CN203368469U

CN203368469U - 电力线通信高速调制信号与直流电源的耦合分离电路

Info

Publication number: CN203368469U
Application number: CN 201320403608
Authority: CN
Inventors: 吴雅林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2023-07-01

Abstract

本实用新型公开了一种电力线通信高速调制信号与直流电源的耦合分离电路，该电路包括第一耦合电容、第一耦合电感、高频信号变压器、第二耦合电容、第二耦合电感和电源适配器；第一耦合电容依次通过高频信号变压器和第二耦合电容后电连接至电源适配器，第一耦合电感通过第二耦合电感电连接至电源适配器。本实用新型中的高速调制信号和直流电在耦合分离后即可在电源适配器内直接连接，最终在电源适配器中产生的信号既包含了高速调制信号，也包含了直流电源信号，实现了将电力线通信信号直接耦合在电源适配器的输出端上，高速调制信号与直流电源的输出端合二为一，简化了布线。

Description

电力线通信高速调制信号与直流电源的耦合分离电路

技术领域

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种电力线通信高速调制信号与直流电源的耦合分离电路。

背景技术

目前，绝大部分通信设备是通过外部电源适配器供电的，因此这些通信设备可视为弱电设备。当通信设备需要引入电力线通信接口时，传统上有两种作法：1)请参阅图5，将市电接口送入通信设备内，在设备内完成高速调制信号和市电的耦合-分离；2)请参阅图6，将PLC通信模块集成到外部供电适配器中，如AC—DC开关电源内，外部供电适配器再通过以太网接口与通信设备连接，完成以太网到电力线通信的转换。上述第一种作法是将弱电设备变成强电设备，因此需要完成耗时耗费的认证；第二种作法是将复杂的通信模块集成到了简单、低成本的电源适配器内，且将布线变得更加复杂。

综上描述，现有通信设备引入电力线通信接口的电连接方式都无法满足市场的需求。

实用新型内容

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种电力线通信高速调制信号与直流电源的耦合分离电路，该电路的耦合分离模式可实现电力线高速调制信号与直流电源的输出端合二为一，简化了布线。

为实现上述目的，本实用新型提供一种电力线通信高速调制信号与直流电源的耦合分离电路，包括用于将高速调制信号从市电接口上分离出的第一耦合电容、用于从市电接口中分离出直流电源的第一耦合电感、高频信号变压器、第二耦合电容、第二耦合电感和电源适配器；所述第一耦合电容依次通过高频信号变压器和第二耦合电容后电连接至电源适配器，所述第一耦合电感通过第二耦合电感电连接至电源适配器。

其中，所述电路还包括用于隔离共模噪声的共模噪声抑制器，所述高频信号变压器通过共模噪声抑制器与第二耦合电容电连接。

其中，所述共模噪声抑制器为共模电感或双向式平衡至非平衡转换器。

其中，所述电源适配器为AC-DC适配器或DC-DC适配器。

其中，所述高频信号变压器的变压比1∶1或1∶n，其中n为大于零的数。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供的电力线通信高速调制信号与直流电源的耦合分离电路，通过第一耦合电容将高速调制信号从市电接口上分离出，再将该信号通过高频信号变压器把对人体不安全的市电进行隔离，最后将隔离后的信号接入电源适配器，第一耦合电感将直流电源通过第二耦合电感电连接至电源适配器，上述信号和直流电在耦合分离后即可在电源适配器内直接连接，最终在电源适配器中产生的信号既包含了高速调制信号，也包含了直流电源信号，实现了将电力线通信信号直接耦合在电源适配器的输出端上，高速调制信号与直流电源的输出端合二为一，简化了布线。本实用新型具有设计合理、布线简单、简单易用、成本低廉及工作效率高等特点。

附图说明

图1为本实用新型的工作方框图；

图2为本实用新型具体实施例的工作原理图；

图3为与本实用新型配套的通信设备内部原理图；

图4为本实用新型与通信设备连接的示意图；

图5为现有技术第一实施例的连接示意图；

图6为现有技术第二实施例示意图。

主要元件符号说明如下：

10、第一耦合电容 11、第一耦合电感

12、高频信号变压器 13、第二耦合电容

14、第二耦合电感 15、电源适配器

16、共模噪声抑制器

具体实施方式

为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

请参阅图1，本实用新型的电力线通信高速调制信号与直流电源的耦合分离电路，包括用于将高速调制信号从市电接口上分离出的第一耦合电容10、用于从市电接口中分离出直流电源的第一耦合电感11、高频信号变压器12、第二耦合电容13、第二耦合电感14和电源适配器15；第一耦合电容10依次通过高频信号变压器12和第二耦合电容13后电连接至电源适配器15，第一耦合电感11通过第二耦合电感14电连接至电源适配器15。

相较于现有技术的情况，本实用新型提供的电力线通信高速调制信号与直流电源的耦合分离电路，通过第一耦合电容10将高速调制信号从市电接口上分离出，再将该信号通过高频信号变压器12把对人体不安全的市电进行隔离，最后将隔离后的信号接入电源适配器15，第一耦合电感11将直流电源通过第二耦合电感14电连接至电源适配器15，上述信号和直流电在耦合分离后即可在电源适配器15内直接连接，最终在电源适配器15中产生的信号既包含了高速调制信号，也包含了直流电源信号，实现了直接将电力线通信信号直接耦合在电源适配器15的输出端上，高速调制信号与直流电源的输出端合二为一，简化了布线。本实用新型具有设计合理、布线简单、简单易用、成本低廉及工作效率高等特点，该电路不受限于电源适配器15输入、输出电压幅度，也不受限于输出功率的影响。

在本实施例中，电路还包括用于隔离共模噪声的共模噪声抑制器16，高频信号变压器12通过共模噪声抑制器16与第二耦合电容13电连接。通过共模噪声抑制器16的作用，可有效避免共模噪声对电力线通信***性能带来的影响。共模噪声抑制器16为共模电感或双向式平衡至非平衡转换器。当然，并不局限于上述两种类型，还可以是其他具有共模抑制能力的器件或电路等，如果是对共模噪声抑制器16类型的改变，那么也可以理解为对本实用新型的简单变形或者变换，落入本实用新型的保护范围。

在本实施例中，电源适配器15为AC—DC适配器或DC—DC适配器，该电源适配器15为用于给外部电路供电的电路。当然，并不局限于电源适配器15的类型，如果是对电源适配器15类型的改变，那么也可以理解为对本实用新型的简单变形或者变换，落入本实用新型的保护范围。

在本实施例中，高频信号变压器12的变压比1：1或1：n，其中n为大于零的数。当高频信号无阻抗变换要求时，选用1：1的变压器；否则根据阻抗变换要求，调整为1：n变压器，使用者可以根据需要选择不同类型的变压器。

现有技术中，对于高速电力线通信信号，其模拟频带一般低限为2MHz，高限取决于所采用调制技术，一般为25MHz～100MHz，而电源适配器的直流输出直接和输出电容连接，在高频时候等效电阻接近于0，所以电力线通信信号是无法直接耦合到电源适配器输出端的。为实现上述高速调制信号耦合到直流电源上，本实用新型采用的工作步骤为：第一步：将高速调制信号通过第一耦合电容10从交流电接口上分离出来，分离出来的信号输出阻抗即为交流电缆的等效阻抗；第二步：将为50Hz或60Hz的低频市电通过第一耦合电感11分离出来，送入AC-DC开关电源，以产生通信设备所需要的直流电源；第三步：将第一步中分离出的电力线高频调制信号通过高频信号变压器12与对人体不安全的市电进行隔离；第四步：将第三步中产生的隔离高频调制信号通过第二耦合电容13接入电源适配器15的然后输出连接器或者连接电缆；第五步：将第三步产生的直流电源通过第二耦合电感14接入电源适配器15然后输出连接器或者连接电缆，并实现与电源适配器15中的高速调制信号直接连接。

通过上述步骤得到的电源适配器15产生的信号既包含了高速调制信号，也包含了直流电源信号。对于直流电源，其输出阻抗即为电源适配器15的直流阻抗加上中的两个耦合电感的直流阻抗；而高速调制信号的输出阻抗仍然等于中高频信号变压器12输出信号的阻抗。需要注意的是，上述步骤中的高速调制信号方向是从电力线到通信设备的分离-耦合-分离过程，在反方向上即从通信信号到电力线，需要进行类似的耦合-分离-耦合过程。由于上述电路是线性、对称的，所以是可逆的，即同样的电路可以完成反方向的过程。另外，上述各部分中的耦合电感选择非常重要，耦合电感的最小值取决于电力线调制信号的频率下限。一般而言，电感在调制信号频率下限的等效阻抗不得低于电力线等效阻抗的5倍，否则有较严重的信号损耗和反射。举例来说，当为75欧姆，电力线信号的下限为2MHz时，耦合电感的最小值为=33uH。同时，电感的饱和电流要大于AC电源输入电流及DC输出电流。

请进一步参阅图2为本实用新型的具体实施例：由于耦合电感L1和耦合电感L3高频等效阻抗较高的阻塞作用，连接器J1的电力线高频调制信号只能通过耦合电容C1和耦合电容C3进入高频路径，而不会被AC-DC适配器吸收掉。同理，由于耦合电容C1和耦合电容C3低频等效阻抗较高的阻塞作用，市电只能从耦合电感L1和耦合电感L3进入AC-DC适配器；高频调制信号通过耦合电容C1和耦合电容C3进入高频信号变压器12，共模电感T的作用是隔离从市电电线上传来的共模噪声，避免共模噪声对电力线通信***性能带来影响；在该过程中由于耦合电感L2和耦合电感L4高频等效阻抗较高的阻塞作用，高频调制信号只能通过连接器J2送入通信设备，而不会进入AC—DC适配器被吸收掉。同样道理，从AC-DC适配器输出的直流电压也只能通过连接器J2进入通信设备。

请进一步参阅图3，连接器J3通过耦合电感L5和耦合电感L6高频等效阻抗较高的阻塞作用，高频调制信号进入PLC输入电路接收被处理后从PLC输出电路输出；然后，在通过耦合电容C5和耦合电容C6的阻塞作用，DC电源经过滤波后即可为通信设备提供电源。

上述图2和图3，详细描述了从电力线到PLC通信接收电路的分离-耦合-分离过程。从PLC通信发射电路到电力线的耦合-分离-耦合过程与上述过程完全对称、可逆。，

请进一步参阅图4-6，当采用图5的方案，将电力线通信模块内置于通信设备，则通信设备将成为一个强电设备，需要通过复杂而耗时的安全、电磁兼容性认证；原机壳模具需要重新设计，且整个通信设备的供电模型都将改变。当采用图6方案时，市电接口从一个简单的AC-DC适配器变成一个复杂的通信***，原有的设计方案，器件选型都将发生很大的变化；通信模块内置于高温、高压的电源适配器内，其可靠性难以得到保证；电源适配器15的外壳模具也必须改变。而采用图4所示的具体实施例，则可避免上述两个方案的缺点，只需要在电源适配器15和通信设备内加入耦合-分离电路，即可实现通信功能，而对电源、通信设备的改动不大。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种电力线通信高速调制信号与直流电源的耦合分离电路，其特征在于，包括用于将高速调制信号从市电接口上分离出的第一耦合电容、用于从市电接口中分离出直流电源的第一耦合电感、高频信号变压器、第二耦合电容、第二耦合电感和电源适配器；所述第一耦合电容依次通过高频信号变压器和第二耦合电容后电连接至电源适配器，所述第一耦合电感通过第二耦合电感电连接至电源适配器；还包括用于隔离共模噪声的共模噪声抑制器，所述高频信号变压器通过共模噪声抑制器与第二耦合电容电连接。

2.根据权利要求1所述的电力线通信高速调制信号与直流电源的耦合分离电路，其特征在于，所述共模噪声抑制器为共模电感或双向式平衡至非平衡转换器。

3.根据权利要求1-2任一项所述的电力线通信高速调制信号与直流电源的耦合分离电路，其特征在于，所述电源适配器为AC—DC适配器或DC—DC适配器。

4.根据权利要求3所述的电力线通信高速调制信号与直流电源的耦合分离电路，其特征在于，所述高频信号变压器的变压比1∶1或1∶n，其中n为大于零的数。