(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号をトランス巻線の切換えにより変調して絶縁伝送する絶縁入力回路に、直流電源をトランス巻線の切換えにより変調して伝送した電力を復調して供給する変調形電源回路の変調タイミングを制御する電源制御装置において、
前記直流電源の変調波形の立ち上がり開始時期を、前記入力信号の変調波形の反転する点に合わせるタイミング制御手段を有することを特徴とする電源制御装置。
【請求項２】
前記絶縁入力回路はトランスを介して設けられたＡＭ変調回路とＡＭ復調回路とで構成されたことを特徴とする請求項１記載の電源制御装置。
【請求項３】
前記変調形電源回路の前記直流電源の変調クロックは前記絶縁入力回路の入力変復調クロックをもとに生成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電源制御装置。
【請求項４】
前記タイミング制御手段は、前記絶縁入力回路の後段に設けたＡ／Ｄ変換器に電力を供給する前記変調形電源回路の変調タイミングを制御するのにあたり、前記直流電源の変調波形の立ち上がり開始時期を、前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周期内のＡ／Ｄ変換を行わない間隙に合わせることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電源制御装置。
【請求項５】
入力信号をトランス巻線の切換えにより変調して絶縁伝送する絶縁入力回路に、直流電源をトランス巻線の切換えにより変調して伝送した電力を復調して前記絶縁入力回路の近傍に実装された変調形電源回路の変調タイミングを制御する電源制御装置において、
前記直流電源の変調波形の立ち上がり開始時期を、前記入力信号の変調波形の反転する点に合わせるタイミング制御手段を有することを特徴とする電源制御装置。
【請求項６】
前記タイミング制御手段は、前記絶縁入力回路の後段に設けたＡ／Ｄ変換器の近傍に実装された前記変調形電源回路の変調タイミングを制御するのにあたり、前記直流電源の変調波形の立ち上がり開始時期を、前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周期内のＡ／Ｄ変換を行わない間隙に合わせることを特徴とする請求項５記載の電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路に電力を供給する変調形電源の変調タイミングを制御する電源制御装置に関し、特に電源ノイズの低減に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】
従来、電力測定器等では電圧／電流のフローティング入力を実現するために入力信号を矩形波ＡＭ変調し絶縁トランスを介して伝達する絶縁入力回路を設けている。これを具体的に例を示し説明する。
図３は従来における絶縁入力回路の構成例を示した図である。
図３において、絶縁トランス３１の１次側巻線（変調側）の両端にはスイッチＳＷ３１が接続されている。ＳＷ３１は接点Ｔ１、Ｔ２に相補的に接続される。２次側巻線（復調側）の両端にも相補的にオンオフ駆動されるスイッチＳＷ３３とＳＷ３４が接続されている。これらスイッチＳＷ３１、ＳＷ３３及びＳＷ３４は、変調／復調制御回路３２によりオンオフ駆動される。ローパスフィルタ３３は、絶縁トランス３１で復調した入力信号のノイズ成分をカットする。
【０００３】
この絶縁入力回路が適用される電力測定器等ではこの絶縁入力回路または他の回路等に電力を供給するため複数系統の電源が必要となる。この場合、例えば絶縁電源を生成するには絶縁入力回路で使用される変復調クロックを分周して電源変調クロックとして用い、直流電源を変調しトランスにより電力伝送して電源を生成するのが一般的である。
この従来技術について具体的に例を示し説明する。
図４は従来における絶縁入力回路に電力を供給する変調形電源を制御する電源制御回路の構成例を示した図である。
【０００４】
図４において、絶縁入力回路１はＡＭ変調回路２及びＡＭ復調回路３から成り、図３の概略を示したものである。入力信号をＡＭ変調回路２で変調して伝送しＡＭ復調回路３により復調する。クロック発生段手段４は絶縁入力回路１及び分周手段５にクロックを供給する。これを元にＡＭ変調回路２、ＡＭ復調回路３内ではスイッチ（図示せず）の開閉による変調／復調制御が行われ、クロック分周手段５では供給されたクロックを分周してスイッチＳＷ１、ＳＷ２の開閉を制御する電源変調クロック出力をする。スイッチＳＷ１、ＳＷ２は絶縁トランス６の巻線（変調側）への電力供給のオンオフ制御のため電源変調クロックにより開閉される。絶縁トランス６の変調側の巻線の一端は直流電源電位Ｖｃｃに接続され、他端はスイッチＳＷ１、ＳＷ２を介して共通電位点に接続されている。スイッチＳＷ１、ＳＷ２が開閉することにより直流電源電位Ｖｃｃから供給される電力が変調され絶縁トランス６の復調側に電力を伝送する。復調側の巻線はダイオードＤ１、Ｄ２を介してコンデンサＣ１に接続され伝送された電力を復調し直流電圧を生成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように電力測定器等では内部で回路を絶縁したり電源を生成する場合があるため、電源変調時のスイッチングノイズ等がトランスの巻線間の容量結合等により絶縁入力回路等から直接入力信号の処理系にコモンモードノイズとなって混入してしまう。
この場合、電源を変調する電源変調クロックの周波数が、入力信号を変調／復調する制御クロックより低いため、電源変調時のスイッチングノイズ等を完全に除去するには、入力信号の処理系の仕様帯域を電源変調クロック周波数以下にする必要がある。しかし、それでは本来入力信号の処理系がもつ周波数帯域を生かすことができない。また、電源変調クロックの周波数以上の帯域を許可した場合、電源からのノイズが混入することになり、帯域は広がっても精度が悪くなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、電源変調タイミングを制御することで電源ノイズの影響を軽減させ、信号処理系の周波数帯域を損なうことなく測定精度を向上させる電源制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は次の通りの構成になった電源制御装置である。
【０００８】
（１）入力信号をトランス巻線の切換えにより変調して絶縁伝送する絶縁入力回路に、直流電源をトランス巻線の切換えにより変調して伝送した電力を復調して供給する変調形電源回路の変調タイミングを制御する電源制御装置において、
前記直流電源の変調波形の立ち上がり開始時期を、前記入力信号の変調波形の反転する点に合わせるタイミング制御手段を有することを特徴とする電源制御装置。
（２）前記絶縁入力回路はトランスを介して設けられたＡＭ変調回路とＡＭ復調回路とで構成されたことを特徴とする（１）記載の電源制御装置。
（３）前記変調形電源回路の前記直流電源の変調クロックは前記絶縁入力回路の入力変復調クロックをもとに生成したことを特徴とする（１）または（２）記載の電源制御装置。
（４）前記タイミング制御手段は、前記絶縁入力回路の後段に設けたＡ／Ｄ変換器に電力を供給する前記変調形電源回路の変調タイミングを制御するのにあたり、前記直流電源の変調波形の立ち上がり開始時期を、前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周期内のＡ／Ｄ変換を行わない間隙に合わせることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の電源制御装置。
（５）入力信号をトランス巻線の切換えにより変調して絶縁伝送する絶縁入力回路に、直流電源をトランス巻線の切換えにより変調して伝送した電力を復調して前記絶縁入力回路の近傍に実装された変調形電源回路の変調タイミングを制御する電源制御装置において、
前記直流電源の変調波形の立ち上がり開始時期を、前記入力信号の変調波形の反転する点に合わせるタイミング制御手段を有することを特徴とする電源制御装置。
（６）前記タイミング制御手段は、前記絶縁入力回路の後段に設けたＡ／Ｄ変換器の近傍に実装された前記変調形電源回路の変調タイミングを制御するのにあたり、前記直流電源の変調波形の立ち上がり開始時期を、前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周期内のＡ／Ｄ変換を行わない間隙に合わせることを特徴とする（５）記載の電源制御装置。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示した構成図である。
尚、図１で前出の図と同一のものは同一符号となっており、その部分の説明は省略する。
【００１０】
図１において、Ａ／Ｄ変換器８はクロック分周手段５の制御信号により制御され、絶縁入力回路１の出力をＡ／Ｄ変換しデジタルデータを出力する。タイミング制御手段７は、クロック分周手段５から出力されたクロックを絶縁入力回路１の入力変復調クロックまたはＡ／Ｄ変換器８の制御信号の少なくともどちらか一方に対して所定の時間を遅延させる。
入力変復調クロックに対して電源変調クロックを遅延させる場合は、電源変調波形の立ち上がりを変復調される入力信号の伝送の間隙に合わせる。図２にそのタイミングチャートを示す。
図２は変調された入力信号の変調波形と電源変調波形のタイミングチャートである。
図２で横方向に時間ｔをとり、縦方向に波形の振幅をとっている。
【００１１】
図２において（ａ）はＡＭ変調回路で変調された入力信号の変調波形であり（ｂ）はタイミング制御手段７によって遅延された電源変調クロックにより変調された電源の変調波形であり、（ｃ）、（ｄ）は（ａ）、（ｂ）を変化点付近で拡大した波形である。（ｃ）において時間Ｔ０で入力信号の変調波形は立ち上がり始め、（ｄ）において時間Ｔ１で電源変調波形が立ち上がり始める。ここでＴ１は（ｃ）において反転点ｓと重なるように遅延時間ΔＴがタイミング制御手段により生成される。
【００１２】
前述の絶縁入力回路では、変調された入力信号にトランス巻線の切換えのため必ず伝送の間隙が生じる。つまり伝送できない時間がある。また、切換えの間隙がないとしても瞬時に巻き線が切換えられるのではなく、切換わりの過渡状態がある。つまり、ある時間ではスイッチのインピーダンスで両巻線が接続されていることになるので、伝送される信号はその差となる。復調側でも同様のことが起こる。
【００１３】
従って、上記条件下では復調に伝送される変調された入力信号のゲイン（増幅率）はゼロに近い値となる。そこで電源変調クロックのタイミングを制御して電源変調波形の立ち上がり開始時期を、トランス巻線の切換えにより変調された入力信号が反転する点に合わせると、電源変調波形の立ち上がりによって発生するノイズの入力信号の処理系への混入に対するゲインもゼロに近い値となる。つまり、Ｓ／Ｎ比を改善することができる。
このタイミング制御手段は電源変調クロックが入力信号の変復調クロックと同期していることにより、例えばコンデンサ及び抵抗による遅延回路またはディレイゲート若しくはフリップフロップ等のわずかな付加回路で実現できる。
【００１４】
図１において、Ａ／Ｄ変換器８の制御信号に対して電源変調クロックを遅延させる場合は、Ａ／Ｄ変換器８はサンプリング周期内全域でＡ／Ｄ変換を行なっていないため、その変換を行わない間隙に電源変調波形の立ち上がりがくるようにタイミング制御手段で制御することにより電源ノイズの影響を軽減することができる。
尚、本発明をＤ／Ａ変換器を備えた装置の電源に適用してもよい。
【００１５】
また、電源が絶縁入力回路の近傍に実装されていると直接その電源が絶縁入力回路に電力を供給しない場合であっても、電源の変調によるノイズが絶縁入力回路に混入する。これに対しても本発明を適用すれば入力信号の処理系への電源ノイズの影響を軽減できる。
同様に、電源がＡ／Ｄ変換器の近傍に実装された場合も本発明を適用すれば電源ノイズの影響を軽減できる。
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１、２、５に記載の発明によれば、電源変調クロックのタイミングを制御して電源変調波形の立ち上がり開始時期を絶縁入力回路の伝送の間隙（変調された入力信号が切換えられて反転する点）に合わせることにより、電源変調波形の立ち上がりによって発生するノイズの入力信号の処理系への混入を減少させてＳ／Ｎ比を改善することができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、電源変調クロックが入力信号の変復調クロックをもとに生成されていることにより、タイミング制御手段をわずかな付加回路で実現できる。
【００１７】
請求項４及び請求項６記載の発明によれば、Ａ／Ｄ変換を行わない間隙に電源変調波形の立ち上がりがくるようにタイミング制御手段で制御することによりＡ／Ｄ変換に対する電源ノイズの影響を軽減することができる。
【００１８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】本発明の一実施例における入力信号と電源の変調波形のタイミングチャートである。
【図３】従来における絶縁入力回路の構成例を示した図である。
【図４】従来における電源制御回路の構成例を示した図である。
【符号の説明】
１  絶縁入力回路
２  ＡＭ変調回路
３  ＡＭ復調回路
６  絶縁トランス
７  タイミング制御手段
８  Ａ／Ｄ変換器
ＳＷ１、ＳＷ２  スイッチ
【図１】
0003627694.tif 000002
【図２】
0003627694.tif 000003
【図３】
0003627694.tif 000004
【図４】
0003627694.tif 000005