(57)【要約】【課題】電力線通信装置のコモンモード電流を削減する。【解決手段】本発明は、コモンモードの放出レベルを各国の電力線通信に関する規制に適合させる目的で、電力線を伝送媒体として使用する通信装置におけるコモンモード電流を削減できるようにする。電力線通信装置により伝送される信号のコモンモード放出レベルの削減は、通信システムの通達範囲又は性能のいずれを犠牲にすることもなく既存の規制を満たすような方法で、送信信号を最適化することを可能にする。本発明は、通信装置からの出力において、差動モードにおけるインダクタンスを最小化する特殊なコモンモードチョークを使用することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線が通信媒体として使用される電力線通信装置のコモンモード電流を削減する方法であって、上記通信装置により送信される信号は、トロイダル磁心の周囲に設けられた編組ケーブルからなるコモンモードチョークを通過させられることを特徴とする方法。
【請求項２】
上記コモンモードチョークは、上記電力線通信装置における出力素子として設けられることを特徴とする、請求項１記載の電力線通信装置のコモンモード電流を削減する方法。
【請求項３】
上記コモンモードチョークは、上記通信装置と上記電力線への注入ポイントとの間に設けられることを特徴とする、請求項１記載の電力線通信装置のコモンモード電流を削減する方法。
【請求項４】
上記コモンモードチョークは、上記通信信号の上記電力線への注入ポイントに設けられることを特徴とする、請求項３記載の電力線通信装置のコモンモード電流を削減する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書における発明の名称の項目に示すように、本発明は、電力線通信装置のコモンモード電流を削減する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、本明細書において使用する用語をいくつか定義する。電気信号発生器によって形成される信号ソースと、生成される電流が循環する回路と、信号発生器から到来する電流を通過させることに適しかつ上記回路へ何らかの方法で接続されている追加の導体とが存在するものとする。コモンモード電流は、上記導体を介して循環しかつ上記回路又は上記ソースを介して戻る電流であると定義する。
【０００３】
さらに、コモンモードチョークは、電気回路内のコモンモード電流のレベルを減衰させたり又は低下させたりすることのできるデバイスであると定義する。
【０００４】
また、電力線通信は、低電圧、中電圧又は高電圧の電力線を通信チャンネルとして使用する、電気信号による通信のタイプであると定義する。
【０００５】
【非特許文献１】パワーインテグレーションズのＡＮ１５（AN 15 on POWER INTEGRATIONS）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
大部分の電気システムでは、それらのシステムが実際に動作することによって生じるコモンモード電流は、他の装置への電磁妨害を削減するために減衰される必要がある。
【０００７】
従来技術では、コモンモード電流を削減するためのデバイスが既に登場している。一例として、伝導されまた放射される電磁放射を削減するためにコモンモードフィルタを使用するスイッチング電源を挙げることができる（このような例は、非特許文献１等の多数の異なる文献において見て取ることができる。）。別の例としては、対応する周波数帯において伝導されまた放射される放射のレベルを削減するためにコモンモードチョークを備えたイーサネットケーブルによる通信がある。
【０００８】
現時点では、電力線を介する通信システムにおけるコモンモードレベルを効果的に低下させるためのデバイスは存在せず、他のアプリケーションに使用される既存のデバイスは、その動作電圧及び差動モード減衰に関する制限に起因して、このタイプの通信には有用ではない。さらに、コモンモード電流の削減を効果的なものにするためには、コモンモードチョークの構成と、通信回路におけるその位置とが、本質的に重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成しかつ欠点を回避するために、本発明は、電力線が通信媒体として使用される電力線通信装置のコモンモード電流を削減する方法として構成される。本方法は、通信装置により送信される信号が、トロイダル磁心の周囲に設けられた編組信号ケーブルからなるコモンモードチョークを通過させられることを特徴とする。こうして、差動モードのインダクタンスは最小化される。
【００１０】
コモンモードチョークは、通信装置の内部又は外部に設けられることが可能である。内部に設けられる場合、その位置は、上記通信装置における電力線上の出力素子の位置になる。外部に設けられる場合、その位置は、上記通信装置と電力線への注入ポイントとの間になる。
【００１１】
ある特定のケースでは、通信信号の電力線への注入ポイントに特殊なコモンモードチョークが設けられるが、このことは、コモンモードループのインピーダンスを増大させるという追加の優位点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本明細書における発明の詳細な説明のより良好な理解を容易にするために、本発明の詳細な説明の一部を形成して添付されるいくつかの図面について説明する。これらの図面は限定でなく例示を旨として、本発明の目的を表す。
【００１３】
次に、図面に示された付番を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
【００１４】
ＰＬＣ（電力線通信）製品を市場へ導入するためには、ＰＬＣ装置の電磁放射に関する規制を満たす必要がある。最も重要な要件の１つは、制御された環境においてＴ−ＩＳＮ装置により測定されるコモンモードのリミットである。
【００１５】
図１は、（Ｔ−ＩＳＮ装置を使用する）この測定の実行方法を示す簡易化された図である。これにより、被試験装置（device under test：ＤＵＴ）から到来するコモンモードが測定される。さらに、この測定回路は、ＤＵＴから到来する差動信号の一部を、その縦方向変換損失（Longitudinal conversion losses：ＬＣＬ）に起因してコモンモード信号に変換する。
【００１６】
電力線通信装置は、通信信号が注入されるポイントと同じポイントにおいて電力線へ接続されるスイッチモード電源（switch mode power supply：ＳＭＰＳ）を有する。このＳＭＰＳは、ＰＬＣ信号ソースに並列接続される不平衡負荷を表し、これにより、送信の開始時には、浮遊容量に起因して所定量の差動信号がコモンモードに変換され、Ｔ−ＩＳＮによる測定結果は、予想より大きなコモンモードをもたらす。
【００１７】
この問題に対する１つの解決方法は、電力線通信装置により送信される電力を削減することであるが、このことは、通達範囲の縮小及び伝送容量（スループット）の低下等の様々な欠点をもたらす。
【００１８】
注入されるＰＬＣ信号が完全に平衡化される場合であっても（言い換えれば、これが純粋な差動信号にされるとしても）、Ｔ−ＩＳＮによる測定は（図１から分かるように）プローブに所定量のコモンモード電流を流れさせるが、これは、信号電力を低下させることによってのみ削減することができる。注入される信号が所定量のコモンモード電流を有していれば、これは電流プローブのそれに追加されて測定されるので、ＰＬＣ通信装置から出力される信号を可能な限り平衡に保持することが重要である。
【００１９】
本発明の目的は、異なる国々の規制を満たすために、通信システムの通達範囲の縮小及び性能の低下をもたらすであろう注入電力の急激な低下を必要としないような方法で、コモンモード信号のレベルを削減することにある。
【００２０】
このために使用される方法は、コモンモード放射を可能な限り削減する特殊なコモンモードチョークをＰＬＣ装置の出力において使用することからなる。このチョークは、開発しようとしている装置のタイプに依存して、通信装置の内部及び外部のどちらに設けられることも可能である。
【００２１】
従来技術では、スイッチングされるソースにおける電磁妨害（ＥＭＩ）を抑圧するために、従来型のコモンモードチョークが使用される。これらのチョークは、その磁心を飽和させることなくコモンモード信号の強い減衰を達成するように設計され、理想的には、コモンモード信号に対しては高インピーダンスとして表され、差動信号に対しては短絡として表されることが可能である。
【００２２】
これらの市販のチョークの１つを示したものが図２であり、（１）は入力を表し、（２）は出力を表し、（３）は電流経路を表し、（４）はチョーク内の場の向きを表す。この種のチョークは、当該チョークが製造された目的、すなわち、電源から到来するコモンモードノイズを減衰させ、かつ磁心を飽和させることなく５０Ｈｚの電流を通過させることには有効であるが、ＰＬＣ技術に関しては適していない。
【００２３】
従来技術には、ＥＭＩ目的のコモンモード（ＣＭ）チョークが２種類存在する。その一方は、高周波に対して良好な挙動を示す、言い換えれば自己共振周波数（self-resonance frequency：ＳＲＦ）が高い、トロイダルＣＭチョークであるが、これはコモンモードに対して低インピーダンスになる。他方で、低周波で良好な挙動を示すスプール巻きのコモンモードチョークが存在するが、これは、言い換えると、低周波でのコモンモードに対しては高インピーダンスになるものの、（低いＳＲＦを有することに起因して）高周波での挙動は悪い。これら両方のタイプの市販のチョークは、コモンモード及び差動モードのインピーダンスを示し、よって、ＰＬＣ装置に使用される場合には先に述べたのと同じ問題点を抱える。
【００２４】
電力線通信装置の場合、コモンモードインピーダンスのみが存在しうるので、トロイダルＣＭチョーク及びスプール巻きチョークのいずれも、残留インダクタンスの存在に起因して使用可能ではない。
【００２５】
上述の設定された目的を達成するために、われわれが提案する方法は、トロイダル磁心の周囲に設けられた編組信号ケーブルからなり分散インダクタンスを最小化する特殊なコモンモードチョークを介して、信号を注入することからなる。図３はこの特殊なチョークを示したものであり、（５）は信号入力（ＰＬＣ装置の出力）を示し、（６）は（電力線への）信号出力を示し、（７）は磁気トロイドを示す。
【００２６】
ほとんどの場合において、信号ソースのコモンモード電流を削減するためには、ＰＬＣ装置の出力にこの特殊なコモンモードチョークを包含させる必要がある。卓上型通信装置の場合、チョークをＰＬＣ装置と電力線への注入ポイントとの間へ設けることにより、コモンモード信号をさらに削減させることができる。この特殊なコモンモードチョークを設ける最適なポイントは、通信信号を電力線に注入するポイントであり、これは、この特殊なチョークを上記装置の電源ケーブルの端部に設けることによって達成可能であり、このことを図４の（８）に示す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】電力線を介する通信装置におけるコモンモードリミットの測定方法を表す概略図である。
【図２】コモンモード及び差動モードのインピーダンスを提示する、あるタイプの市販のチョーク（市場において既存のもの）を表す図である。
【図３】コモンモード信号を削減するように設計されたチョークを示す図である。
【図４】チョークがネットワークへの注入ポイントに設けられるように、電力線を介する通信構成要素の電源ケーブル内に設計されたチョークの位置を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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