(57)【要約】【課題】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。【解決手段】電圧調整部１−３を設け、定電流部１−２でのドロップ電圧ＶＤが一定値ＶＤMSとなるように、定電圧源１−１からの出力電圧ＶＳを調整する。調整電圧ＶＳ’はコンデンサＣ１に保持させる。電圧調整停止部１−４を設け、スペース信号を使用しての通信時、電圧調整部１−３での出力電圧ＶＳの調整を停止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電流値とこの第１の電流値よりも小さな第２の電流値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。
【請求項２】
請求項１に記載された電源装置において、
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。
【請求項３】
請求項１に記載された電源装置において、
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。
【請求項４】
第１の電流値とこの第１の電流値よりも小さな第２の電流値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供給方法において、
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。
【請求項５】
請求項４に記載された電源供給方法において、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−６８８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
〔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。
【００１３】
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）。
【００１４】
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）。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【発明の効果】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
〔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。
【００３５】
〔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）。
【００３６】
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）。
【００３７】
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。
【００３８】
〔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。
【００３９】
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）。
【００４０】
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）。
【００４１】
〔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。
【００４２】
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。
【００４３】
〔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。
【００４４】
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。
【００４５】
〔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）。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
〔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）。
【００５２】
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）。
【００５３】
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）。
【００５４】
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。
【００５５】
〔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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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）。
【００５９】
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）。
【００６０】
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）。
【００６１】
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。
【００６２】
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）。
【００６３】
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））。
【００６４】
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。
【００６５】
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）。
【００６６】
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。
【００６７】
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））。
【００６８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本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。
【図２】この通信システムにおける電源装置から電圧調整停止部を取り除いた通信システムの回路図（参考例）である。
【図３】この通信システム（参考例）において子機の台数を減少させた場合の動作を説明するタイムチャートである。
【図４】この通信システム（参考例）において子機の台数を増加させた場合の動作を説明するタイムチャートである。
【図５】図１に示した通信システム（実施の形態）における通信時（正常時）の動作を説明するタイムチャートである。
【図６】この通信システム（実施の形態）における異常発生時の動作を説明するタイムチャートである。
【図７】従来のカレントループ方式を採用した通信システムの回路図である。
【図８】この通信システムにおける正常通信時（通信ケーブルが短い場合）の動作を説明するタイムチャートである。
【図９】この通信システムにおける異常通信時（通信ケーブルが長い場合）の動作を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
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。
【図１】
2005348549.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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