図4(b)に示すt2点)。 As a result, the adjustment voltage VS ′ output from the voltage adjustment unit 1-3 rises as shown in FIG. 4D, and the difference between the adjustment voltage VS ′ and the load voltage VO increases, and the constant current unit reduction of drop voltage VD M is suppressed at 1-2, will be kept to the same value as before the number of the sub-terminal 3 is increased (t2 points shown in Figure 4 (b)).
〔通信システム200での問題〕
この通信システム200において、子機3がマーク信号を送信する場合、ループ電流Iはマーク電流IM(30mA)とされ、定電流部1−2での動作によってマーク電流IMの安定化が図られる。通信信号がマーク信号からスペース信号に切り替えられると、ループ電流Iはスペース電流IS(2mA)とされる。定電流部1−2は、マーク電流IMだけを安定させる設計となっており、ループ電流Iをマーク電流IMに維持しようとするために、その内部抵抗を減少させて対応しようとする。しかし、スペース電流ISはその値が小さいので、いくら定電流部1−2での内部抵抗を減少させても、ループ電流Iをマーク電流IMに戻すことはできず、結局はスペース電流ISとなる。この結果、定電流部1−2でのドロップ電圧VD(VDS )が減少する。
[Problems with the communication system 200]
In this
この定電流部1−2でのドロップ電圧VDS は電圧調整部1−3のPWM制御回路1−32へ与えられる。PWM制御回路1−32は、定電流部1−2からのドロップ電圧VDS を設定値VDMSとするように、パワートランジスタQ2へのPWM信号V1のデューティ比を調整する。この時、ドロップ電圧VDS と設定値VDMSとの差は大きいので、PWM制御回路1−32からのPWM信号V1のデューティ比が大きくなる。この例ではデューティ比が100%となる。これにより、調整電圧VS’が大幅にアップし、負荷電圧VOが大きく上昇する。この結果、マーク電圧VOM とスペース電圧VOS との差が過大となり、伝送ラインL1,L2間の浮遊容量CLへの充放電による通信エラーの発生率が高くなる。 This drop voltage VD S in the constant current portion 1-2 is provided to the PWM control circuit 1-32 of the voltage regulator 1-3. PWM control circuit 1-32, as a set value VD MS drop voltage VD S from the constant current unit 1-2 adjusts the duty ratio of the PWM signal V1 to the power transistor Q2. At this time, since the difference between the set value VD MS and drop voltage VD S large, the duty ratio of the PWM signal V1 from the PWM control circuit 1-32 increases. In this example, the duty ratio is 100%. As a result, the adjustment voltage VS ′ is significantly increased, and the load voltage VO is greatly increased. As a result, the difference between the mark voltage VO M and the space voltage VO S becomes excessive, the incidence of communication errors caused by charging and discharging of the stray capacitance CL between the transmission lines L1, L2 is high.
〔実施の形態〕
この通信システム200での問題を解決したのが図1に示した通信システム100である。この通信システム100では、電源装置1Aに電圧調整停止部1−4を設け、通信信号がマーク信号からスペース信号に切り替えられた時にPWM制御回路1−32でのPWM信号V1の生成動作(電圧調整部1−3での出力電圧VSの調整動作)を停止させるようにしている。このようにすることにより、以下に説明するように、その調整停止直前の調整電圧VS’がコンデンサC1に保持され、負荷電圧VOの上昇が抑えられ、浮遊容量CLへの充放電による通信エラーの発生率が低くなる。
Embodiment
The
図5にこの通信システム100における通信時のタイムチャートを示す。同図(a)は子機3の送信波形、同図(b)は伝送ラインL1,L2を流れるループ電流I、同図(c)は定電流部1−2の接続点P6に生じる参照電圧(電圧調整停止部1−4への入力電圧)VREF 、同図(d)は電圧調整停止部1−4におけるコンパレータCP1への入力電圧V−およびV+、同図(e)はコンパレータCP1の出力電圧(PWM制御回路1−32への電圧調整停止/開始信号)、同図(f)はPWM制御回路1−32からのパワートランジスタQ2へのPWM信号V1、同図(g)は電圧調整部1−3から出力される調整電圧VS’、同図(h)は電源装置1Aから伝送ラインL1,L2間に供給される負荷電圧VOである。
FIG. 5 shows a time chart during communication in the
〔マーク信号からスペース信号への切り替え〕
子機3が通信信号をマーク信号からスペース信号に切り替えると(図5(a)に示すt1点)、ループ電流Iがマーク電流IM(30mA)からスペース電流IS(2mA)へと変わる(図5(b)に示すt1点)。これにより、マーク電流IMが流れている時の参照電圧VREF をVREFM、スペース電流ISが流れている時の参照電圧VREF をVREFSとすると、定電流部1−2の接続点P6に生じる参照電圧VREF は、VREFM−VREFS=ΔVREF (例えば、2.5V)だけ降下する(図5(c)に示すt1点)。
[Switch from mark signal to space signal]
When the
この定電流部1−2での参照電圧VREF の変化ΔVREF は電圧調整停止部1−4のコンデンサC2へ与えられる。このとき、コンデンサC2の両端電圧は瞬変できないので、コンパレータCP1の反転入力端への入力電圧V−はΔVREF 降下する(図5(d)に示すt1点)。これにより、コンパレータCP1の反転入力端への入力電圧V−がコンパレータCP1の非反転入力端への入力電圧V+よりも低くなり、コンパレータCP1の出力電圧Vcpが「1」レベルとなる(図5(e)に示すt1点)。すなわち、電圧調整停止部1−3がマーク信号からスペース信号への切り替えを検出し、コンパレータCP1の出力電圧Vcpを「1」レベルとする。 The change ΔV REF of the reference voltage V REF in the constant current unit 1-2 is given to the capacitor C2 of the voltage adjustment stop unit 1-4. At this time, since the voltage across the capacitor C2 cannot change instantaneously, the input voltage V− to the inverting input terminal of the comparator CP1 falls by ΔV REF (point t1 shown in FIG. 5 (d)). As a result, the input voltage V− to the inverting input terminal of the comparator CP1 becomes lower than the input voltage V + to the non-inverting input terminal of the comparator CP1, and the output voltage Vcp of the comparator CP1 becomes the “1” level (FIG. 5 ( t1 point shown in e)). That is, the voltage adjustment stopping unit 1-3 detects the switching from the mark signal to the space signal, and sets the output voltage Vcp of the comparator CP1 to the “1” level.
電圧調整部1−3におけるPWM制御回路1−32は、コンパレータCP1の出力電圧Vcpが「1」レベルとなると、PWM信号V1の生成動作を停止する(図5(f)に示すt1点)。すなわち、パワートランジスタQ2へのPWM信号V1の出力を停止(ロック)する。PWM信号V1の出力が停止されると、パワートランジスタQ2がOFFとされ、チョッパ回路1−31での定電圧源1−1からの出力電圧VSの調整動作が停止する。この時、整流平滑回路1−33のコンデンサC1は、電圧調整部1−3からの調整停止直前の調整電圧VS’を保持する(図5(g)に示すt1点)。すなわち、調整停止直前のマーク時の調整電圧VSM ’をスペース時の調整電圧VSS ’として保持する。 When the output voltage Vcp of the comparator CP1 becomes “1” level, the PWM control circuit 1-32 in the voltage adjustment unit 1-3 stops generating the PWM signal V1 (point t1 shown in FIG. 5 (f)). That is, the output of the PWM signal V1 to the power transistor Q2 is stopped (locked). When the output of the PWM signal V1 is stopped, the power transistor Q2 is turned off, and the adjustment operation of the output voltage VS from the constant voltage source 1-1 in the chopper circuit 1-31 is stopped. At this time, the capacitor C1 of the rectifying / smoothing circuit 1-33 holds the adjustment voltage VS ′ immediately before the adjustment stop from the voltage adjustment unit 1-3 (point t1 shown in FIG. 5G). That is, the adjustment voltage VS M ′ at the time of marking immediately before the stop of adjustment is held as the adjustment voltage VS S ′ at the time of space.
これにより、伝送ラインL1,L2間の負荷電圧VOは、定電流部1−2でのドロップ電圧VDの降下分ΔVD(ΔVD=VDM −VDS )だけ上昇することになる(図5(h)に示すt1点)。ここで、定電流部1−2でのドロップ電圧VDの降下分ΔVDを適切な値に定めておけば、マーク電圧VOM とスペース電圧VOS との差を小さくし、伝送ラインL1,L2間の浮遊容量CLに対する充放電を抑え、通信エラーの発生率を低減することができるようになる。本実施の形態では、計算及び実測の結果、浮遊容量CLに対する充放電を無視できる値として、ドロップ電圧VDの降下分ΔVDを10V以下と定めている。 Thus, the load voltage VO between the transmission lines L1, L2 will be raised by drop .DELTA.VD drop voltage VD of the constant current portion 1-2 (ΔVD = VD M -VD S ) ( FIG. 5 (h T1 point shown in FIG. Here, if determined to drop ΔVD drop voltage VD of the constant current portion 1-2 to the appropriate value, to reduce the difference between the mark voltage VO M and the space voltage VO S, the transmission lines L1, L2 between It is possible to suppress charging / discharging of the stray capacitance CL and to reduce the rate of occurrence of communication errors. In the present embodiment, as a result of calculation and measurement, the drop ΔVD of the drop voltage VD is determined to be 10 V or less as a value that can be charged and discharged with respect to the stray capacitance CL.
なお、マーク信号からスペース信号に切り替えられた後、コンパレータCP1の反転入力端への入力電圧V−は、電源電圧Vpによる抵抗R3を経由してのコンデンサC2への充電によって徐々に上昇し、コンパレータCP1の非反転入力端への入力電圧V+は、コンデンサC3からの抵抗R5とR4を経由する放電によって徐々に下降する。また、電圧調整部1−3での調整停止中における負荷電圧VOは、調整停止直前の調整電圧VS’が大容量のコンデンサC1に保持されるので、暫く落ちることはない。 After switching from the mark signal to the space signal, the input voltage V− to the inverting input terminal of the comparator CP1 gradually rises due to charging of the capacitor C2 via the resistor R3 by the power supply voltage Vp, and the comparator The input voltage V + to the non-inverting input terminal of CP1 gradually decreases due to the discharge from the capacitor C3 via the resistors R5 and R4. Further, the load voltage VO during the adjustment stop in the voltage adjustment unit 1-3 does not drop for a while because the adjustment voltage VS ′ immediately before the adjustment stop is held in the large-capacitance capacitor C1.
この場合、コンデンサC1による調整電圧VS’の保持時間は、最大スペース時間以上であればよい。また、徐々に上昇するコンパレータCP1の反転入力端への入力電圧V−と徐々に下降する非反転入力端への入力電圧V+とは、最大スペース時間内で逆転することがなければよい。最大スペース時間は通信プロトコルにより規定され、例えば調歩同期通信の場合、1フレームは11ビット(START(1Bit)+Data(8Bit)+STOP(2Bit) )である。STOPビットは常時「1」であるため、最大スペースすなわち連続の「0」のビット数は9である。通信速度は4800bpsの場合、最大スペース時間は約2msec となる。 In this case, the holding time of the adjustment voltage VS ′ by the capacitor C1 may be longer than the maximum space time. Further, the input voltage V− to the inverting input terminal of the comparator CP1 that gradually increases and the input voltage V + to the non-inverting input terminal that gradually decreases may not be reversed within the maximum space time. The maximum space time is defined by a communication protocol. For example, in asynchronous communication, one frame is 11 bits (START (1 Bit) + Data (8 Bit) + STOP (2 Bit)). Since the STOP bit is always “1”, the maximum space, that is, the number of consecutive “0” bits is nine. When the communication speed is 4800 bps, the maximum space time is about 2 msec.
〔スペース信号からマーク信号への切り替え〕
子機3が通信信号をスペース信号からマーク信号に切り替えると(図5(a)に示すt2点)、ループ電流Iがスペース電流IS(2mA)からマーク電流IM(30mA)へと変わる(図5(b)に示すt2点)。これにより、定電流部1−2の接続点P6に生じる参照電圧VREF がΔVREF だけ上昇する(図5(c)に示すt1点)。
[Switch from space signal to mark signal]
When the
この定電流部1−2での参照電圧VREF の変化ΔVREF は電圧調整停止部1−4のコンデンサC2へ与えられる。このとき、コンデンサC2の両端電圧は瞬変できないので、コンパレータCP1の反転入力端への入力電圧V−はΔVREF 上昇する(図5(d)に示すt2点)。これにより、コンパレータCP1の反転入力端への入力電圧V−がコンパレータCP1の非反転入力端への入力電圧V+よりも高くなり、コンパレータCP1の出力電圧Vcpが「0」レベルとなる(図5(e)に示すt2点)。 The change ΔV REF of the reference voltage V REF in the constant current unit 1-2 is given to the capacitor C2 of the voltage adjustment stop unit 1-4. At this time, since the voltage across the capacitor C2 cannot change instantaneously, the input voltage V− to the inverting input terminal of the comparator CP1 rises by ΔV REF (point t2 shown in FIG. 5 (d)). As a result, the input voltage V− to the inverting input terminal of the comparator CP1 becomes higher than the input voltage V + to the non-inverting input terminal of the comparator CP1, and the output voltage Vcp of the comparator CP1 becomes “0” level (FIG. 5 ( t2 point shown in e)).
電圧調整部1−3におけるPWM制御回路1−32は、コンパレータCP1の出力電圧Vcpが「0」レベルとなると、PWM信号V1の生成動作を開始する(図5(f)に示すt2点)。すなわち、パワートランジスタQ2へのPWM信号V1の出力を再開(ロック解除)する。PWM信号V1の出力が再開されると、パワートランジスタQ2がON/OFFされ、チョッパ回路1−31での定電圧源1−1からの出力電圧VSの調整が再開される。これにより、負荷電圧VOが低下し、マーク電圧VOM に戻る(図5(h)に示すt2点)。 When the output voltage Vcp of the comparator CP1 becomes “0” level, the PWM control circuit 1-32 in the voltage adjustment unit 1-3 starts the generation operation of the PWM signal V1 (point t2 shown in FIG. 5 (f)). That is, the output of the PWM signal V1 to the power transistor Q2 is resumed (unlocked). When the output of the PWM signal V1 is resumed, the power transistor Q2 is turned on / off, and the adjustment of the output voltage VS from the constant voltage source 1-1 in the chopper circuit 1-31 is resumed. Thus, the load voltage VO decreases, the flow returns to the mark voltage VO M (t2 points shown in FIG 5 (h)).
なお、スペース信号からマーク信号に切り替えられた後、コンパレータCP1の反転入力端への入力電圧V−は、コンデンサC2,ダイオードD2,抵抗R5の経路でのコンデンサC3への充電により降下する。また、コンパレータCP1の非反転入力端への入力電圧V+は、同経路でのコンデンサC3への充電によって上昇する。コンデンサC3への充電は、コンパレータCP1への入力電圧V−とV+との差がダイオードD2での電圧降下Vdと等しくなった時点で停止する。 After switching from the space signal to the mark signal, the input voltage V− to the inverting input terminal of the comparator CP1 drops due to charging of the capacitor C3 through the path of the capacitor C2, the diode D2, and the resistor R5. Further, the input voltage V + to the non-inverting input terminal of the comparator CP1 increases due to charging of the capacitor C3 through the same path. Charging the capacitor C3 stops when the difference between the input voltages V− and V + to the comparator CP1 becomes equal to the voltage drop Vd at the diode D2.
〔ケーブル脱着などの異常時〕
この通信システム100では、例えば通信ケーブルの脱着により、伝送ラインL1,L2の途中が切断され、電源装置1Aから見るとスペース信号を使用しての通信時と同等の状態になることがある。
[In case of abnormalities such as cable disconnection]
In this
通信ケーブルの脱着はどのくらいの時間で回復するか予想できない。このような状態が長時間続くと、調整電圧VS’を保持するコンデンサC1からの放電によって、負荷電圧VOが低下して行く。負荷電圧VOの低下が大きいと、通信ケーブルが接続され、正常な状態に回復しても、マーク電流IMを流すために必要な負荷電圧VOを確保できず、正常な通信を行うことができなくなる虞れがある。 It cannot be predicted how long it will take for the cable to be removed. When such a state continues for a long time, the load voltage VO decreases due to the discharge from the capacitor C1 holding the adjustment voltage VS '. If the load voltage VO is greatly reduced, the communication cable is connected, and even if the normal state is restored, the load voltage VO necessary for flowing the mark current IM cannot be secured and normal communication cannot be performed. There is a fear.
そこで、この通信システム100では、電圧調整部1−3での定電圧源1−1からの出力電圧VSの調整停止状態が所定時間以上続いた場合、その出力電圧VSの調整を自動的に再開させるようにしている。以下、その動作(異常時の動作)について、図6に示すタイムチャートを用いて説明する。
Therefore, in the
例えば通信ケーブルの脱着により、伝送ラインL1,L2の途中が切断されると、定電流部1−2に電流が流れなくなる(図6(a)に示すt1点)。但し、定電流部1−2の接続点P6に生じる参照電圧VREF は、スペース電流IS時とほゞ同じ程度の電圧ΔVREF だけ降下する(図6(b)に示すt1点)。 For example, when the transmission lines L1 and L2 are cut off due to the attachment / detachment of the communication cable, no current flows through the constant current unit 1-2 (point t1 shown in FIG. 6A). However, the reference voltage V REF generated at the connection point P6 of the constant current section 1-2 drops by a voltage ΔV REF that is approximately the same as that at the time of the space current IS (point t1 shown in FIG. 6B).
この定電流部1−2での参照電圧VREF の変化ΔVREF は電圧調整停止部1−4のコンデンサC2へ与えられる。このとき、コンデンサC2の両端電圧は瞬変できないので、コンパレータCP1の反転入力端への入力電圧V−はΔVREF 降下する(図6(c)に示すt1点)。これにより、コンパレータCP1の反転入力端への入力電圧V−がコンパレータCP1の非反転入力端への入力電圧V+よりも低くなり、コンパレータCP1の出力電圧Vcpが「1」レベルとなる(図6(d)に示すt1点)。 The change ΔV REF of the reference voltage V REF in the constant current unit 1-2 is given to the capacitor C2 of the voltage adjustment stop unit 1-4. At this time, since the voltage across the capacitor C2 cannot change instantaneously, the input voltage V− to the inverting input terminal of the comparator CP1 drops by ΔV REF (point t1 shown in FIG. 6C). As a result, the input voltage V− to the inverting input terminal of the comparator CP1 becomes lower than the input voltage V + to the non-inverting input terminal of the comparator CP1, and the output voltage Vcp of the comparator CP1 becomes the “1” level (FIG. 6 ( t1 point shown in d)).
電圧調整部1−3におけるPWM制御回路1−32は、コンパレータCP1の出力電圧Vcpが「1」レベルとなると、PWM信号V1の生成動作を停止する(図6(e)に示すt1点)。PWM信号V1の出力が停止されると、パワートランジスタQ2がOFFとされ、チョッパ回路1−31での定電圧源1−1からの出力電圧VSの調整動作が停止し、整流平滑回路1−33のコンデンサC1が調整停止直前の調整電圧VS’を保持する(図6(f)に示すt1点)。 The PWM control circuit 1-32 in the voltage adjustment unit 1-3 stops the generation operation of the PWM signal V1 when the output voltage Vcp of the comparator CP1 reaches the “1” level (point t1 shown in FIG. 6E). When the output of the PWM signal V1 is stopped, the power transistor Q2 is turned off, the adjustment operation of the output voltage VS from the constant voltage source 1-1 in the chopper circuit 1-31 is stopped, and the rectifying / smoothing circuit 1-33. The capacitor C1 holds the adjustment voltage VS ′ immediately before the adjustment stop (point t1 shown in FIG. 6 (f)).
これにより、伝送ラインL1,L2間の負荷電圧VOは、定電流部1−2でのドロップ電圧VDの降下分ΔVD(ΔVD=VDM −VDS )だけ上昇する(図6(g)に示すt1点)。この後、コンパレータCP1の反転入力端への入力電圧V−は、電源電圧Vpによる抵抗R3を経由してのコンデンサC2への充電によって徐々に上昇し、コンパレータCP1の非反転入力端への入力電圧V+は、コンデンサC3からの抵抗R5とR4を経由する放電によって徐々に下降する。また、電圧調整部1−3での調整停止中における負荷電圧VOは、コンデンサC1からの放電による調整電圧VS’の低下によって、徐々に低下して行く。 Thus, the load voltage VO between the transmission lines L1, L2 are shown in drop .DELTA.VD drop voltage VD of the constant current portion 1-2 (ΔVD = VD M -VD S ) only rises (shown in FIG. 6 (g) t1 point). Thereafter, the input voltage V− to the inverting input terminal of the comparator CP1 gradually rises due to charging of the capacitor C2 via the resistor R3 by the power supply voltage Vp, and the input voltage to the non-inverting input terminal of the comparator CP1. V + gradually decreases due to the discharge from the capacitor C3 via the resistors R5 and R4. In addition, the load voltage VO during the adjustment stop in the voltage adjustment unit 1-3 is gradually decreased due to the decrease in the adjustment voltage VS ′ due to the discharge from the capacitor C1.
伝送ラインL1,L2の途中が切断された状態が長く続くと、コンパレータCP1の反転入力端への入力電圧V−が非反転入力端への入力電圧V+よりも高くなる(図6(c)に示すt2点)。この実施の形態では、入力電圧V−がV+よりも高くなるまでの時間を異常発生判定時間txとし、この異常発生判定時間txを「最大スペース時間(例えば、2msec )+余裕時間(例えば、8msec )」として定めている。これにより、コンパレータCP1の出力電圧Vcpが「0」レベルとなり(図6(d)に示すt2点)、PWM制御回路1−32がPWM信号V1の生成動作を開始する(図6(e)に示すt2点)。 When the state in which the transmission lines L1 and L2 are disconnected for a long time continues, the input voltage V− to the inverting input terminal of the comparator CP1 becomes higher than the input voltage V + to the non-inverting input terminal (see FIG. 6C). T2 point shown). In this embodiment, the time until the input voltage V− becomes higher than V + is defined as the abnormality occurrence determination time tx, and this abnormality occurrence determination time tx is expressed as “maximum space time (for example, 2 msec) + margin time (for example, 8 msec). ) ”. As a result, the output voltage Vcp of the comparator CP1 becomes “0” level (point t2 shown in FIG. 6D), and the PWM control circuit 1-32 starts generating the PWM signal V1 (see FIG. 6E). T2 point shown).
PWM制御回路1−32は、定電流部1−2からのドロップ電圧VDS を設定値VDMSとするように、PWM信号V1のデューティ比を調整する。この時、ドロップ電圧VDS と設定値VDMSとの差は大きいので、PWM制御回路1−32からのPWM信号V1のデューティ比が大きくなる。この例ではデューティ比が100%となる。これにより、調整電圧VS’が大幅にアップし(図6(f)に示すt2点)、負荷電圧VOが大きく上昇する(図6(g))。 PWM control circuit 1-32, as a set value VD MS drop voltage VD S from the constant current unit 1-2 adjusts the duty ratio of the PWM signal V1. At this time, since the difference between the set value VD MS and drop voltage VD S large, the duty ratio of the PWM signal V1 from the PWM control circuit 1-32 increases. In this example, the duty ratio is 100%. As a result, the adjustment voltage VS ′ is significantly increased (point t2 shown in FIG. 6F), and the load voltage VO is greatly increased (FIG. 6G).
なお、電源電圧Vpによる抵抗R3を経由してのコンデンサC2への充電、コンデンサC3からの抵抗R5とR4を経由する放電は、コンパレータCP1への入力電圧V−とV+との差がダイオードD2での電圧降下Vdと等しくなった時点で停止する。また、負荷電圧VOは、伝送ラインL1,L2間の浮遊容量CLへ充電を行いながら、電流源出力の最大値(最大負荷電圧:例えば、65V)まで上昇して行く。 Note that charging of the capacitor C2 through the resistor R3 by the power supply voltage Vp and discharging through the resistors R5 and R4 from the capacitor C3 are caused by the difference between the input voltages V− and V + to the comparator CP1 at the diode D2. When the voltage drop becomes equal to Vd, the operation stops. The load voltage VO rises to the maximum value of the current source output (maximum load voltage: 65V, for example) while charging the stray capacitance CL between the transmission lines L1 and L2.
通信ケーブルが接続され、正常な状態に回復すると、最大負荷電圧まで高められている負荷電圧VOの供給を受けて、ループ電流Iがマーク電流IMに戻る(図6(a)に示すt3点)。これにより、定電流部1−2の接続点P6に生じる参照電圧VREF がΔVREF だけ上昇する(図6(b)に示すt3点)。 When the communication cable is connected and restored to a normal state, the loop voltage I returns to the mark current IM upon receiving the load voltage VO that has been increased to the maximum load voltage (point t3 shown in FIG. 6A). . As a result, the reference voltage V REF generated at the connection point P6 of the constant current unit 1-2 is increased by ΔV REF (point t3 shown in FIG. 6B).
この定電流部1−2での参照電圧VREF の変化ΔVREF は電圧調整停止部1−4のコンデンサC2へ与えられる。このとき、コンデンサC2の両端電圧は瞬変できないので、コンパレータCP1の反転入力端への入力電圧V−はΔVREF 上昇する(図6(c)に示すt3点)。このコンパレータCP1の反転入力端への入力電圧V−は、コンデンサC2,ダイオードD2,抵抗R5の経路でのコンデンサC3への充電により降下する。また、コンパレータCP1の非反転入力端への入力電圧V+は、同経路でのコンデンサC3への充電によって上昇する。コンデンサC3への充電は、コンパレータCP1への入力電圧V−とV+との差がダイオードD2での電圧降下Vdと等しくなった時点で停止する。 The change ΔV REF of the reference voltage V REF in the constant current unit 1-2 is given to the capacitor C2 of the voltage adjustment stop unit 1-4. At this time, since the voltage across the capacitor C2 cannot change instantaneously, the input voltage V− to the inverting input terminal of the comparator CP1 rises by ΔV REF (point t3 shown in FIG. 6C). The input voltage V− to the inverting input terminal of the comparator CP1 drops due to charging of the capacitor C3 through the path of the capacitor C2, the diode D2, and the resistor R5. Further, the input voltage V + to the non-inverting input terminal of the comparator CP1 increases due to charging of the capacitor C3 through the same path. Charging the capacitor C3 stops when the difference between the input voltages V− and V + to the comparator CP1 becomes equal to the voltage drop Vd at the diode D2.
ループ電流Iがマーク電流IMに戻ると、PWM制御回路1−32は、定電流部1−2からのドロップ電圧VDM を設定値VDMSとするように、パワートランジスタQ2へのPWM信号V1のデューティ比を調整する。これにより、伝送ラインL1,L2間の浮遊容量CLからの放電を伴いながら、負荷電圧VOが低下し、マーク電圧VOM に戻る(図6(g))。 When loop current I returns to mark the current IM, PWM control circuit 1-32, as a set value VD MS drop voltage VD M from a constant current unit 1-2, the PWM signal V1 to the power transistors Q2 Adjust the duty ratio. Thus, accompanied by discharge from the stray capacitance CL between the transmission lines L1, L2, the load voltage VO decreases, the flow returns to the mark voltage VO M (FIG. 6 (g)).
なお、この負荷電圧VOの充放電を伴う最大負荷電圧までの上昇動作およびマーク電圧VOM までの下降動作は、異常時の動作であるため、正常通信には影響しない。
また、上述においては、通信ケーブルの脱着により伝送ラインL1,L2の途中が切断された場合を例にとって説明したが、実際のスペース信号が異常発生判定時間txを越えて長くなった場合も同様の動作が行われることは言うまでもない。
また、上述においては、電圧調整部1−3での電圧調整をPWM制御で行うようにしたが、PWM制御に限られるものでないことも言うまでもない。
Incidentally, downward movement to the upward movement and the mark voltage VO M up load voltage with charge and discharge of the load voltage VO are the operation at the time of abnormality, it does not affect the normal communication.
In the above description, the case where the transmission lines L1 and L2 are cut off due to the connection and disconnection of the communication cable has been described as an example. However, the same applies when the actual space signal becomes longer than the abnormality occurrence determination time tx. It goes without saying that the operation is performed.
In the above description, the voltage adjustment in the voltage adjustment unit 1-3 is performed by the PWM control. However, it goes without saying that the voltage adjustment is not limited to the PWM control.
100…通信システム、1A…電源装置、1−1…定電圧源、1−2…定電流源、1−3…電圧調整部、1−31…チョッパ回路、1−32…PWM制御回路、1−33…整流平滑回路、1−4…電圧調整停止部、2…親機、3(3−1〜3−n)…子機、L1,L2…伝送線(伝送ライン)、CL…浮遊容量。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
定電圧を出力する定電圧源と、
この定電圧源と前記伝送ライン間の通信端末装置群との間に接続され、前記第1の電流値を使用しての通信時に前記伝送ラインを流れる電流を前記第1の電流値に安定させる定電流部と、
前記伝送ライン間の通信端末装置群と前記定電流源との直列接続回路への前記定電圧源からの出力電圧を調整して、前記定電流部でのドロップ電圧を予め定められた一定値とするとともに、調整停止時にその調整停止直前の調整された出力電圧を保持する電圧調整部と、
前記第2の電流値を使用しての通信時、前記電圧調整部による前記定電圧源からの出力電圧の調整を停止する電圧調整停止部と
を備えたことを特徴とする電源装置。 In a power supply apparatus that supplies a voltage between transmission lines connected to a group of communication terminal apparatuses that perform communication by a current loop method using a first current value and a second current value smaller than the first current value.
A constant voltage source that outputs a constant voltage;
It is connected between the constant voltage source and the communication terminal device group between the transmission lines, and stabilizes the current flowing through the transmission line at the first current value during communication using the first current value. A constant current section;
Adjusting the output voltage from the constant voltage source to the series connection circuit of the communication terminal device group between the transmission lines and the constant current source, the drop voltage at the constant current unit is a predetermined constant value and And a voltage adjustment unit that holds the adjusted output voltage immediately before the adjustment stop when the adjustment is stopped,
A voltage adjustment stop unit that stops adjustment of an output voltage from the constant voltage source by the voltage adjustment unit during communication using the second current value.
前記電圧調整停止部は、前記定電圧源からの出力電圧の調整停止状態が所定時間以上続いた場合、その出力電圧の調整を再開することを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1,
The voltage adjustment stop unit restarts the adjustment of the output voltage when the adjustment stop state of the output voltage from the constant voltage source continues for a predetermined time or more.
前記電圧調整停止部は、
調整中にあっては前記ドロップ電圧に基づいて前記出力電圧を調整する制御部と、
調整停止中にあっては調整停止直前の調整された出力電圧を保持する電圧保持部と
を備えていることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1,
The voltage adjustment stop unit is
A controller that adjusts the output voltage based on the drop voltage during adjustment,
And a voltage holding unit that holds the adjusted output voltage immediately before the adjustment is stopped when the adjustment is stopped.
定電圧を出力する定電圧源と、
この定電圧源と前伝送ライン間の通信端末装置群との間に接続され、前記第1の電流値を使用しての通信時に前記伝送ラインを流れる電流を前記第1の電流値に安定させる定電流部とを設け、
前記第1の電流値を使用しての通信時には、前記伝送ライン間の通信端末装置群と前記定電流源との直列接続回路への前記定電圧源からの出力電圧を調整して、前記定電流部でのドロップ電圧を予め定められた一定値とし、
前記第2の電流値を使用しての通信時には、前記定電流部でのドロップ電圧が前記一定値となるような前記定電圧源からの出力電圧の調整を停止し、その調整停止直前の調整された出力電圧を保持する
ことを特徴とする電源供給方法。 In a power supply method for supplying a voltage between transmission lines connected to a group of communication terminal devices that perform communication by a current loop method using a first current value and a second current value smaller than the first current value ,
A constant voltage source that outputs a constant voltage;
It is connected between the constant voltage source and the communication terminal device group between the previous transmission line, and stabilizes the current flowing through the transmission line at the first current value at the time of communication using the first current value. A constant current section,
During communication using the first current value, the output voltage from the constant voltage source to the series connection circuit of the communication terminal device group between the transmission lines and the constant current source is adjusted to adjust the constant voltage. The drop voltage at the current part is a predetermined constant value,
During communication using the second current value, adjustment of the output voltage from the constant voltage source is stopped so that the drop voltage at the constant current unit becomes the constant value, and adjustment immediately before the adjustment is stopped A power supply method characterized by holding the output voltage.
前記定電圧源からの出力電圧の調整停止状態が所定時間以上続いた場合、その出力電圧の調整を再開することを特徴とする電源供給方法。
In the power supply method according to claim 4,
The method of supplying power, wherein the adjustment of the output voltage is resumed when the adjustment stop state of the output voltage from the constant voltage source continues for a predetermined time or more.
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