(57)【要約】【課題】通信バスにバス電源が接続されたときにコンデンサを介して大きな突入電流が流れるために、外部機器に悪影響を与えてしまうという課題を解決する。【解決手段】送信回路と通信バスの間に電流制限用の抵抗を挿入するようにした。また、通信バスにバス電源が接続されたことを検出して、検出してから一定時間経過後に電流制限用抵抗を短絡するようにした。過大な突入電流が流れて外部機器に悪影響を与えることがなくなる。また、通信中は通信バスと送信回路は低インピーダンスで接続されるので、通信に悪影響を与えることがない。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサを介して送信回路が接続される通信バスの保護回路であって、前記コンデンサに直列に接続され、前記通信バスにバス電源が接続されたときに流れる突入電流を制限する電流制限部を具備したことを特徴とする通信バスの保護回路。
【請求項２】
前記電流制限部は抵抗であることを特徴とする請求項１記載の通信バスの保護回路。
【請求項３】
前記通信バスに前記バス電源が接続されたことを検出するバス電源検出部と、このバス電源検出部の出力が入力され、この出力を所定の時間遅延させる遅延部とを有し、この遅延部の出力によって前記電流制限部の動作を無効にするようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の通信バスの保護回路。
【請求項４】
前記電流制限部に並列に接続されるスイッチを具備し、前記遅延部の出力によって前記スイッチをオンすることによって、前記電流制限部の動作を無効にするようにしたことを特徴とする請求項３記載の通信バスの保護回路。
【請求項５】
前記遅延部は、抵抗およびコンデンサで構成される時定数回路を具備するようにしたことを特徴とする請求項３または請求項４記載の通信バスの保護回路。
【請求項６】
前記バス電源検出部は、抵抗およびこの抵抗に直列に接続されるダイオードブリッジとで構成されることを特徴とする請求項３ないし請求項５いずれかに記載の通信バスの保護回路。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通信バスに接続される外部機器を保護する保護回路に関し、バス電源が接続される際に大きな突入電流が流れることがない通信バスの保護回路に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
特許文献１には、送信しないときに通信バスに接続されているパルストランスの１次側のインピーダンス低下を防止して、フィールドバスの規格を満足することができる通信バスの送信回路の発明が記載されている。以下、図４を用いてこの発明の概要を説明する。
【０００２】
送信信号はスリーステートバッファ７１に、またインバータ７２で反転されてスリーステートバッファ７３に入力される。これらスリーステートバッファ７１，７３の出力はそれぞれ抵抗とコンデンサで構成されるローパスフィルタ７４，７５に入力され、その出力はそれぞれダイオード７６，７７を介してパルストランス８の２次側に入力される。また、その１次側はコンデンサ９を介して図示しない通信バスに接続される。
【０００３】
このような構成において、通信バスにデータを送信するときは、送信信号をスリーステートバッファ７１とインバータ７２に入力し、送信イネーブルを低レベルにしてスリーステートバッファ７１，７３の出力をオンにする。スリーステートバッファ７１，７３はパルストランス８の２次側を駆動して、１次側に接続された通信バスに信号を送信する。また、送信しないときは送信イネーブルを高レベルにして、スリーステートバッファ７１，７３の出力をハイインピーダンスに制御する。
【０００４】
ダイオード７６、７７がないと、非送信時にはローパスフィルタ７４，７５内のコンデンサがパルストランス８の２次側に接続される。そのため、通信バス側からみたインピーダンスはこれらのコンデンサの周波数特性に大きく依存する。
【０００５】
送信波のスルーレートが０．２ｍＶ／μＳ以下というフィールドバスの規格を満足するためには、ローパスフィルタ内のコンデンサは５０ｎＦ以上の容量が必要である。しかし、この容量のコンデンサを用いると、非送信時に規定のインピーダンスを確保することが難しいという課題があった。そのため、パルストランス８の２次側とローパスフィルタ７４、７５の間にダイオード７６，７７を挿入して、非送信時にローパスフィルタ７４，７５内のコンデンサをパルストランス８から切り離す。
【特許文献１】
特開２００２−１９８８３０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような送信回路には次のような課題があった。
【０００７】
この送信回路は低インピーダンスで通信バスに接続されているので、この通信バスにバス電源が接続された瞬間にコンデンサ９を介して大きな突入電流が流れ、外部機器に悪影響を与えてしまうという課題があった。
【０００８】
従って本発明の目的は、バス電源が接続されたときに流れる突入電流の大きさを制限することにより、外部機器に悪影響を与えることがない通信バスの保護回路を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、コンデンサを介して送信回路が接続される通信バスの保護回路であって、このコンデンサに直列に接続され、前記通信バスにバス電源が接続されたときに流れる突入電流を制限する電流制限部を具備するようにしたものである。バス電源接続時に大きな突入電流がながれることがない。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電流制限部を抵抗としたものである。回路構成が簡単になる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記通信バスに前記バス電源が接続されたことを検出するバス電源検出部と、このバス電源検出部の出力が入力され、この出力を所定の時間遅延させる遅延部とを有し、この遅延部の出力によって前記電流制限部の動作を無効にするようにしたものである。通信に妨害を与えることがない。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記電流制限部に並列にスイッチを接続し、前記遅延部の出力によって前記スイッチをオンすることによって、前記電流制限部の動作を無効にするようにしたものである。回路構成が簡単になる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項３または請求項４記載の発明において、前記遅延部は、抵抗およびコンデンサで構成される時定数回路を具備するようにしたものである。簡単な構成で遅延信号を作ることができる。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項３ないし請求項５いずれかに記載の発明において、前記バス電源検出部は、抵抗およびこの抵抗に直列に接続されるダイオードブリッジとで構成されるようにしたものである。バス電源が逆に接続されても動作する。
【発明の実施の形態】
以下に、図に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係る通信バスの保護回路の一実施例を示す構成図である。なお、ここでいう通信バスは、フィールドバスやプロファイバスなどフィールド機器と制御機器を接続する通信バスを含むものとする。また、図４従来例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００１５】
図１において、１は突入電流を制限する電流制限部を構成する抵抗、３は通信バスである。抵抗１はコンデンサ９と通信バス３の間に挿入される。なお、この実施例ではコンデンサ９は２個のコンデンサを並列接続したものを用いている。
【００１６】
２１はスイッチであり、抵抗１の両端に接続される。すなわち、スイッチ２１がオンになると、抵抗１は短絡された状態になり、電流制限部である抵抗１は無効になる。２２は遅延回路であり、スイッチ２１のオンオフを制御する。遅延回路２２は通信バス３が図示しないバス電源に接続される前にスイッチ２１をオフにしておく。そして、通信バス３にバス電源が接続されてから所定の時間経過後にスイッチ２１をオンにして抵抗１を短絡する。
【００１７】
前述したように、通信バス３がバス電源に接続された瞬間にはスイッチ２１はオフになっている。従って、抵抗１の抵抗値をＲ、バス電源の電圧をＶとすると、最大電流はＶ／Ｒに制限される。すなわち、過大な突入電流が流れることがなくなる。
【００１８】
この突入電流は抵抗１の抵抗値、コンデンサ９の容量値その他の値で決まる時定数で減衰する。突入電流が十分小さくなったところでスイッチ２１をオンにする。送信回路は低インピーダンスで通信バス３と接続されるので、データの送受信に支障を来すことはない。通信バス３がバス電源に接続されてからスイッチ２１がオンになるまでの時間は、遅延回路２２によって決定される。
【００１９】
なお、この実施例では送信回路は図４従来例の送信回路と同じ構成としたが、通信バス３に信号を送信することができる回路であれば他の構成であってもよい。
【００２０】
図２に本発明の他の実施例を示す。この実施例は図１実施例を具体化したものである。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図２において、４はバス電源検出部であり、ＢＵＳ＋およびＢＵＳ−端子に接続される、図示しない通信バスにバス電源が接続されたことを検出する。
【００２１】
バス電源検出部は抵抗４１と４つのダイオード４２〜４５で構成される。ダイオード４２〜４５はブリッジ接続され、ダイオードブリッジを構成する。抵抗４１はこのダイオードブリッジと直列に接続される。この直列回路の一端はＢＵＳ＋端子に、他端はＢＵＳ−端子に接続される。
【００２２】
５はフォトカプラであり、その発光ダイオード側はダイオード４２〜４５で構成されたダイオードブリッジに接続される。６は遅延回路であり、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１で構成される遅延部とコンパレータ６１およびトランジスタ６２で構成されるスイッチ駆動部で構成される。フォトカプラ５のフォトトランジスタ側は電源Ｖｃｃと遅延部との間に接続され、スイッチ駆動部はスイッチ２１を駆動する。スイッチ２１はフォトＭＯＳリレーで構成される。
【００２３】
このような構成において、通信バスにバス電源が接続されていないと、ＢＵＳ＋端子とＢＵＳ−端子間には電圧が発生しない。そのため、フォトカプラ５内のフォトトランジスタはオフになり、コンパレータ６１の出力は高レベルになる。その結果、トランジスタ６２はオフになり、スイッチ２１もオフになる。
【００２４】
通信バスにバス電源が接続されると、Ｉの突入電流が流れる。前述したようにスイッチ２１はオフになっているので、この電流Ｉの値は抵抗１によってその上限が制限される。
【００２５】
また、ＢＵＳ＋端子とＢＵＳ−端子間に電圧が発生するので、抵抗４１にはＩｄの電流が流れる。そのため、フォトカプラ５内の発光ダイオードにも電流が流れ、フォトカプラ５はオンになる。抵抗Ｒ１には電源Ｖｃｃが供給され、コンデンサＣ１両端の電圧は徐々に上昇する。
【００２６】
コンデンサＣ１両端の電圧が所定の値になると、コンパレータ６１の出力が低レベルになり、トランジスタ６２がオンになる。そのため、スイッチ２１はオンになり、抵抗１は短絡される。通信バスにバス電源が接続されてからスイッチ２１がオンするまでの時間は、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１の値を変えることによって調整することができる。
【００２７】
なお、この実施例ではダイオード４２〜４５の４本のダイオードを用いてダイオードブリッジを構成している。そのため、バス電源が逆接続されてもフォトカプラ５には正しい方向に電流が流れる。すなわち、ＢＵＳ＋端子がプラス側になると、ダイオード４２，フォトカプラ５，ダイオード４５の経路で電流Ｉｄが流れる。またＢＵＳ−端子がプラス側になると、ダイオード４３、フォトカプラ５，ダイオード４４の経路で電流が流れる。
【００２８】
また、遅延回路６に供給する電源Ｖｃｃは、他に外部電源を持つ機器の場合はアナログ・デジタル回路の電源を用いてもよく、バッテリーなどから供給するようにしてもよい。
【００２９】
図３に本実施例の効果を示す。図３の横軸は時間であり、３つのグラフは上から送信回路出力点でのバス電源電圧、スイッチ２１の駆動信号、突入電流Ｉの推移を表す。また、（ア）のグラフは抵抗１およびスイッチ２１がない従来の送信回路の推移、（イ）のグラフは本実施例における推移を表す。
【００３０】
従来の送信回路では（ア）に示すように、時刻ｔ１でバス電源が接続されると大きな突入電流Ｉが流れ、送信回路出力点での電圧は瞬時に一定値になる。それに対して本実施例では、（イ）に示すように突入電流Ｉは抵抗１で制限されるので小さな値になる。また、送信回路点での電圧は徐々に大きくなる。スイッチ２１は突入電流Ｉがなくなり、電圧が一定になった時刻ｔ２でオンにされる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次の効果が期待できる。
請求項１記載の発明によれば、コンデンサを介して送信回路が接続される通信バスの保護回路であって、このコンデンサに直列に接続され、前記通信バスにバス電源が接続されたときに流れる突入電流を制限する電流制限部を具備するようにした。また、請求項２記載の発明によれば、電流制限部として抵抗を用いるようにした。
【００３２】
通信バスにバス電源が接続されたときに大きな突入電流が流れることがないので、外部機器に悪影響を与えることがなくなるという効果がある。また、電流制限部として抵抗を用いると、回路構成が簡単になるという効果がある。
【００３３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の発明において、前記通信バスに前記バス電源が接続されたことを検出するバス電源検出部と、このバス電源検出部の出力が入力され、この出力を所定の時間遅延させる遅延部とを有し、この遅延部の出力によって、前記電流制限部の動作を無効にするようにした。また、請求項４記載の発明によれば、電流制限部に並列接続したスイッチをオンすることによって、前記電流制限部の動作を無効にするようにした。
【００３４】
通信時には送信回路と通信バスを低インピーダンスで接続することができるので、通信に悪影響を与えることがないという効果がある。また、スイッチをオンするだけで電流制限部を無効にできるので、構成が簡単になるという効果がある。
【００３５】
請求項５記載の発明によれば、請求項３または請求項４記載の発明において、前記遅延部は、抵抗およびコンデンサで構成される時定数回路を具備するようにした。簡単な構成で遅延信号を作ることができ、また抵抗値やコンデンサの容量値を変えるだけで簡単に遅延時間を調整することができるという効果もある。
【００３６】
請求項６記載の発明によれば、請求項３ないし請求項５いずれかに記載の発明において、前記バス電源検出部は、抵抗およびこの抵抗に直列に接続されるダイオードブリッジとで構成されるようにした。バス電源が逆に接続されても、確実にバス電源が接続されたことを検出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図３】本発明の効果を示す特性図である。
【図４】従来の送信回路の構成図である。
【符号の説明】
１、４１  抵抗
２１  スイッチ
２２  遅延回路
３  通信バス
４  バス電源検出部
４２〜４５  ダイオード
５  フォトカプラ
６１  コンパレータ
６２  トランジスタ
Ｒ１  抵抗
Ｃ１  コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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