CN101635522A - 一种用于电力线载波通信调制解调器的开关电源 - Google Patents

一种用于电力线载波通信调制解调器的开关电源 Download PDF

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张德峰
邵树伟
高夫来
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Abstract

本发明公开了一种用于电力线载波通信调制解调器的开关电源，它包括与电力线连接的EMC滤波器，EMC滤波器后依次连接整流器、滤波器、开关电路至数据处理单元，数据传输模块串联在电力线与数据处理单元之间，整流器后还接有过零检测信号处理模块，过零检测信号处理模块再与数据处理单元连接，在整流器和滤波器之间设置一个单向导通电路。过零检测电路由于采用了新的取样方式，同时增加了单向导通电路，所以可有效避免因整流后电容器滤波而导致过零点的偏移，并实现与用户端电气上的隔离。

Description

一种用于电力线载波通信调制解调器的开关电源
技术领域
本发明涉及一种电力线载波通信系统的调制解调器，具体是该调制解调器的开关电源部分，开关电源可为调制解调器的信号处理单元提供恒定电压电能、过零检测信号和数据信号。
背景技术
众所周知，现有的电力载波通信调制解调器由电源和信号处理2个部分组成，电源只为信号处理部分提供电能，信号处理部分除了要进行数据处理外，还要从电力线提取载波信号和过零检测信号。目前比较流行的电源主要有线性电源和开关电源：线性电源存在着其本身无法克服的效率低下，体积庞大和稳定性差等一系列的缺陷；现有的用于电力载波通信调制解调器的开关电源虽然克服了线性电源的缺陷，但是其功能单一，并没有实现电源和信号处理部分的最优组合，不能实现调制解调器数据处理单元部分的功能专一化。
传统的过零检测电路集成在解调器的信号处理单元内，主要使用两种方法检测过零点，一是直接从电力线检测(图1)，这样需要提供正、负2个基准信号，因此必须设计两个基准电路，势必造成电路复杂，成本增加的问题，另外，这种检测方法对市电的依赖性很大，当市电波形畸变时，过零点出现偏移，过零检测信号的脉宽会大范围的变动，导致信号处理部分不能实现同步；二是使用在整流之后检测(图2)，这样只需要提供一个正的基准信号，但是需要增加一个整流电路，如果直接在开关电源的整流级后进行过零检测，整流电路之后的滤波电路平滑效应必然会影响到过零检测。
另外，这两种检测方法还存在一个共同的问题：因为必须直接从电力线上提取过零检测信号的和数据信号，所以在用户端(调制解调器信号处理)部分必然出现市电电压，这就要求用户端(调制解调器信号处理)部分必须相应采取必要的安全隔离措施。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种过零信号精度高的用于电力线载波通信调制解调器的开关电源，此外本发明还实现了开关电路、过零检测和数据通道这三部分都实现了市电和输出级的隔离。
本发明所述的一种用于电力线载波通信调制解调器的开关电源，它包括与电力线连接的EMC滤波器，EMC滤波器后依次连接整流器、滤波器、开关电路至数据处理单元，数据传输模块串联在电力线与数据处理单元之间，整流器后还接有过零检测信号处理模块，过零检测信号处理模块再与数据处理单元连接，在整流器和滤波器之间设置一个单向导通电路。过零检测电路由于采用了新的取样方式，同时增加了单向导通电路，所以可有效避免因整流后电容器滤波而导致过零点的偏移。
作为本发明的进一步改进，在过零检测信号处理模块与数据处理单元之间设有光电耦合器，实现与用户端电气的隔离，。
作为本发明的另一改进，在EMC滤波器前端设有保护电路，其可以有效防止过流过压。
作为本发明的另一改进，在数据传输模块与电力线之间设有耦合电路，耦合电路和电力线的接头放置在保护电路和EMC滤波器之间，该耦合电路包括两个电容和一个传输变压器，所述传输变压器原边两端引出线分别串联一个电容后连接电力线的火线和零线，传输变压器副边两端连接数据传输模块输入端。其可以防止数据信号由于通过开关电源的EMC滤波器而受到抑制，同时隔离型变压器可以实现电气上的有效隔离。
本发明的开关电源除了可以提供恒定的电压输出，还集成了新型过零检测电路和数据传输通道；其中的新型过零检测电路由于采用了新的取样方式，同时增加了单向导通电路，所以可有效避免因整流后电容器滤波而导致过零点的偏移，并实现与用户端电气上的隔离；而数据传输通道采用隔离型变压器传输，在完成调制解调器信号处理和电力线信号之间交换功能的同时，实现了电气上的隔离；以上集成方式的完成，可简化后端信号处理部分的电路，使其功能专业化。
附图说明
图1原有不用整流检测过零点的调制解调器的原理框图，
图2原有在整流后检测过零点的调制解调器的原理框图，
图3本发明的原理框图，
图4本发明原理框图上各点的波形，
图5数据通道框图。
具体实施方式
如图3所示，本发明所述的用于电力线载波通信调制解调器的开关电源，主要包括电源电路部分，过零检测信号部分以及数据传输部分，其中：
电源电路部分主要包括与电力线连接的在前端保护电路，其后依次为EMC滤波器、整流器、滤波器、开关电路至数据处理单元，该部分为数据处理单元提供电源。
过零检测信号部分是在整流器后接有过零检测信号处理模块，过零检测信号处理模块再与数据处理单元连接，为防止开关电源整流后的滤波器平滑电压波形，影响过零信号的精度，故在整流器和滤波器之间设置一个单向导通作用的电路，此电路可实现双向隔离，以便更好的检测电压的过零点；然后过零信号经过一系列处理，通过光电耦合器输出，此处使用光电耦合器可实现电气上的有效隔离。需要说明的是，过零检测信号是可以根据信号处理部分的需求进行不同的调整，可以调整的项目包括：方波的占空比，幅值等。在这里开关电源变压器的辅助绕组为过零检测部分芯片提供工作必须的电能。过零检测信号处理模块与数据处理单元之间设有光电耦合器
数据传输部分则是将数据传输模块串联在电力线与数据处理单元之间，数据传输模块与电力线之间设有耦合电路(图5)，该耦合电路和电力线的接头放置在保护电路和EMC滤波器之间，该耦合电路包括两个电容和一个传输变压器，所述传输变压器原边两端引出线分别串联一个电容后连接电力线的火线和零线，耦合电路可以方便有效地实现电力线和调制解调器信号处理部分的数据交换，而变压器可以实现电气上的有效隔离。
图4是本发明原理框图上各点的波形。
本发明使用开关电源给调制解调器信号处理部分供电，以实现高效率，小体积和高稳定性的要求，使调制解调器整体性能得到提升在过零检测部分，本发明采用在开关电源的整流级之后提取过零点，并对提取的信号进行处理，然后输出过零检测信号，简化了信号处理部分。
本发明提供了一种用于电力线载波通信调制解调器的开关电源的思路及实施方法，具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1、一种用于电力线载波通信调制解调器的开关电源，它包括与电力线连接的EMC滤波器，EMC滤波器后依次连接整流器、滤波器、开关电路至数据处理单元，数据传输模块串联在电力线与数据处理单元之间，其特征是：整流器后还接有过零检测信号处理模块，过零检测信号处理模块再与数据处理单元连接，在整流器和滤波器之间设置一个单向导通电路。
2、根据权利要求1所述的用于电力线载波通信调制解调器的开关电源，其特征是：过零检测信号处理模块与数据处理单元之间设有光电耦合器。
3、根据权利要求1或2所述的用于电力线载波通信调制解调器的开关电源，其特征是：在EMC滤波器前端设有保护电路。
4、根据权利要求3所述的用于电力线载波通信调制解调器的开关电源，其特征是：数据传输模块与电力线之间设有耦合电路，该耦合电路和电力线的接头放置在保护电路和EMC滤波器之间，该耦合电路包括两个电容和一个传输变压器，所述传输变压器原边两端引出线分别串联一个电容后连接电力线的火线和零线，传输变压器副边两端连接数据传输模块输入端。
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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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