CN103532502B - 一种电力线载波功率放大装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种电力线载波功率放大装置，采用220V交流工频电源直接馈电，体积小且功耗低。本发明实施例中电力线载波功率放大装置主要包括一功率放大器，其中，所述功率放大器具有第一电源输入端点、第二电源输入端点、同步信号输出端点和已调制载波信号输入端点，通过所述第一电源输入端点和第二电源输入端点与外部电源相连接，所述同步信号输出端点与发送控制单元相连接，所述已调制载波信号输入端点与载波调制单元相连接。

Description

一种电力线载波功率放大装置
技术领域
本发明涉及电力线载波通信技术领域，具体涉及一种电力线载波功率放大装置。
背景技术
电力线载波通信是电力系统特有的通信方式，是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行传输的技术，其中，载波功率放大装置其特征是在电力线载波系统输出端，对调制好的载波调制信号进行功率放大，其中，主要采用电力线载波功率放大器控制该载波调制信号的传输。
在实践过程中，电力线载波功率放大器多采用专门的直流电源器馈电，将直流电源馈电模式中220V交流电转换成直流电，但是采用直流电源器馈电时，在交流电转换到直流电的过程中会消耗一定功率，而且为了保证电力线载波功率放大器的稳定工作，直流电源器必须是一个稳压电源器，其稳压过程采用反馈和比较原理，将一个较高的不太稳定的电压源自动调整为一个稳定的电压源，进而稳压电源器中的稳压管上的压降同样消耗了比较可观的功耗，进一步地，安装了稳压电源器的电力线载波功率放大器体积较大，给印刷版布线和终端设备内部布局带来不便。
发明内容
本发明实施例提供了一种电力线载波功率放大装置，该电力线功率放大装置采用工频市电直接馈电，体积小，功耗低。
一种电力线功率放大装置，包括一功率放大器，其中，所述功率放大器具有第一电源输入端点、第二电源输入端点、同步信号输出端点和已调制载波信号输入端点，通过所述第一电源输入端点和第二电源输入端点与外部工频电源相连接，所述同步信号输出端点与发送控制单元相连接，所述已调制载波信号输入端点与载波调制单元相连接。
进一步地，所述功率放大器包括电感、场效应管MOS、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、稳压管、二极管、第一瞬态二极管和第二瞬态二极管；
其中，所述第一电阻并联在所述MOS管栅极和源极之间，所述第二电阻并联在所述MOS管源极和漏极之间，所述第三电阻的第一端与所述MOS管的栅极连接，所述第三电阻的第二端与所述稳压管的阴极连接，所述稳压管的阳极与所述MOS管的源极连接；所述第五电阻、第二电容、第一瞬态二极管和第二瞬态二极管并联。
进一步地，所述第一瞬态二极管与所述第二瞬态二极管呈反接并联。
进一步地，所述外部工频电源为220V交流供电电源，所述交流供电电源的相线与所述第一电源输入端点相连，所述交流供电电源的零线与所述第二电源输入端点相连。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例提供的电力线载波功率放大装置，具有第一电源输入端点和第二电源输入端点可与外部电源相连接，功率放大器通过同步信号输出端点将方波同步信号输出到发送控制单元，在发送控制单元产生发送控制数据脉冲信号，该脉冲信号在载波调制单元和高频载波信号进行叠加，得到已调制载波信号，已调制载波信号进入功率放大器进行放大，该功率放大装置体积小，功效低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电力线载波功率放大装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的功率放大器的基本电路图；
图3为本发明实施例提供的电力线载波功率放大装置的基本结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种电力线载波功率放大装置，可以直接使用220V交流工频电源对其直接供电，体积小，功耗低，该电力线载波功率放大装置可包 括一功率放大器，其中，所述功率放大器具有第一电源输入端点、第二电源输入端点、同步信号输出端点和已调制载波信号输入端点，通过所述第一电源输入端点和第二电源输入端点与外部工频电源相连接，所述同步信号输出端点与发送控制单元相连接，所述已调制载波信号输入端点与载波调制单元相连接。
请参阅图1，除了功率放大器01,外，还包括外部工频电源02，该外部工频电源可以是220V交流供电电源，将220V交流供电电源的相线L通过第一电源输入端点接入功率放大器01，其零线N通过第二电源输入端点接入功率放大器01并接地。
进一步地，发送控制单元03与功率放大器01中的同步信号输出端点相连接，已调制载波信号输入源是载波调制单元04，与功率放大器01中的已调制载波信号输入端点相连接。
具体地，请参阅图2，图2为功率放大器01的基本电路图。如图2所示，功率放大器01包括电感L1-11、第一电阻R1-12、第二电阻R2-13、第三电阻R3-14、第四电阻R4-15、第五电阻R5-16、第一电容C1-17、第二电容C2-18、稳压管D4-19、二极管D1-20、第一瞬态二极管D2-21、第二瞬态二极管D3-22和场效应管MOS-23。其中，所述第一电阻R1-12并联在所述MOS管-23栅极和源极之间，而第二电阻并联在MOS管-23的源极与漏极之间，所述第三电阻C3-14的第一端与所述MOS管-23的栅极连接，所述第三电阻R3-14的第二端与所述稳压管D4-19的阴极连接，所述稳压管D4-19的阳极与所述MOS管-23的源极连接；第五电阻、R5-16、第二电容C2-18、第一瞬态二极管D2-21和第二瞬态二极管D3-22并联。其中，电感L1-11和第一电容C1-17可以起到抑制作用，在220V交流进入功率放大器时，可以抑制交流瞬态电流急剧上升，防止产生电流浪涌现象，之后电流经过二极管D1-20，使得在220V交流工频信号的正半周时打开馈电通路，使得MOS管-23在栅极驱动作用时工作在线性放大区。并联反接的第一瞬态二极管D2-21和第二瞬态二极管D3-22对方波同步信号的电压进行限幅，使得其电压控制在一定范围内。
更进一步地，请参阅图3，其中，220V交流供电电源的相线L通过第一电源输入端点接入功率放大器，其零线通过第二电源输入端点接入功率放大器并接地，220V交流电压经过第四电阻R4-15和第五电阻R5-16分压，经过第二电容C2进行滤波，再经过第一瞬态二极管D2-21和第二瞬态二极管D3-22对电压进行限幅，得到方波同步信号，经过限幅后逻辑电压的范围为(-0.7V，+0.7V)， 且该方波同步信号的频率为50Hz。该方波同步信号输出到发送控制单元，在发送控制单元形成发送控制数据脉冲信号，该控制数据脉冲信号在载波调制单元和高频载波信号进行叠加，得到已调制载波信号，并经过已调制载波信号输入端点输入到功率放大器01中。
功率放大器01对载波调制单元04发送过来的已调制载波信号进行功率放大，其中，MOS管-23的栅极、第一电阻R1-12和第三电阻R3-14对已调制载波信号进行分压，以便MOS管-23工作在最佳线性放大区。线性放大区是通过参考MOS管-23的栅极电压-源漏极电流关系特性曲线确定，在本实施例中选取4.5V电压时为最佳线性放大区。另外，第三电阻R3-14对于MOS管栅极的驱动电流有限流作用，防止栅极驱动电流过大而损坏MOS管-23，而稳压管D4-19用于电压限幅，防止在干扰、毛刺等过压扰动现象下出现的输入电压过高而产生的过驱动现象。
在MOS管-23的源极和漏极之间，并联的R2-13用来在MOS管处于截止状态时，提供源极和漏极之间的泄放回路，防止静态电荷的累积。
220V交流工频电流经过电感L1-11，电感L1-11可以用于MOS管-23导通时抑制瞬态电流上升过快，防止产生电流浪涌现象，而第一电容C1-17和电感L1-11一起，能够更好地构成对220V交流工频电流的抑制作用，起到对MOS管-23的高压保护作用。二极管D1-20在220V交流工频电流的正半周时打开馈电通路，使MOS管-23在栅极驱动作用下，工作在4.5V的线性放大区，同时还能对220V交流的负半周起到隔离作用，防止MOS管-23受到高反压的冲击。
输入到功率放大器的已调制载波信号，实际上可以看成是直流电平和高频交流信号的叠加，在功率放大器驱动时，驱动电压输入MOS管的栅极，而此时刚好处于220V交流工频信号的正半周，加上二极管D1-20的正向导通作用，进而产生一个正向电压馈给MOS管-23的漏极和源极之间，使MOS管-23导通并处于线性放大区，从而将在MOS管-23栅极的高频交流信号放大得到高频载波电流信号，并从漏极向220V交流电力线上输出该高频载波电流信号，即对已调制载波信号进行放大输出。从上述可知，已调制载波信号总是出现在220V交流工频信号的正半周，或是在正半周过零点后面一点，或是正半周回零点前面一点。显然，在这两个区域时，220V交流供电电源的瞬间电压都不是很高，一方面可以给MOS管一个适宜的线性放大区，取得足够的功率对已调制载波信号进行放大；另一方面又避开了高压区，从而保证了MOS管安全而稳定工作。可见， 该电力线功率放大装置功耗低，可以对已调制载波信号进行适当的功率放大，且体积小。
本发明所提供的实施例中，利用高压保护，防止电流上升过快损坏MOS管，同时确保在任何情况下的干扰脉冲都不会对MOS管的栅极形成过压驱动，确保整个电路的安全，该电力线载波功率放大器体积小，功率损耗小，可以直接采用工频市电馈电，方便简单。
以上对本发明所提供的一种电力线载波功率放大装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种电力线功率放大装置，其特征在于，包括一功率放大器，其中，所述功率放大器具有第一电源输入端点、第二电源输入端点、同步信号输出端点和已调制载波信号输入端点，通过所述第一电源输入端点和第二电源输入端点与外部工频电源相连接，所述同步信号输出端点与发送控制单元相连接，所述已调制载波信号输入端点与载波调制单元相连接；
所述功率放大器包括电感、场效应管MOS、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、稳压管、二极管、第一瞬态二极管和第二瞬态二极管；
其中，所述第一电源输入端为所述电感的第一端，所述第二电源输入端为所述第一电容的第一端，所述已调制载波信号输入端点为所述第三电阻的第二端，所述同步信号输出端点为所述第四电阻的第二端；
其中，所述第一电阻并联在所述MOS管栅极和源极之间，所述第二电阻并联在所述MOS管源极和漏极之间，所述二极管的阳极与所述第一电容的第二端连接，所述二极管的阴极与所述MOS管的漏极连接，所述第五电阻、第二电容、第一瞬态二极管和第二瞬态二极管并联；
所述第四电阻的第一端与所述电感的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端接地，所述电感的第二端与所述第一电容的第二端连接，所述第一电容的第一端与所述MOS管的源极连接，所述第三电阻的第一端与所述MOS管的栅极连接，所述第三电阻的第二端与所述稳压管的阴极连接，所述稳压管的阳极与所述MOS管的源极连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述第一瞬态二极管与所述第二瞬态二极管呈反接并联。
3.根据权利要求1或2任一项所述的装置，其特征在于，所述外部工频电源为220V交流供电电源，所述交流供电电源的相线与所述第一电源输入端点相连，所述交流供电电源的零线与所述第二电源输入端点相连。
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