CN112087245A - 一种电力线载波通信装置和通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电力线载波通信装置和电力线载波通信方法，其中，该装置包括：控制芯片、发送电路、电力线接口和载波通信端口；控制芯片包括：第一控制端和第二控制端，产生驱动信号；电力线接口包括：第一引脚和第二引脚，连接电力线的火线和零线；发送电路包括：第一驱动器件、第二驱动器件和变压器，第一驱动器件的受控端连接第一控制端，第二驱动器件的受控端连接第二控制端，第一驱动器件的第一导通端与第二驱动器件的第一导通端连接公共端，第一驱动器件的第二导通端连变压器的初级线圈的第一端子，第二驱动器件的第二导通端连第二端子，中间抽头连接直流供电电源，次级线圈的第一端子连接第二引脚，第二端子连接第一引脚。

Description

一种电力线载波通信装置和通信方法

技术领域

本发明涉及一种电子技术领域，尤其涉及一种电力线载波通信装置和电力线载波通信方法。

背景技术

随着电子技术和网络技术的发展，运用电力线作为载体进行信号传输受到人们越来越多的重视，其中，低压电力线载波通信(PLC)技术利用现有低压供电线路实现数据传输，具有无须重新布线、节省系统建设成本、实用方面等优点，在自动抄表、照明控制、智能小区、智能大厦、家庭网络、家居智能控制、家庭安防等方面被广泛应用。

然而电力线信道中由于有各种电器的接入，低压电力线网络对于数据通信而言环境十分恶劣，主要表现在：线路阻抗低、衰减大、干扰强、噪声大、而且随时间不断变化的特点，其中，典型的干扰和噪声源包括开关电源、节能灯、各种电器等等，而信号衰减主要来自线路阻抗，包括电器接入阻抗、EMC电容、相间藕合等等。

现有的去除干扰的方式，成本高昂，致使利用电力线载波进行通信的成本居高不下，如何通过巧妙设计抵抗信号干扰并降低成本，也是技术领域中亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在解决上述问题。

本发明的主要目的在于提供一种电力线载波通信装置，其特征在于，包括：控制芯片、发送电路、电力线接口以及载波通信端口；其中：控制芯片，包括：第一控制端和第二控制端，用于产生驱动信号；电力线接口，包括：第一引脚和第二引脚，用于连接电力线的火线和零线；发送电路，包括：第一驱动器件、第二驱动器件以及变压器，其中，所述第一驱动器件的受控端连接所述第一控制端，所述第二驱动器件的受控端连接所述第二控制端，所述第一驱动器件的第一导通端与所述第二驱动器件的第一导通端连接公共端，所述第一驱动器件的第二导通端连接所述变压器的初级线圈的第一端子，所述第二驱动器件的第二导通端连接所述变压器的初级线圈的第二端子，所述变压器的初级线圈的第一端子和第二端子之间引出中心抽头，所述中间抽头连接直流供电电源，所述变压器的次级线圈的第一端子连接所述第二引脚，所述变压器的次级线圈的第二端子通过负载连接所述第一引脚，所述发送电路用于接受所述控制芯片的控制，通过所述载波通信端口传输载波信号。

此外，还包括：过零检测电路；所述控制芯片，还包括：过零检测信号输入端，用于接收过零检测信号；所述过零检测电路的检测端连接所述第一引脚，所述过零检测电路的参考端连接直流供电电源，所述过零检测电路的输出端连接所述过零检测信号输入端，所述过零检测电路用于检测所述第一引脚传输的交流电的过零点，并输出所述过零检测信号。

此外，还包括：整流电路；所述整流电路的第一输入端连接所述第一引脚，所述整流电路的第二输入端连接所述变压器的次级线圈的第二端子，所述整流电路的输出端输出所述直流供电电源，所述整流电路用于为所述电力线载波通信装置提供直流供电电源。

此外，还包括：接收电路；所述控制芯片，还包括：接收输入端；所述接收电路的第一接收端连接所述变压器的初级线圈的第三端子，所述接收电路的第二接收端连接所述变压器的初级线圈的第四端子，所述接收电路的输出端连接所述接收输入端，所述接收电路用于通过所述载波通信端口接收载波信号，并将所述载波信号转换为数字信号输出至所述控制芯片。

此外，还包括：受控负载电路；所述控制芯片，还包括：负载控制端，用于产生负载控制信号；所述受控负载电路，包括：第三驱动器件和受控器件；其中，所述第三驱动器件的受控端连接所述负载控制端，所述第三驱动器件的第一导通端连接所述公共端，所述第三驱动器件的第二导通端连接所述受控器件的受控端，所述受控器件的第一导通端和所述受控器件的第二导通端串联在所述负载与所述变压器的次级线圈的第二端子之间，所述受控负载电路用于接受所述控制芯片的控制，断开或联通所述负载与所述电力线之间的连接。

本发明的另一目的在于提供一种电力线载波通信方法，其特征在于，利用如上述的电力线载波通信装置进行通信，包括：所述控制芯片按照预设规则生成所述驱动信号，将所述驱动信号发送至所述发送电路；所述发送电路接收所述驱动信号，根据所述驱动信号生成所述载波信号，并通过所述电力线接口进行输出。

此外，所述控制芯片按照预设规则生成所述驱动信号包括：所述过零检测电路检测所述电力线的过零点，生成过零检测信号发送至所述控制芯片；所述控制芯片接收第一过零检测信号，并根据所述第一过零检测信号确定所述驱动信号发送的起始时刻，在所述起始时刻发送所述驱动信号，其中，所述驱动信号至少包括预设格式的信号，所述起始时刻使得所述控制芯片在发送所述预设格式的信号时，接收到第一过零检测信号之后的一个过零检测信号。

此外，还包括：所述接收电路接收所述电力线传输的载波信号，并将所述载波信号转换为数字信号发送至所述控制芯片；所述控制芯片接收所述数字信号，判断所述数字信号中是否包含符合预设格式的信号，如果所述数字信号中包含符合预设格式的信号且在接收所述预设格式的信号的期间接收到过零检测信号，则保存所述数字信号。

此外，还包括：所述控制芯片生成所述负载控制信号，将所述负载控制信号发送至受控负载电路；所述受控负载电路接收所述负载控制信号，断开或联通所述负载与所述电力线之间的连接。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供了一种电力线载波通信装置，该电力线载波通信装置中的控制芯片控制驱动器件形成载波信号，并通过变压器耦合到电力线上，即实现通过电力线完成数据的发送，该装置中，变压器的次级线圈与负载串联连接，负载工作时产生的高频干扰被变压器的次级线圈隔离，提高了电力线载波通信的稳定性与准确性，且不在电路中额外增加抗干扰元器件，降低了产品制造成本和体积。本发明还提供了一种电力线载波通信方法，电力线载波通信装置中的控制芯片和发送电路分别完成生成驱动信号和根据驱动信号生成载波信号的操作，并通过电力线接口输出载波信号，即可以完成数据在电力线上的发送，通过电力线进行数据传输时，数据的传输更为便捷，噪声干扰更少，传输效率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例1提供的电力线载波通信装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的电力线载波通信装置的电路图；

图3为本发明实施例2提供的电力线载波通信方法的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或数量或位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种电力线载波通信装置。

图1为本实施例提供的电力线载波通信装置的结构示意图，如图1所示，该通信系统包括：控制芯片100、电力线接口200、发送电路300以及载波通信端口400；其中：

控制芯片100，包括：第一控制端101和第二控制端102，用于产生驱动信号；

电力线接口200，包括：第一引脚201和第二引脚202，用于连接电力线的火线和零线；

发送电路300，包括：第一驱动器件301、第二驱动器件302以及变压器303，其中，第一驱动器件301的受控端3011连接第一控制端101，第二驱动器件302的受控端3021连接第二控制端102，第一驱动器件301的第一导通端3012与第二驱动器件302的第一导通端3022连接公共端，第一驱动器件301的第二导通端3013连接变压器303的初级线圈的第一端子3031，第二驱动器件302的第二导通端3023连接变压器的初级线圈的第二端子3032，变压器303的中心抽头3033连接直流供电电源，中心抽头3033设置在变压器303的初级线圈的第一端子3031和变压器303的初级线圈的第二端子3032之间，变压器303的次级线圈的第一端子3034通过载波通信端口400的第一端401连接第二引脚202，变压器303的次级线圈的第二端子3035通过载波通信端口400的第二端402通过负载900连接第一引脚201，发送电路300用于接受控制芯片100的控制，通过载波通信端口400传输载波信号。

在本发明实施例中，本实施例提供的电力线载波通信装置可以通过以下方式发送数据，控制芯片100的第一控制端101和第二控制端102输出驱动信号，由驱动信号控制第一驱动器件301和第二驱动器件302的通断，以使变压器303的初级线圈形成载波信号。具体的，当驱动信号控制第一驱动器件301导通，第二驱动器件302关闭时，直流供电电源流出的电流经过初级线圈的中间抽头3033、初级线圈的上半部、初级线圈的第一端子3031、第一驱动器件301到公共端，形成回路；当驱动信号控制第二驱动器件302导通、第一驱动器件301关闭时，直流供电电源流出的电流经过初级线圈的中间抽头3033、初级线圈的下半部、初级线圈的第二端子3032、第二驱动器件302到公共端，形成回路，如此循环，控制芯片100通过其输出的驱动信号使初级线圈形成载波的输入。载波通过变压器303的初级线圈传递至次级线圈后，通过载波通信端口400耦合到电力线上，以通过电力线完成载波的传输。并且，本实施例中的变压器303的次级线圈与负载900串联连接，负载900工作时产生的高频干扰被变压器303的次级线圈隔离，防止高频干扰对载波通信的影响，保证了电力线载波通信的稳定性，提高了电力线载波通信的效率，且不在电路中额外增加抗干扰元器件，降低了产品制造成本和体积。

通过本实施例提供的电力线载波通信装置，控制芯片控制驱动器件形成载波信号，并通过变压器耦合到电力线上，即实现通过电力线完成数据的发送，该装置中，变压器的次级线圈与负载串联连接，负载工作时产生的高频干扰被变压器的次级线圈隔离，防止高频干扰对载波通信的影响，保证了电力线载波通信的稳定性，提高了电力线载波通信的效率，且不在电路中额外增加抗干扰元器件，降低了产品制造成本和体积。

以下针对本实施例提供的发送电路300进行示例说明，如图2所示，发送电路300的第一驱动器件301可以为NMOS管Q1，第二驱动器件302可以为NMOS管Q2，Q1的源极(S)作为第一驱动器件301的第一导通端3012，漏极(D)作为第一驱动器件301的第二导通端3013，栅极(G)作为第一驱动器件301的受控端3011，Q2的源极(S)作为第二驱动器件302的第一导通端3022，漏极(D)作为第二驱动器件302的第二导通端3023，栅极(G)作为第二驱动器件302的受控端3021。控制芯片100的第一控制端101和第二控制端102输出驱动信号，驱动Q1导通Q2关闭，或者驱动Q2导通Q1关闭，使得控制芯片100通过驱动光信号使初级线圈形成载波的输入。当然，第一驱动器件301和第二驱动器件302也可以为PMOS管，其各段连接按照PMOS管的导通条件来设定，这里不做限制。需要说明的是，其他外围电路的元器件可以按照需求进行选择，在此不再赘述。使用NMOS管作为驱动器件，电路成本较低，易于实现。

在本实施例的一个可选实施方式中，如图1所示，电力线载波通信装置还包括：过零检测电路500；控制芯片100，还包括：过零检测信号输入端103，用于接收过零检测信号；过零检测电路500的检测端501连接第一引脚201，过零检测电路500的参考端502连接直流供电电源VCC，过零检测电路500的输出端503连接过零检测信号输入端104，过零检测电路500用于检测第一引脚201传输的交流电的过零点，并输出过零检测信号。

在本可选实施方式中，过零检测电路500通过对其连接的第一引脚201的电压和参考电压进行比较，完成对交流电的过零点的检测，并输出检测结果至控制芯片100，使得控制芯片100可以根据过零时刻完成数据的发送。

在本可选实施方式中，过零检测电路500可以通过比较器来实现过零检测，例如，比较器的同相输入端(+)作为过零检测电路500的检测端连接第一引脚201，反相输入端(-)作为参考端502连接直流供电电源，比较器的输出端作为过零检测电路500的输出端503连接过零检测信号输入端104，据比较器的特性可知，如果同相输入大于反相，则输出高电平，否则输出低电平。由此，在反向输入端(-)输入的电压为固定值时，过零检测电路500可以通过比较器的同相输入端(+)的电压是否大于反相输入端(-)的固定电压(即比较器的输出端输出的是高电平还是低电平)，判断第一引脚201的输出的交流电是正向交流电还是反向交流电，以及通过比较器的输出端输出的电平在哪一时刻由高电平变化为低电平，或由低电平变化为高电平，实现交流电的过零时刻的检测。需要说明的是，过零检测电路500中配合比较器实现过零检测功能的其他外围电路的元器件可以按照需求进行选择，在此不再赘述。使用比较器作为过零检测电路500的主要器件，电路成本较低，易于实现。

以下针对本实施例提供的过零检测电路500进行示例说明，如图2所示，过零检测电路500包括一比较器U1、电阻R1、电阻R2、二极管D1、肖特基二极管D2、电阻R3、电容C1、电阻R4、电阻R5，电容C2。

比较器U1的同相输入端(+)与滞回电压调整电阻R1的第一端连接，R1的第二端分别与电阻R2的第一端，以及二极管钳位保护电路连接；电阻R2的第二端与第一引脚201连接；二极管钳位保护电路包括二极管D1以及稳压二极管D2，二极管D1的正极连接电阻R1的第二端，负极与公共端连接，稳压二极管D2的负极与二极管D2的正极连接，正极与二极管D1的负极连接，通过二极管钳位保护电路将R1的第二端的电压钳位在0.7V或-0.3V，从而避免输入电压过大带来的风险。

比较器U1的反相输入端(-)分别与分压电阻R4的第一端和分压电阻R5的第一端连接，电阻R4的第二端与直流供电电源VCC连接，电阻R5的第二端与参考端连接，滤波电容C2的第一端与电阻R5的第一端连接，第二端与电阻R5的第二端连接，通过R4和R5的分压，得到比较器U1的反相输入端(-)的输入电平。

比较器U1的输出端与同相输入端(+)之间连接有滞回电压调整电阻R3；比较器U1的电源端与直流供电电源VCC连接，滤波电容C1的第一端与直流电源VCC连接，C1的第二端连接公共端，比较器U1的接地端连接公共端。

在本可选实施方式中，第一引脚201输出的交流电经过电阻R2、R1和二极管钳位保护电路的钳位后，输入至比较器U1的同相输入端(+)，与反相输入端(-)输入的电压比较，比较器U1检测到交流电的过零点。通过本实施例提供的过零检测电路500检测交流电的过零点，电路结构简单且检测结果较为精准。

在本实施例的一个可选实施方式中，如图1所示，电力线载波通信装置还包括：整流电路600；整流电路600的第一输入端601连接第一引脚201，整流电路的第二输入端602连接变压器303的次级线圈的第二端子3035，整流电路600的输出端603输出直流供电电源，整流电路600用于为电力线载波通信装置提供直流供电电源。

在本可选实施方式中，整流电路600通过对其第一输入端601连接的第一引脚201和第二输入端602连接的变压器303次级线圈的第二端子3035之间的交流电进行整流，得到直流电进行输出，完成对电力线载波通信装置的直流供电，使得电力线载波通信装置无须连接外部直流电源即可获取直流电供其内部电路使用，电力线载波通信装置的使用更加便捷。

在本可选实施方式中，整流电路600可以通过二极管整流桥来实现将交流电转换为直流电的操作，例如，二极管整流桥的第一端作为整流电路600的第一输入端601连接第一引脚201，二极管整流桥的第二端作为整流电路600的第二输入端602连接变压器303的次级线圈的第二端子3035，二极管整流桥的输出端作为整流电路600的输出端输出直流供电电源。需要说明的是，整流电路600配合二极管整流桥实现过整流功能的其他外围电路的元器件可以按照需求进行选择，在此不再赘述。使用二极管整流桥作为整流电路600的主要元器件，电路成本较低，易于实现。

以下针对本实施例提供的整流电路600进行示例说明，如图2所示，整流电路600包括组成二极管整流桥的二极管D3-D6，电阻R6、电阻R7、电容C3、电容C4、电容C5、极性电容C6、稳压二极管D7、直流供电电源接口J1。

二极管整流桥的IA端连接降压电容C3的第一端，降压电容C3的第二端连接分压电阻R7的第一端，分压电阻R7的第二端连接第一引脚201，即二极管整流桥的IA端依次通过降压电容C3和分压电阻R7与第一引脚201连接，降压电容C3两端并联电阻R6，二极管整流桥的IB端连接变压器303的次级线圈的第二端子3035，二极管整流桥的输出端IC端连接直流供电电源接口J1，二极管整流桥的ID端连接公共端，二极管整流桥的IA端和IB端之间连接有续流电容C4，通过降压电容C3和C4降低整流电路600的电压，避免对元器件造成损害。

直流供电电源接口J1与滤波电容C5的第一端连接，滤波电容C5的第二端与公共端连接，极性电容C6的正极连接电容C5的第一端，负极连接电容C5的第二端，稳压二极管D7的正极连接电容C5的第一端，负极连接C5的第二端，电容C5、极性电容C6和稳压二极管D7分别用于滤波和稳压，提升整流电路输出电压的稳定性。

通过本可选实施方式提供的整流电路600，输出的直流电更加稳定可靠，更加适用于电力载波通信装置。

在本实施例的一个可选实施方式中，如图1所示，电力线载波通信装置还包括：接收电路700；控制芯片100，还包括：接收输入端104；接收电路700的第一接收端701连接变压器303的初级线圈的第三端子3036，接收电路700的第二接收端702连接变压器303的初级线圈的第四端子3037，接收电路700的输出端703连接接收输入端104，接收电路700用于通过载波通信端口400接收载波信号，并将载波信号转换为数字信号输出至控制芯片100。在本可选实施方式中，接收电路700通过变压器303的初级线圈接收载波信号，并将载波信号转换为数字信号进行输出，完成电力线中传输的数据的接收。

在本可选实施方式中，接收电路700可以通过比较器来实现电力载波信号的接收，例如，比较器的同相输入端(+)作为接收电路700的第一接收端701连接变压器303的初级线圈的第三端子3036，反相输入端(-)作为接收电路700的第二接收端702连接变压器303的初级线圈的第四端子3037，比较器的输出端作为接收电路700的输出端703连接接收输入端104。由此，在比较器的同相输入端(+)与反向输入端(-)输入的电压为相位相反的电压时，接收电路700可以通过比较器的同相输入端(+)的电压是否大于反相输入端(-)的固定电压(即比较器的输出端输出的是高电平还是低电平)，将电力线上传输的载波信号转换为数字信号。需要说明的是，接收电路700配合比较器实现过接收功能的其他外围电路的元器件可以按照需求进行选择，在此不再赘述。使用比较器作为接收电路700的主要器件，电路成本较低，易于实现。

以下针对本实施例提供的接收电路700进行示例说明，如图2所示，接收电路700包括比较器U2、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C7。

比较器U2的同相输入端(+)通过滞回电压调整电阻R8连接变压器303的初级线圈的第三端子3036，反相输入端(-)连接变压器303的初级线圈的第四端子3037，同相输入端(+)与输出端之间连接有滞回电压调整R11，比较器U2的电源端与直流电源VCC连接，滤波电容C7的第一端与直流电源VCC连接，滤波电容C7的第二端连接公共端，比较器U2的接地端连接公共端；

比较器U2的反相输入端(-)分别与电阻R9和电阻R10的第一端连接，电阻R9的第二端与直流VCC连接，电阻R10的第二端与公共端连接，电阻R9和R10为反相输入端(-)提供共模输入电平，提高比较器U2的灵敏度。

在本实施例的一个可选实施方式中，如图1所示，电力线载波通信装置还包括：受控负载电路800；控制芯片100，还包括：负载控制端105，用于产生负载控制信号；受控负载电路800，包括：第三驱动器件801和受控器件802；其中，第三驱动器件801的受控端8011连接负载控制端105，第三驱动器件801的第一导通端8012连接公共端，第三驱动器件801的第二导通端8013连接受控器件802的受控端8021，受控器件802的第一导通端8022和受控器件802的第二导通端8023串联在负载900与变压器303的次级线圈的第二端子3035之间，受控负载电路800用于接受控制芯片100的控制，断开或联通负载900与电力线之间的连接。

在本可选实施方式中，受控负载电路800中的第三驱动器件801在负载控制信号的驱动下导通或断开，若第三驱动器件801被控制芯片100的负载控制端105控制导通，则通过第二导通端8013输出导通信号，受控器件802的受控端8021在接收到导通信号时，受控器件802导通负载900与电力线之间的连接。使得完成通过控制芯片100的控制，导通或断开负载900与电力线之间的连接。

在本可选实施方式中，受控负载电路800中的第三驱动器件801可以包括NMOS管和三极管，受控器件802可以是三端双向可控硅，NMOS管接收负载控制信号，并在负载控制信号的驱动下导通，NMOS管输出端输出的信号控制三极管导通，三极管导通时输出导通信号至三端双向可控硅，三端双向可控硅在接收到导通信号时，导通负载900与电力线之间的连接。需要说明的是，受控负载电路800配合NMOS管、三极管、三端双向可控硅完成负载900与电力线之间连接的控制功能的其他外围电路的元器件可以按照需求进行选择，在此不再赘述。使用NMOS管、三极管、三端双向可控硅完成受控负载电路800对负载900与电力线之间连接的控制，电路成本较低，易于实现。

以下针对本实施例提供的受控负载电路800进行示例说明，如图2所示，受控负载电路800包括NMOS管Q3、三极管Q4、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、三端双向可控硅TR1、电容C8、极性电容C9和二极管D8。

NMOS管Q3的栅极(G)连接负载控制端105，Q3的源极(S)连接公共端，Q3的栅极(G)和源极(S)之间连接有偏置电阻R14，Q3的漏极(D)通过分压电阻R13连接三极管Q4的基极，三极管Q4的发射级连接极性电容C9的正极和二极管D8的负极，C9的负极连接变压器303的次级线圈的第二端子3035，二极管D8的正极连接电容C3的第一端，三极管Q4的基极和发射级之间连接偏置电阻R12，三极管Q4的集电极通过分压电阻R15连接双向可控硅TR1的门极(G)。当NMOS管Q3的栅极(G)接收到负载控制端105输出的导通信号时，Q3导通，三极管Q4的基极通过电阻R13对公共端导通，Q4的发射级电压高于基极电压，Q4导通，Q4的集电极通过分压电阻R15为双向可控硅TR1提供导通电压；当NMOS管Q3的栅极(G)没有接收到负载控制端105输出的导通信号时或者NMOS管Q3的栅极(G)接收到负载控制端105输出的断开信号时，Q3截止，三极管Q4的基极与发射级电压相同，Q4截止，Q4的集电极无法为双向可控硅TR1提供导通电压，为双向可控硅TR1提供断开电压。

双向可控硅TR1的第一主端子(T1)连接负载900的第一端，第二主端子(T2)连接变压器303的次级线圈的第二端子3035，第二主端子(T2)通过分压电阻R16连接三极管Q4的集电极，负载900的两端并联滤波电容C8。双向可控硅TR1在通过门极(G)接收到三极管Q4提供的导通电压时，双向可控硅TR1导通，进而导通负载900与电力线之间的连接，负载900接受供电，正常工作，双向可控硅TR1在通过门极(G)没有接收到三极管Q4提供的导通电压时，或者双向可控硅TR1在通过门极(G)接收到三极管Q4提供的断开电压时，双向可控硅TR1截止，进而断开负载900与电力线之间的连接，负载900没有供电，无法正常工作。

通过本实施例提供的电力线载波通信装置，变压器303的次级线圈与负载900串联连接，负载900工作时产生的高频干扰被变压器303的次级线圈隔离，防止高频干扰对载波通信的影响，保证了电力线载波通信的稳定性，提高了电力线载波通信的效率，且不在电路中额外增加抗干扰元器件，降低了产品制造成本和体积；本实施例进一步的提供了过零检测电路、整流电路、接收电路和/或受控负载电路，过零检测电路实现了过零检测功能，即为电力线载波通信装置提供精确的收发时刻，整流电路实现了整流功能，即为电力线载波通信装置提供了稳定的直流电源，接收电路实现了数据接收功能，受控负载电路实现了控制负载的功能，且以上电路涉及的各个电路结构简单，元器件成本较低，易于实现。

实施例2

为了实现电力线载波通信，基于上述实施例1中的电力线载波通信装置，本发明还提供一种电力线载波通信方法。

如图3所示的流程图，本实施例提供的电力线载波通信方法，包括：

步骤a：控制芯片按照预设规则生成驱动信号，将驱动信号发送至发送电路；

步骤b：发送电路接收驱动信号，根据驱动信号生成载波信号，并通过电力线接口进行输出。

通过本实施例提供的电力线载波通信方法，电力线载波通信装置中的控制芯片和发送电路分别完成生成驱动信号和根据驱动信号生成载波信号的操作，并通过电力线接口输出载波信号，即可以完成数据在电力线上的发送，通过电力线传输数据时，数据的传输更为便捷，噪声干扰更少，传输效率更高。

作为本实施例提供的一种可选实施方式，步骤a中控制芯片按照预设规则生成驱动信号，包括：电力线载波通信装置的过零检测电路检测电力线的过零点，生成过零检测信号发送至控制芯片；控制芯片接收第一过零检测信号，并根据第一过零检测信号确定驱动信号发送的起始时刻，在起始时刻发送驱动信号，其中，驱动信号至少包括预设格式的信号，起始时刻使得控制芯片在发送预设格式的信号时，接收到第一过零检测信号之后的一个过零检测信号。

在本可选实施方式中，控制芯片在接收到第一过零检测信号之后确定驱动信号发送的起始时刻，并在起始时刻发送包括预设格式的信号的驱动信号，确保驱动信号在电力线上传输时，是在特定的时刻传输的且具有特定格式，便于信号的接收端可以按照特定的预设规则来判断接收到的信号是否为标志了待接收信息的起始位的起始信息，从而可以高效完整的发送待发送信息，完成数据的传输。

作为本实施例提供的一种可选实施方式，本实施例的电力线载波通信方法，还包括以下步骤：电力线载波通信装置的接收电路接收电力线传输的载波信号，并将载波信号转换为数字信号发送至控制芯片；控制芯片接收数字信号，判断数字信号中是否包含符合预设格式的信号，如果数字信号中包含符合预设格式的信号且在接收预设格式的信号的期间接收到过零检测信号，则保存数字信号。

在本可选实施方式中，在接收电路接收到载波信号并转换为数字信号之后，控制芯片判断数字信号中是否包含符合预设格式的信号以及在接收该信号的期间是否接收到过零检测信号，可以判断是否接收到起始信息，若包含起始信息，则保存之后收到的信号，从而可以高效完整的接收待接收信息，完成数据的传输。

作为本实施例提供的一种可选实施方式，本实施例的电力线载波通信方法，还包括以下步骤：电力线载波通信装置的控制芯片生成负载控制信号，将负载控制信号发送至受控负载电路；受控负载电路接收负载控制信号，断开或联通负载与电力线之间的连接。

在本可选实施方式中，控制芯片还可以使用负载控制信号控制负载与电力线之间的连接，即控制负载的使用情况，无须为负载另外架设指令信号的传输路线或安装开关，提高了负载使用的便捷性。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (9)

1.一种电力线载波通信装置，其特征在于，包括：控制芯片、发送电路、电力线接口以及载波通信端口；其中：

控制芯片，包括：第一控制端和第二控制端，用于产生驱动信号；

电力线接口，包括：第一引脚和第二引脚，用于连接电力线的火线和零线；

发送电路，包括：第一驱动器件、第二驱动器件以及变压器，其中，所述第一驱动器件的受控端连接所述第一控制端，所述第二驱动器件的受控端连接所述第二控制端，所述第一驱动器件的第一导通端与所述第二驱动器件的第一导通端连接公共端，所述第一驱动器件的第二导通端连接所述变压器的初级线圈的第一端子，所述第二驱动器件的第二导通端连接所述变压器的初级线圈的第二端子，所述变压器的初级线圈的第一端子和第二端子之间引出中心抽头，所述中间抽头连接直流供电电源，所述变压器的次级线圈的第一端子连接所述第二引脚，所述变压器的次级线圈的第二端子通过负载连接所述第一引脚，所述发送电路用于接受所述控制芯片的控制，通过所述载波通信端口传输载波信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：过零检测电路；

所述控制芯片，还包括：过零检测信号输入端，用于接收过零检测信号；

所述过零检测电路的检测端连接所述第一引脚，所述过零检测电路的参考端连接直流供电电源，所述过零检测电路的输出端连接所述过零检测信号输入端，所述过零检测电路用于检测所述第一引脚传输的交流电的过零点，并输出所述过零检测信号。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：整流电路；

所述整流电路的第一输入端连接所述第一引脚，所述整流电路的第二输入端连接所述变压器的次级线圈的第二端子，所述整流电路的输出端输出所述直流供电电源，所述整流电路用于为所述电力线载波通信装置提供直流供电电源。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：接收电路；

所述控制芯片，还包括：接收输入端；

所述接收电路的第一接收端连接所述变压器的初级线圈的第三端子，所述接收电路的第二接收端连接所述变压器的初级线圈的第四端子，所述接收电路的输出端连接所述接收输入端，所述接收电路用于通过所述载波通信端口接收载波信号，并将所述载波信号转换为数字信号输出至所述控制芯片。

5.根据权利要求1或4所述的装置，其特征在于，还包括：受控负载电路；

所述控制芯片，还包括：负载控制端，用于产生负载控制信号；

所述受控负载电路，包括：第三驱动器件和受控器件；其中，所述第三驱动器件的受控端连接所述负载控制端，所述第三驱动器件的第一导通端连接所述公共端，所述第三驱动器件的第二导通端连接所述受控器件的受控端，所述受控器件的第一导通端和所述受控器件的第二导通端串联在所述负载与所述变压器的次级线圈的第二端子之间，所述受控负载电路用于接受所述控制芯片的控制，断开或联通所述负载与所述电力线之间的连接。

6.一种电力线载波通信方法，其特征在于，利用如上述权利要求1至5任一项所述的电力线载波通信装置进行通信，包括：

所述控制芯片按照预设规则生成所述驱动信号，将所述驱动信号发送至所述发送电路；

所述发送电路接收所述驱动信号，根据所述驱动信号生成所述载波信号，并通过所述电力线接口进行输出。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制芯片按照预设规则生成所述驱动信号包括：

所述过零检测电路检测所述电力线的过零点，生成过零检测信号发送至所述控制芯片；

所述控制芯片接收第一过零检测信号，并根据所述第一过零检测信号确定所述驱动信号发送的起始时刻，在所述起始时刻发送所述驱动信号，其中，所述驱动信号至少包括预设格式的信号，所述起始时刻使得所述控制芯片在发送所述预设格式的信号时，接收到第一过零检测信号之后的一个过零检测信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

所述接收电路接收所述电力线传输的载波信号，并将所述载波信号转换为数字信号发送至所述控制芯片；

所述控制芯片接收所述数字信号，判断所述数字信号中是否包含符合预设格式的信号，如果所述数字信号中包含符合预设格式的信号且在接收所述预设格式的信号的期间接收到过零检测信号，则保存所述数字信号。

9.根据权利要求6或8所述的方法，其特征在于，还包括：

所述控制芯片生成所述负载控制信号，将所述负载控制信号发送至受控负载电路；

所述受控负载电路接收所述负载控制信号，断开或联通所述负载与所述电力线之间的连接。

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