CN115664378A - 一种谐振切换电路及中压电力通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种谐振切换电路及中压电力通信系统，涉及电子电路领域。本申请所提供的谐振切换电路，包括至少两个串联谐振电路，多路选择器，控制器，其中多路选择器由多个通道电路构成，每个通道电路连接一个串联谐振电路，多路选择器连接馈网变压器的输出端，用于接收载波，然后通过控制器控制不同的通道电路的导通与关断，控制器根据该载波的频率选择对应的通道电路进行导通，从而使得该载波进入对应的串联谐振电路进行谐振匹配，与以往的技术相比，本方案采取多路选择器的方式控制不同频率的载波进入不同的串联谐振电路，从而进行谐振匹配，实现最大馈网功率输出，大幅度的提高中压通信设备的通信距离和过衰减能力。

Description

一种谐振切换电路及中压电力通信系统

技术领域

本申请涉及电子电路领域，特别是涉及一种谐振切换电路及中压电力通信系统。

背景技术

近年来，随着智能电网的发展，中压电力通信的应用越来越广泛，目前中压电力通信网采用的通信方式主要有有线通信技术和无线通信技术。当前中压电力线载波通信馈网主要依靠电容耦合器设备，其中关键器件为高压电容，容值一般在几纳法，对于低频载波传输有较大的衰减，同时馈网设备存在隔离变压器、熔断管等感性器件，对于高频载波同样存在较大的衰减。

针对于不同频段的衰减，需要进行对应的谐振，现有的技术中采取将馈网设备发送至谐振电路进行谐振匹配，但由于不同频率的载波需要对应不同的谐振匹配，一个谐振电路在对于不同频率的载波进行谐振匹配时，由于其本身的谐振参数固定，所以在参数偏差较大的载波谐振匹配时，效果不明显，因此无法实现最大馈网输出，适用性不高。

鉴于上述问题，寻找一种能保证同时针对于不同载波进行谐振匹配的谐振切换电路是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种谐振切换电路及中压电力通信系统，以便于解决由于不同频率的载波需要对应不同的谐振匹配，一个谐振电路在对于不同频率的载波进行谐振匹配时，由于其本身的谐振参数固定，所以在参数偏差较大的载波谐振匹配时，效果不明显，因此无法实现最大馈网输出，适用性不高的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供一种谐振切换电路，应用于中压电力线通信系统，包括：至少两个串联谐振电路，多路选择器，控制器；

所述多路选择器由多个通道电路构成，各所述通道电路之间并联，各所述通道电路的输入端连接所述馈网变压器的输出端，所述通道电路的输出端连接对应的所述串联谐振电路的输入端；

各所述串联谐振电路的输出端连接输出设备的输入端，且各所述串联谐振电路对应的频带不同；

所述控制器连接各所述多路选择器，用于控制各所述通道电路的导通与关断。

优选地，所述通道电路包括：第一控制开关，第二控制开关，第三控制开关，第四控制开关，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻；

所述第一控制开关的控制端连接控制器，所述第一控制开关的第一开关端接地，第二开关端连接所述第二控制开关的控制端；

所述第二控制开关的第一开关端连接电源，第二开关端连接所述第三控制开关的控制端；

所述第三控制开关的控制端连接所述第四控制开关的控制端，所述第三控制开关的第二开关端连接所述馈网变压器的输出端，第一开关端连接所述第四控制开关的第一开关端；

所述第四控制开关第二开关端连接所述串联谐振电路输入端；

所述第三控制开关的第二开关端连接其他通道电路的所述第三控制开关的第二开关端。

优选地，所述第二控制开关为PMOS管，所述第一控制开关，所述第三控制开关与所述第四控制开关均为NMOS管，所述控制端为所述NMOS管与所述PMOS管的栅极，所述第一开关端为所述NMOS管与所述PMOS管的源极，所述第二开关端为所述NMOS管与所述PMOS管的漏极。

优选地，所述通道电路还包括：第一电阻，第二电阻；

所述第一电阻的第一端连接所述第一控制开关的漏极，第二端连接所述电源；

所述第二电阻的第一端连接所述第三控制开关的栅极，第二端接所述第三控制开关的源极。

优选地，还包括：第三电阻，第四电阻；

所述第三电阻的第一端连接所述第二控制开关的漏极，第二端连接所述第三控制开关的栅极；

所述第四电阻的第一端连接所述第三控制开关的源极，第二端接地。

优选地，所述串联谐振电路包括：谐振电容，谐振电感；

所述谐振电容的第一端作为所述串联谐振电路的输入端，所述谐振电容的第二端作为所述串联谐振电路的输出端；

所述谐振电感的第一端连接所述谐振电容的第一端，所述谐振电容的第二端连接所述谐振电容的第二端。

为解决上述问题，本申请还提供一种中压电力线通信系统，包括上述的谐振切换电路。

本申请所提供的谐振切换电路，包括至少两个串联谐振电路，多路选择器，控制器，其中多路选择器由多个通道电路构成，每个通道电路连接一个串联谐振电路，多路选择器连接馈网变压器的输出端，用于接收载波，然后通过控制器控制不同的通道电路的导通与关断，控制器根据该载波的频率选择对应的通道电路进行导通，从而使得该载波进入对应的串联谐振电路进行谐振匹配，与以往的技术相比，本方案采取多路选择器的方式控制不同频率的载波进入不同的串联谐振电路，从而进行谐振匹配，实现最大馈网功率输出，大幅度的提高中压通信设备的通信距离和过衰减能力。

本申请提供的中压电力线通信系统，包含上述的谐振切换电路，有益效果同上，在此不进行赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种谐振切换电路的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种通道电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种谐振切换电路及中压电力通信系统，以便于解决由于不同频率的载波需要对应不同的谐振匹配，一个谐振电路在对于不同频率的载波进行谐振匹配时，由于其本身的谐振参数固定，所以在参数偏差较大的载波谐振匹配时，效果不明显，因此无法实现最大馈网输出，适用性不高的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

图1为本申请实施例提供的一种谐振切换电路的示意图，应用于中压电力线通信系统，包括：至少两个串联谐振电路3，多路选择器2，控制器1；

多路选择器2由多个通道电路4构成，各通道电路4之间并联，各通道电路4的输入端连接馈网变压器的输出端，通道电路4的输出端连接对应的串联谐振电路3的输入端；

各串联谐振电路3的输出端连接输出设备的输入端，且各串联谐振电路3对应的频带不同；

控制器1连接各多路选择器2，用于控制各通道电路4的导通与关断。

多路选择器2是数据选择器的别称。在多路数据传送过程中，能够根据需要将其中任意一路选出来的电路，叫做数据选择器，也称多路选择器2或多路开关。多路选择器2常见分类有4选1数据选择器、8选1数据选择器、16选1数据选择器等之分。多路选择器2还包括总线的多路选择,模拟信号的多路选择等,相应的器件也有不同的特性和使用方法，在本实施例中对于多路选择器2的类型不进行具体限定。

对于包含电容和电感及电阻元件的无源一端口网络，其端口可能呈现容性、感性及电阻性，当电路端口的电压U和电流I，出现同相位，电路呈电阻性时。称之为谐振现象，这样的电路，称之为谐振电路。谐振的实质是电容中的电场能与电感中的磁场能相互转换，此增彼减，完全补偿。电场能和磁场能的总和时刻保持不变，电源不必与电容或电感往返转换能量，只需供给电路中电阻所消耗的电能。在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中，电路两端的电压与其中电流相位一般是不同的。如果调节电路元件（L或C）的参数或电源频率，可以使它们相位相同，整个电路呈现为纯电阻性。电路达到这种状态称之为谐振。在谐振状态下，电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。研究谐振的目的就是要认识这种客观现象，并在科学和应用技术上充分利用谐振的特征，同时又要预防它所产生的危害。按电路联接的不同，有串联谐振和并联谐振两种。在本实施例中对于串联谐振电路3的具体结构不进行限定。

在本实施例中，对于控制器1的具体类型不进行限定，一般选择微控制单元(Microcontroller Unit，MCU) 作为控制器1，又称单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer )或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit，CPU)的频率与规格做适当缩减，并将周边接口，甚至驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

本申请所提供的谐振切换电路，包括至少两个串联谐振电路3，多路选择器2，控制器1，其中多路选择器2由多个通道电路4构成，每个通道电路4连接一个串联谐振电路3，多路选择器2连接馈网变压器的输出端，用于接收载波，在接收到载波后并通过控制器1控制不同的通道电路4的导通与关断，控制器1根据该载波的频率从选择对应的通道电路4进行导通，从而使得该载波进入对应的串联谐振电路3进行谐振匹配，其中，馈网变压器与控制器之间并不通过实体连接线连接，但可以具有无线连接的特性，但一般来说，馈网变压器与控制器同时以相当于并联的方式与多路选择器连接。与以往的技术相比，本方案中的采取多路选择器2的方式从而控制不同频率的载波进入不同的串联谐振电路3，从而进行谐振匹配，实现最大馈网功率输出，大幅度的提高中压通信设备的通信距离和过衰减能力。

上述实施例中对于多路选择器2的具体电路结构未进行限定，在此提供优选方案，图2为本申请实施例提供的一种通道电路的电路图，如图2所示，该电路包括：第一控制开关Q1，第二控制开关Q2，第三控制开关Q3，第四控制开关Q4；

第一控制开关Q1的控制端连接控制器1，第一控制开关Q1的第一开关端接地，第二开关端连接第二控制开关Q2的控制端；

第二控制开关Q2的第一开关端连接电源，第二开关端连接第三控制开关的控制端；

第三控制开关Q3的控制端连接第四控制开关的控制端，第三控制开关的第二开关端连接馈网变压器的输出端，第一开关端连接第四控制开关Q4的第一开关端；

第四控制开关Q4第二开关端连接串联谐振电路3输入端；

第三控制开关Q3的第二开关端连接其他通道电路4的第三控制开关Q3的第二开关端。

需要说明的是，在本实施例中对于第一控制开关Q1，第二控制开关Q2，第三控制开关Q3，第四控制开关Q4的具体开关类型不进行限定，可以是MOS管或者三极管等等，通过上述4个控制开关，则可以达到根据控制器1的控制命令控制该通道电路4导通或者关闭的功能，在接收到控制器1的控制命令后，先对第一控制开关Q1进行导通，随后第二控制开关Q2的控制端接收到控制指令后，则导通电源与第三控制开关Q3以及第四控制开关Q4的控制端，在第三控制开关Q3以及第四控制开关Q4的控制端接通电源后，则第三控制开关Q3以及第四控制开关Q4的开关端导通，从而通道电路4的干路导通，从而接收到馈网变压器的信号，并通过干路发送到串联谐振电路3中。

上述实施例中对于第一控制开关Q1，第二控制开关Q2，第三控制开关Q3，第四控制开关Q4的具体开关类型未进行限定，在此提供优选方案，第二控制开关Q2为PMOS管，第一控制开关Q1，第三控制开关Q3与第四控制开关Q4均为NMOS管，控制端为NMOS管与PMOS管的栅极，第一开关端为NMOS管与PMOS管的源极，第二开关端为NMOS管与PMOS管的漏极。

金属氧化物半导体场效应（Metal Oxide Semiconductor，MOS）晶体管，可分为N沟道与P沟道两大类， P沟道硅MOS场效应晶体管在N型硅衬底上有两个P+区，分别叫做源极和漏极，两极之间不通导，源极上加有足够的正电压(栅极接地)时，栅极下的N型硅表面呈现P型反型层，成为连接源极和漏极的沟道。改变栅压可以改变沟道中的空穴密度，从而改变沟道的电阻。这种MOS场效应晶体管称为P沟道增强型场效应晶体管。如果N型硅衬底表面不加栅压就已存在P型反型层沟道，加上适当的偏压，可使沟道的电阻增大或减小。这样的MOS场效应晶体管称为P沟道耗尽型场效应晶体管。统称为PMOS晶体管。

需要说明的是，本实施例中对于控制开关的具体类型进行了限定，通过采用MOS管作为控制开关，从而保证了电路的安全性能。

上述实施例中限定了控制开关为MOS管，考虑到需要对MOS管进行导通以及关断，在此提供优选方案，通道电路4还包括：第一电阻R1，第二电阻R2；

第一电阻R1的第一端连接第一控制开关Q1的漏极，第二端连接电源；其中，由第二控制开关Q2的第一开关端与第一电阻R1的第二端构成的公共端处连接电源，该电源的电压值不定，可以按照实施例应用场景确定，在此处不作限定。

第二电阻R2的第一端连接第三控制开关Q3的栅极，第二端接第三控制开关Q3的源极。

需要说明的是，在本实施例中对于第一电阻R1以及第二电阻R2的阻值不进行具体限定，加入第一电阻R1以及第二电阻R2从而保证MOS管的栅极以及源极之间电平相等，从而保证了MOS管的正常的导通以及关断。

考虑到电路的安全性，本实施例中提供优选方案，还包括：第三电阻R3，第四电阻R4；

第三电阻R3的第一端连接第二控制开关Q2的漏极，第二端连接第三控制开关Q3的栅极；

第四电阻R4的第一端连接第三控制开关Q3的源极，第二端接地。

通过在控制信号的地方加入保护电阻，从而防止电流过大导致的控制开关的损坏。

上述实施例中对于串联谐振电路3的具体类型未进行限定，在此提供优选方案，串联谐振电路3包括：谐振电容C，谐振电感L；

谐振电容C的第一端作为串联谐振电路3的输入端，谐振电容C的第二端作为串联谐振电路3的输出端；

谐振电感L的第一端连接谐振电容C的第一端，谐振电容C的第二端连接谐振电容C的第二端。

上述实施例中提及的串联谐振电路3通过采取单电容C以及单电感L的形势，从而构成最简单的串联谐振电路3，从而减小了成本。

为解决上述问题，本申请还提供一种中压电力线通信系统，包括上述的谐振切换电路。

由于中压电力线通信系统部分的实施例与谐振切换电路部分的实施例相互对应，因此中压电力线通信系统部分的实施例及其对应的有益效果请参见谐振切换电路部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

以上对本申请所提供的一种谐振切换电路及中压电力通信系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种谐振切换电路，其特征在于，应用于中压电力线通信系统，包括：至少两个串联谐振电路，多路选择器，控制器；

所述多路选择器由多个通道电路构成，各所述通道电路之间并联，各所述通道电路的输入端连接馈网变压器的输出端，所述通道电路的输出端连接对应的所述串联谐振电路的输入端；

各所述串联谐振电路的输出端连接输出设备的输入端，且各所述串联谐振电路对应的频带不同；

所述控制器连接所述多路选择器，用于控制各所述通道电路的导通与关断。

2.根据权利要求1所述的谐振切换电路，其特征在于，所述通道电路包括：第一控制开关，第二控制开关，第三控制开关，第四控制开关，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻；

所述第一控制开关的控制端连接控制器，所述第一控制开关的第一开关端接地，第二开关端连接所述第二控制开关的控制端；

所述第二控制开关的第一开关端连接电源，第二开关端连接所述第三控制开关的控制端；

所述第三控制开关的控制端连接所述第四控制开关的控制端，所述第三控制开关的第二开关端连接所述馈网变压器的输出端，第一开关端连接所述第四控制开关的第一开关端；

所述第四控制开关第二开关端连接所述串联谐振电路输入端；

所述第三控制开关的第二开关端连接其他通道电路的所述第三控制开关的第二开关端。

3.根据权利要求2所述的谐振切换电路，其特征在于，所述第二控制开关为PMOS管，所述第一控制开关，所述第三控制开关与所述第四控制开关均为NMOS管，所述控制端为所述NMOS管与所述PMOS管的栅极，所述第一开关端为所述NMOS管与所述PMOS管的源极，所述第二开关端为所述NMOS管与所述PMOS管的漏极。

4.根据权利要求3所述的谐振切换电路，其特征在于，所述通道电路还包括：第一电阻；

所述第一电阻的第一端连接所述第一控制开关的漏极，所述第一电阻的第二端连接所述电源，其中，所述电源位于由所述第二控制开关的第一开关端与所述第一电阻的第二端的公共端处。

5.根据权利要求3所述的谐振切换电路，其特征在于，所述通道电路还包括：第二电阻；

所述第二电阻的第一端连接所述第三控制开关的栅极，第二端接所述第三控制开关的源极。

6.根据权利要求4所述的谐振切换电路，其特征在于，还包括：第三电阻，第四电阻；

所述第三电阻的第一端连接所述第二控制开关的漏极，第二端连接所述第三控制开关的栅极；

所述第四电阻的第一端连接所述第三控制开关的源极，第二端接地。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的谐振切换电路，其特征在于，所述串联谐振电路包括：谐振电容，谐振电感；

所述谐振电容的第一端作为所述串联谐振电路的输入端，所述谐振电容的第二端作为所述串联谐振电路的输出端；

所述谐振电感的第一端连接所述谐振电容的第一端，所述谐振电容的第二端连接所述谐振电容的第二端。

8.一种中压电力线通信系统，其特征在于，包括权利要求1至7所述的谐振切换电路。

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