CN204190763U - 双绞线上传输直流电源的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双绞线上传输直流电源的装置，装置包括：发送模块，发送模块包括控制端接口和控制端电源转换器；第一连接器，第一连接器的一端与发送模块相连；双绞线，双绞线的一端与第一连接器的另一端相连；第二连接器，第二连接器的一端与双绞线的另一端相连；以及接收模块，接收模块与第二连接器的另一端相连，接收模块包括采集端接口和采集端电源转换器。本实用新型实施例的双绞线上传输直流电源的装置，将高频信号与直流电源耦合在同一对双绞线上传输，减少了一对独立的电源传输线路，从而大大降低了成本，当布线距离越长时，成本优势越明显。

Description

双绞线上传输直流电源的装置

技术领域

本实用新型涉及信号传输技术领域，尤其涉及一种双绞线上传输直流电源的装置。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，社会信息总量呈几何级数增长。在多媒体应用中，高清视频、高保真音乐能提升人们的视觉和听觉享受，因此应用越来越广泛，这也为高速数据的传输带来了挑战。传统的信号传输介质为双绞线、光纤和空气(电磁波)，双绞线传输是其中最具成本优势的传输方式，人们对双绞线的使用已经有数百年历史，双绞线作为信号传输媒介，其传输速率一直在不断提高，而使用差分信号进行串行传输可以降低电磁辐射和避免受到电磁干扰，在远距离传输中具有显著优势，因此高速信号传输通常使用差分信号进行传输。在许多应用领域中，需要将信号从采集器件传送到控制器上，例如传感器采集音视频信号给处理器进行处理，通常的做法是使用独立的电源线为信号采集模块提供工作电流，但是这样会增加线路成本和布线复杂度。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种双绞线上传输直流电源的装置，该装置将高频信号与直流电源耦合在同一对双绞线上传输，减少了一对独立的电源传输线路，从而大大降低了成本，当布线距离越长时，成本优势越明显。

为了实现上述目的，本实用新型实施例的双绞线上传输直流电源的装置，包括：发送模块，所述发送模块包括控制端接口和控制端电源转换器；第一连接器，所述第一连接器的一端与所述发送模块相连；双绞线，所述双绞线的一端与所述第一连接器的另一端相连；第二连接器，所述第二连接器的一端与所述双绞线的另一端相连；以及接收模块，所述接收模块与所述第二连接器的另一端相连，所述接收模块包括采集端接口和采集端电源转换器。

根据本实用新型实施例的双绞线上传输直流电源的装置，将高频信号与直流电源耦合在同一对双绞线上传输，减少了一对独立的电源传输线路，从而大大降低了成本，当布线距离越长时，成本优势越明显。

在本实用新型的一个实施例中，所述双绞线为屏蔽双绞线，所述第一连接器和所述第二连接器包括第一至第四端口。

在本实用新型的一个实施例中，所述发送模块还包括：与所述控制端接口相连的信号耦合器；与所述信号耦合器相连的信号滤波器，所述信号滤波器与所述第一连接器的第二至第三端口相连；与所述信号滤波器相连的电源耦合器，所述电源耦合器的第一端和第二端与所述第一连接器的第二至第三端口相连；电源滤波器，所述电源滤波器的第一端与所述第一连接器的第四端口相连，所述电源滤波器的第二端和第三端与所述控制端电源转换器相连，所述电源滤波器的第四端与所述电源耦合器的第三端相连。

在本实用新型的一个实施例中，其中，所述信号耦合器包括第一电容和第二电容，所述第一电容的一端与所述控制端接口的第一端相连，所述第二电容的一端与所述控制端接口的第二端相连；所述信号滤波器包括第一共模电感和第二共模电感，所述第一共模电感的一端与所述第一电容的另一端相连，所述第一共模电感的另一端与所述第一连接器的第二端口相连，所述第二共模电感的一端与所述第二电容的另一端相连，所述第二共模电感的另一端与所述第一连接器的第三端口相连；所述电源耦合器包括第一电感和第二电感，所述第一电感的一端与所述第一连接器的第二端口相连，所述第二电感的一端与所述第一连接器的第三端口相连，所述第一电感和第二电感的另一端均相连；所述电源滤波器包括第三电容、第四电容和第一磁珠，所述第一磁珠的一端与所述第一电感的另一端相连，所述第一磁珠的另一端与所述控制端电源转换器的第一端相连，所述控制端电源转换器的第二端与所述第一连接器的第四端口相连，所述第三电容的一端与所述控制端电源转换器的第一端相连，所述第三电容的另一端与所述第一连接器的第四端口相连，所述第四电容的一端与所述第一电感的另一端相连，所述第四电容的另一端与所述第一连接器的第四端口相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述接收模块还包括：与所述采集端接口相连的信号耦合器；与所述信号耦合器相连的信号滤波器，所述信号滤波器与所述第二连接器的第二至第三端口相连；与所述信号滤波器相连的电源耦合器，所述电源耦合器的第一端和第二端与所述第二连接器的第二至第三端口相连；电源滤波器，所述电源滤波器的第一端与所述第二连接器的第四端口相连，所述电源滤波器的第二端和第三端与所述采集端电源转换器相连，所述电源滤波器的第四端与所述电源耦合器的第三端相连。

在本实用新型的一个实施例中，其中，所述信号耦合器包括第五电容和第六电容，所述第五电容的一端与所述采集端接口的第一端相连，所述第六电容的一端与所述采集端接口的第二端相连；所述信号滤波器包括第三共模电感和第四共模电感，所述第三共模电感的一端与所述第五电容的另一端相连，所述第三共模电感的另一端与所述第二连接器的第二端口相连，所述第四共模电感的一端与所述第六电容的另一端相连，所述第四共模电感的另一端与所述第二连接器的第三端口相连；所述电源耦合器包括第三电感和第四电感，所述第三电感的一端与所述第二连接器的第二端口相连，所述第四电感的一端与所述第二连接器的第三端口相连，所述第三电感和第四电感的另一端均相连；所述电源滤波器包括第七电容、第八电容和第二磁珠，所述第二磁珠的一端与所述第三电感的另一端相连，所述第二磁珠的另一端与所述采集端电源转换器的第一端相连，所述采集端电源转换器的第二端与所述第二连接器的第四端口相连，所述第七电容的一端与所述采集端电源转换器的第一端相连，所述第七电容的另一端与所述第二连接器的第四端口相连，所述第八电容的一端与所述第三电感的另一端相连，所述第八电容的另一端与所述第二连接器的第四端口相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述双绞线为非屏蔽双绞线，所述第一连接器和第二连接器包括第五至第六端口。

在本实用新型的一个实施例中，所述发送模块还包括：与所述控制端接口相连的信号耦合器；与所述信号耦合器相连的信号滤波器，所述信号滤波器与所述第一连接器的第五至第六端口相连；与所述信号滤波器相连的电源耦合器，所述电源耦合器的第一端和第二端与所述第一连接器的第五至第六端口相连；电源滤波器，所述电源滤波器的第一端与所述电源耦合器的第四端相连、所述电源滤波器的第四端与所述电源耦合器的第三端相连，所述电源滤波器的第二端和第三端与所述控制端电源转换器相连。

在本实用新型的一个实施例中，其中，所述信号耦合器包括第一电容和第二电容，所述第一电容的一端与所述控制端接口的第一端相连，所述第二电容的一端与所述控制端接口的第二端相连；所述信号滤波器包括第一共模电感和第二共模电感，所述第一共模电感的一端与所述第一电容的另一端相连，所述第一共模电感的另一端与所述第一连接器的第五端口相连，所述第二共模电感的一端与所述第二电容的另一端相连，所述第二共模电感的另一端与所述第一连接器的第六端口相连；所述电源耦合器，包括第一电感和第二电感，所述第一电感的一端与所述第一连接器的第五端口相连，所述第二电感的一端与所述第一连接器的第六端口相连；所述电源滤波器，包括第三电容、第四电容和第一磁珠，所述第一磁珠的一端与所述第二电感的另一端相连，所述第一磁珠的另一端与所述控制端电源转换器的第一端相连，所述第三电容的一端与所述控制端电源转换器的第一端相连，所述第三电容的另一端与所述控制端电源转换器的第二端相连，所述第四电容的一端与所述第二电感的另一端相连，所述第四电容的另一端与所述第一电感的另一端相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述接收模块还包括：与所述采集端接口相连的信号耦合器；与所述信号耦合器相连的信号滤波器，所述信号滤波器与所述第二连接器的第五至第六端口相连；与所述信号滤波器相连的电源耦合器，所述电源耦合器的第一端和第二端与所述第二连接器的第五至第六端口相连；电源滤波器，所述电源滤波器的第一端与所述电源耦合器的第三端相连，所述电源滤波器的第二端与所述电源耦合器的第四端相连，所述电源滤波器的第三端和第四端与所述采集端电源转换器相连。

在本实用新型的一个实施例中，其中，所述信号耦合器包括第五电容和第六电容，所述第五电容的一端与所述采集端接口的第一端相连，所述第六电容的一端与所述采集端接口的第二端相连；所述信号滤波器包括第三共模电感和第四共模电感，所述第三共模电感的一端与所述第五电容的另一端相连，所述第三共模电感的另一端与所述第二连接器的第五端口相连，所述第四共模电感的一端与所述第六电容的另一端相连，所述第四共模电感的另一端与所述第二连接器的第六端口相连；所述电源耦合器包括第三电感和第四电感，所述第三电感的一端与所述第二连接器的第五端口相连，所述第四电感的一端与所述第二连接器的第六端口相连；所述电源滤波器包括第七电容、第八电容和第二磁珠，所述第二磁珠的一端与所述第四电感的另一端相连，所述第二磁珠的另一端与所述采集端电源转换器的第一端相连，所述第七电容的一端与所述采集端电源转换器的第一端相连，所述第七电容的另一端与所述采集端电源转换器的第二端相连，所述第八电容的一端与所述第四电感的另一端相连，所述第八电容的另一端与所述第三电感的另一端相连。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的双绞线上传输直流电源的装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的双绞线上传输直流电源的装置的结构示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的双绞线上传输直流电源的装置的电路示意图；

图4是根据本实用新型另一个实施例的双绞线上传输直流电源的装置的结构示意图；

图5是根据本实用新型另一个实施例的双绞线上传输直流电源的装置的电路示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

图1是根据本实用新型一个实施例的双绞线上传输直流电源的装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例的双绞线上传输直流电源的装置，包括：发送模块100、第一连接器200、双绞线300、第二连接器400和接收模块500。

其中，发送模块100包括控制端接口110和控制端电源转换器120；第一连接器200的一端与发送模块100相连；双绞线300的一端与第一连接器200的另一端相连；第二连接器400的一端与双绞线300的另一端相连；以及接收模块500与第二连接器400的另一端相连，接收模块500包括采集端接口510和采集端电源转换器520。

具体地，在本实用新型的实施例中，发送端(即发送模块100所在的一端)的信号驱动器(信号驱动器的作用是产生能够在双绞线300上传输的低压差分信号)产生的差分信号依次通过控制端接口120、信号耦合器130和信号滤波器140，经由双绞线300到接收端(即接收模块500所在的一端)后，依次通过信号滤波器540和信号耦合器530之后，经采集端接口510到达信号接收器。在双工工作方式中，控制端将控制信号通过控制端发送器发送给信号采集端的接收器，采集端发送器将采集到的数据传输给控制端接收器。

在本实用新型的实施例中，根据使用的双绞线为屏蔽双绞线(STP)或非屏蔽双绞线(UTP)，直流电流的传送方式有两种，其一是由控制端电压转换器输出的源电流通过电源滤波器后由两个电源耦合器分成两个支路，分别流经两根信号线，在信号采集端两个支路电流通过信号耦合器后汇聚成一路，经过电源滤波器后供给信号采集端的电压转换器为负载供电，板对板(Board to Board)连接的两个板端通过屏蔽双绞线的金属编织屏蔽层共地连接，作为电源回流路径。其二是由控制端电压转换器输出的源电流分别通过电源滤波器和电源耦合器后流经双绞电缆信号线中的其中一支，在信号采集端分别经过电源耦合器和电源滤波器后作为负载供电，返回电流通过受电端的电源滤波器和电源耦合器后经由双绞电缆信号线中的另一支回到供电端，通过供电端的电源耦合器和电源滤波器后回到源端。

下面分别对双绞线300为屏蔽双绞线(STP，Shielded Twisted Pair)和非屏蔽双绞线(UTP，Unshielded Twisted Pair)时，双绞线上传输直流电源的装置的结构及其内部连接方式进行详细说明。

在本实用新型的一个实施例中，双绞线300为屏蔽双绞线，第一连接器200和第二连接器400均包括第一至第四端口。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，发送模块100还包括：与控制端接口110相连的信号耦合器130；与信号耦合器130相连的信号滤波器140，信号滤波器140与第一连接器200的第二至第三端口相连；与信号滤波器140相连的电源耦合器150，电源耦合器150的第一端和第二端与第一连接器200的第二至第三端口相连；电源滤波器160，电源滤波器160的第一端与第一连接器200的第四端口相连，电源滤波器160的第二端和第三端与控制端电源转换器120相连，电源滤波器160的第四端与电源耦合器150的第三端相连。其中，如图2所示，第一连接器200的端口按照从上到下的顺序依次为第一端口、第二端口、第三端口和第四端口。

图3为上述实施例对应的双绞线上传输直流电源的装置的电路示意图。

如图3所示，其中，信号耦合器130包括第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1的一端与控制端接口110的第一端相连，第二电容C2的一端与控制端接口110的第二端相连。

信号滤波器140包括第一共模电感L01和第二共模电感L02，第一共模电感L01的一端与第一电容C1的另一端相连，第一共模电感L01的另一端与第一连接器200的第二端口相连，第二共模电感L02的一端与第二电容C2的另一端相连，第二共模电感L02的另一端与第一连接器200的第三端口相连。

电源耦合器150包括第一电感L1和第二电感L2，第一电感L1的一端与第一连接器200的第二端口相连，第二电感L2的一端与第一连接器200的第三端口相连，第一电感L1和第二电感L2的另一端均相连。

电源滤波器160包括第三电容C3、第四电容C4和第一磁珠L3，第一磁珠L3的一端与第一电感L1的另一端相连，第一磁珠L3的另一端与控制端电源转换器120的第一端相连，控制端电源转换器120的第二端与第一连接器200的第四端口相连，第三电容C3的一端与控制端电源转换器120的第一端相连，第三电容C3的另一端与第一连接器200的第四端口相连，第四电容C4的一端与第一电感L1的另一端相连，第四电容C4的另一端与第一连接器200的第四端口相连。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，接收模块500还包括：与采集端接口510相连的信号耦合器530；与信号耦合器530相连的信号滤波器540，信号滤波器540与第二连接器400的第二至第三端口相连；与信号滤波器540相连的电源耦合器550，电源耦合器550的第一端和第二端与第二连接器400的第二至第三端口相连；电源滤波器560，电源滤波器560的第一端与第二连接器400的第四端口相连，电源滤波器560的第二端和第三端与采集端电源转换器520相连，电源滤波器560的第四端与电源耦合器550的第三端相连。第二连接器400的端口按照从上到下的顺序依次为第一端口、第二端口、第三端口和第四端口。

具体地，如图3所示，其中，信号耦合器530包括第五电容C5和第六电容C6，第五电容C5的一端与采集端接口540的第一端相连，第六电容C6的一端与采集端接口540的第二端相连。

信号滤波器540包括第三共模电感L03和第四共模电感L04，第三共模电感L03的一端与第五电容C5的另一端相连，第三共模电感L03的另一端与第二连接器400的第二端口相连，第四共模电感L04的一端与第六电容C6的另一端相连，第四共模电感L04的另一端与第二连接器400的第三端口相连。

电源耦合器550包括第三电感L4和第四电感L5，第三电感L4的一端与第二连接器400的第二端口相连，第四电感L5的一端与第二连接器400的第三端口相连，第三电感L4和第四电感L5的另一端均相连。

电源滤波器560包括第七电容C7、第八电容C8和第二磁珠L6，第二磁珠L6的一端与第三电感L4的另一端相连，第二磁珠L6的另一端与采集端电源转换器520的第一端相连，采集端电源转换器520的第二端与第二连接器400的第四端口相连，第七电容C7的一端与采集端电源转换器520的第一端相连，第七电容C7的另一端与第二连接器400的第四端口相连，第八电容C8的一端与第三电感L4的另一端相连，第八电容C8的另一端与第二连接器400的第四端口相连。

在本实用新型的实施例中，双绞线300为屏蔽双绞线，例如，可以是金属编织屏蔽双绞电缆，使用屏蔽双绞线传输信号与直流电源时，在双绞线300中，高速差分信号与电源电流的流向一致。

在本实用新型中，控制端接口110，位于ISO/OSI参考模型中的物理层，定义了差分信号的电压摆幅、差分阻抗、传输速率、传输距离等特性，一对高速差分信号的传输速率可达到百Mbps甚至1Gbps以上，为减小信号反射，差分信号阻抗与双绞线300的特性阻抗保持一致，例如，一般为100欧姆。

控制端电源转换器120，一般采用开关式电压调整器，为采集端器件提供恒定的供电电压和随负载变化的供电电流，其特点是工作效率高，输入电压范围较宽。

信号耦合器130、信号耦合器530，其作用是隔离直流偏置电压(DC Bias)和直流电流，为高速差分信号提供交流耦合。通常可采用小尺寸，低ESR(Equivalent Series Resistance，等效串连电阻)的多层陶瓷电容作为信号耦合器，由于陶瓷电容的介电常数受偏压影响，为保证工作可靠性，需要根据传输的电源电压选择合适耐压值的电容；当应用环境有防雷要求时可采用隔离线圈作为信号耦合器。

电源耦合器150、电源耦合器550，电源耦合器的作用是直流耦合，具有较小的低频阻抗和较大的高频阻抗，恒压直流电流和低频信号可以通过，而对高频信号则呈现出较高阻抗，通常要求在高速差分信号工作频率范围内该阻抗至少在1000欧姆以上。可使用定制的差模扼流电感作为电源耦合器，一般应用时可以使用普通高频电感代替，当高速信号工作频率范围较宽时，可使用多个电感串联的方式提供更宽频率范围的扼流作用。

信号滤波器140、信号滤波器540，空间中的各种电磁辐射易在双绞电缆上耦合共模噪声，采用图2所示的传输方法时，由于电路具有对称性，电源噪声会以共模噪声的形式传递到接收端，使用共模电感(L01、L02、L03、L04)作为信号滤波器以抑制共模噪声。

电源滤波器160、电源滤波器560，可以采用高频阻抗较大的磁珠和电容构成的噪声抑制器。电源线路中含有纹波、开关噪声和数字噪声等，磁珠具有良好的高频抑制效果，电容可用于减小纹波和低频噪声。

采集端接口510，用于接收控制端的控制信号以及发送采集到的数据。

采集端电源转换器520，可以使用开关式电压调整器或者低压差线性稳压器。

连接器(第一连接器200、第二连接器400)，用于连接板端与传输电缆，即连接器通过双绞线300将发送模块100和接收模块500连接起来。

在本实用新型的实施例中，信号接口产生的高速差分信号分别通过信号耦合器和信号滤波器，而供电设备产生的电源电流分别通过电源滤波器和电源耦合器，之后二者合二为一，流经同一对双绞电缆。

在本实用新型的实施例中，在采集端，电源电流与高速信号分支处使用星形连接，其中一支，高速差分信号通过信号滤波器和信号耦合器流向接收端，而电源电流被阻隔；另一支路，电源电流通过电源耦合器和电源滤波器流向采集端电源转换器520，作为负载供电电流。

在本实用新型的实施例中，采用金属编织屏蔽双绞电缆(即屏蔽双绞线)时，两根差分信号线同时传输电源进给(Power Feed)电流，金属编制屏蔽层用于传输电源返回(PowerReturn)电流；采用非屏蔽双绞电缆(即非屏蔽双绞线)时，差分信号线中的一支用于传输电源进给电流，差分信号的另一支用于传输电源返回电流。

在本实用新型的另一个实施例中，双绞线为非屏蔽双绞线，第一连接器200和第二连接器400包括第五至第六端口。

在本实用新型的实施例中，双绞线300为非屏蔽双绞线，使用非屏蔽双绞线传输信号与直流电源时，差分信号与电源电流的流向相反。

在本实用新型的另一个实施例中，如图4所示，发送模块100还包括：与控制端接口110相连的信号耦合器130；与信号耦合器130相连的信号滤波器140，信号滤波器140与第一连接器200的第五至第六端口相连；与信号滤波器140相连的电源耦合器150，电源耦合器150的第一端和第二端与第一连接器200的第五至第六端口相连；电源滤波器160，电源滤波器160的第一端与电源耦合器150的第四端相连、电源滤波器160的第四端与电源耦合器150的第三端相连，电源滤波器160的第二端和第三端与控制端电源转换器120相连。

图5为上述实施例对应的双绞线上传输直流电源的装置的电路示意图。

如图5所示，其中，信号耦合器130包括第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1的一端与控制端接口110的第一端相连，第二电容C2的一端与控制端接口110的第二端相连。

信号滤波器140包括第一共模电感L01和第二共模电感L02，第一共模电感L01的一端与第一电容C1的另一端相连，第一共模电感L01的另一端与第一连接器200的第五端口相连，第二共模电感L02的一端与第二电容C2的另一端相连，第二共模电感L02的另一端与第一连接器200的第六端口相连。

电源耦合器150，包括第一电感L1和第二电感L2，第一电感L1的一端与第一连接器200的第五端口相连，第二电感L2的一端与第一连接器200的第六端口相连。

电源滤波器160，包括第三电容C3、第四电容C4和第一磁珠L3，第一磁珠L3的一端与第二电感L2的另一端相连，第一磁珠L3的另一端与控制端电源转换器120的第一端相连，第三电容C3的一端与控制端电源转换器120的第一端相连，第三电容C3的另一端与控制端电源转换器120的第二端相连，第四电容C4的一端与第二电感L2的另一端相连，第四电容C4的另一端与第一电感的L1另一端相连。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，接收模块500还包括：与采集端接口510相连的信号耦合器530；与信号耦合器530相连的信号滤波器540，信号滤波器540与第二连接器400的第五至第六端口相连；与信号滤波器540相连的电源耦合器550，电源耦合器550的第一端和第二端与第二连接器400的第五至第六端口相连；电源滤波器560，电源滤波器560的第一端与电源耦合器550的第三端相连，电源滤波器560的第二端与电源耦合器550的第四端相连，电源滤波器560的第三端和第四端与采集端电源转换器520相连。

具体地，如图5所示，信号耦合器530包括第五电容C5和第六电容C6，第五电容C5的一端与采集端接口510的第一端相连，第六电容C6的一端与采集端接口510的第二端相连。

信号滤波器540包括第三共模电感L03和第四共模电感L04，第三共模电感L03的一端与第五电容C5的另一端相连，第三共模电感L03的另一端与第二连接器400的第五端口相连，第四共模电感L04的一端与第六电容C6的另一端相连，第四共模电感L04的另一端与第二连接器400的第六端口相连。

电源耦合器550包括第三电感L4和第四电感L5，第三电感L4的一端与第二连接器400的第五端口相连，第四电感L5的一端与第二连接器400的第六端口相连。

电源滤波器560包括第七电容C7、第八电容C8和第二磁珠L6，第二磁珠L6的一端与第四电感L5的另一端相连，第二磁珠L6的另一端与采集端电源转换器520的第一端相连，第七电容C7的一端与采集端电源转换器520的第一端相连，第七电容C7的另一端与采集端电源转换器520的第二端相连，第八电容C8的一端与第四电感L5的另一端相连，第八电容C8的另一端与第三电感L4的另一端相连。

在前面所述的两种实施例(图2和图3所示的第一个实施例，图3和图4所示的第二个实施例)中，均使用电容器作为信号耦合器，使用普通高频电感作为电源耦合器，信号滤波器为共模电感，电源滤波器由磁珠和多个电容组成，不同点在于，相比于第二个实施例，第一个实施例具有更好的信噪比。

本实用新型实施例的双绞线上传输直流电源的装置，将高频信号与直流电源耦合在同一对双绞线上传输，减少了一对独立的电源传输线路，从而大大降低了成本，当布线距离越长时，成本优势越明显。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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实用新型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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种双绞线上传输直流电源的装置，其特征在于，包括：

发送模块，所述发送模块包括控制端接口和控制端电源转换器；

第一连接器，所述第一连接器的一端与所述发送模块相连；

双绞线，所述双绞线的一端与所述第一连接器的另一端相连；

第二连接器，所述第二连接器的一端与所述双绞线的另一端相连；以及

接收模块，所述接收模块与所述第二连接器的另一端相连，所述接收模块包括采集端接口和采集端电源转换器。

2.如权利要求1所述的双绞线上传输直流电源的装置，其特征在于，所述双绞线为屏蔽双绞线，所述第一连接器和所述第二连接器包括第一至第四端口。

3.如权利要求2所述的双绞线上传输直流电源的装置，其特征在于，所述发送模块还包括：

与所述控制端接口相连的信号耦合器；

与所述信号耦合器相连的信号滤波器，所述信号滤波器与所述第一连接器的第二至第三端口相连；

与所述信号滤波器相连的电源耦合器，所述电源耦合器的第一端和第二端与所述第一连接器的第二至第三端口相连；

电源滤波器，所述电源滤波器的第一端与所述第一连接器的第四端口相连，所述电源滤波器的第二端和第三端与所述控制端电源转换器相连，所述电源滤波器的第四端与所述电源耦合器的第三端相连。

4.如权利要求3所述的双绞线上传输直流电源的装置，其特征在于，其中，

所述信号耦合器包括第一电容和第二电容，所述第一电容的一端与所述控制端接口的第一端相连，所述第二电容的一端与所述控制端接口的第二端相连；

所述信号滤波器包括第一共模电感和第二共模电感，所述第一共模电感的一端与所述第一电容的另一端相连，所述第一共模电感的另一端与所述第一连接器的第二端口相连，所述第二共模电感的一端与所述第二电容的另一端相连，所述第二共模电感的另一端与所述第一连接器的第三端口相连；

所述电源耦合器包括第一电感和第二电感，所述第一电感的一端与所述第一连接器的第二端口相连，所述第二电感的一端与所述第一连接器的第三端口相连，所述第一电感和第二电感的另一端均相连；

所述电源滤波器包括第三电容、第四电容和第一磁珠，所述第一磁珠的一端与所述第一电感的另一端相连，所述第一磁珠的另一端与所述控制端电源转换器的第一端相连，所述控制端电源转换器的第二端与所述第一连接器的第四端口相连，所述第三电容的一端与所述控制端电源转换器的第一端相连，所述第三电容的另一端与所述第一连接器的第四端口相连，所述第四电容的一端与所述第一电感的另一端相连，所述第四电容的另一端与所述第一连接器的第四端口相连。

5.如权利要求2所述的双绞线上传输直流电源的装置，其特征在于，所述接收模块还包括：

与所述采集端接口相连的信号耦合器；

与所述信号耦合器相连的信号滤波器，所述信号滤波器与所述第二连接器的第二至第三端口相连；

与所述信号滤波器相连的电源耦合器，所述电源耦合器的第一端和第二端与所述第二连接器的第二至第三端口相连；

电源滤波器，所述电源滤波器的第一端与所述第二连接器的第四端口相连，所述电源滤波器的第二端和第三端与所述采集端电源转换器相连，所述电源滤波器的第四端与所述电源耦合器的第三端相连。

6.如权利要求5所述的双绞线上传输直流电源的装置，其特征在于，其中，

所述信号耦合器包括第五电容和第六电容，所述第五电容的一端与所述采集端接口的第一端相连，所述第六电容的一端与所述采集端接口的第二端相连；

所述信号滤波器包括第三共模电感和第四共模电感，所述第三共模电感的一端与所述第五电容的另一端相连，所述第三共模电感的另一端与所述第二连接器的第二端口相连，所述第四共模电感的一端与所述第六电容的另一端相连，所述第四共模电感的另一端与所述第二连接器的第三端口相连；

所述电源耦合器包括第三电感和第四电感，所述第三电感的一端与所述第二连接器的第二端口相连，所述第四电感的一端与所述第二连接器的第三端口相连，所述第三电感和第四电感的另一端均相连；

所述电源滤波器包括第七电容、第八电容和第二磁珠，所述第二磁珠的一端与所述第三电感的另一端相连，所述第二磁珠的另一端与所述采集端电源转换器的第一端相连，所述采集端电源转换器的第二端与所述第二连接器的第四端口相连，所述第七电容的一端与所述采集端电源转换器的第一端相连，所述第七电容的另一端与所述第二连接器的第四端口相连，所述第八电容的一端与所述第三电感的另一端相连，所述第八电容的另一端与所述第二连接器的第四端口相连。

7.如权利要求1所述的双绞线上传输直流电源的装置，其特征在于，所述双绞线为非屏蔽双绞线，所述第一连接器和第二连接器包括第五至第六端口。

8.如权利要求7所述的双绞线上传输直流电源的装置，其特征在于，所述发送模块还包括：

与所述控制端接口相连的信号耦合器；

与所述信号耦合器相连的信号滤波器，所述信号滤波器与所述第一连接器的第五至第六端口相连；

与所述信号滤波器相连的电源耦合器，所述电源耦合器的第一端和第二端与所述第一连接器的第五至第六端口相连；

电源滤波器，所述电源滤波器的第一端与所述电源耦合器的第四端相连、所述电源滤波器的第四端与所述电源耦合器的第三端相连，所述电源滤波器的第二端和第三端与所述控制端电源转换器相连。

9.如权利要求8所述的双绞线上传输直流电源的装置，其特征在于，其中，

所述信号耦合器包括第一电容和第二电容，所述第一电容的一端与所述控制端接口的第一端相连，所述第二电容的一端与所述控制端接口的第二端相连；

所述信号滤波器包括第一共模电感和第二共模电感，所述第一共模电感的一端与所述第一电容的另一端相连，所述第一共模电感的另一端与所述第一连接器的第五端口相连，所述第二共模电感的一端与所述第二电容的另一端相连，所述第二共模电感的另一端与所述第一连接器的第六端口相连；

所述电源耦合器，包括第一电感和第二电感，所述第一电感的一端与所述第一连接器的第五端口相连，所述第二电感的一端与所述第一连接器的第六端口相连；

所述电源滤波器，包括第三电容、第四电容和第一磁珠，所述第一磁珠的一端与所述第二电感的另一端相连，所述第一磁珠的另一端与所述控制端电源转换器的第一端相连，所述第三电容的一端与所述控制端电源转换器的第一端相连，所述第三电容的另一端与所述控制端电源转换器的第二端相连，所述第四电容的一端与所述第二电感的另一端相连，所述第四电容的另一端与所述第一电感的另一端相连。

10.如权利要求7所述的双绞线上传输直流电源的装置，其特征在于，所述接收模块还包括：

与所述采集端接口相连的信号耦合器；

与所述信号耦合器相连的信号滤波器，所述信号滤波器与所述第二连接器的第五至第六端口相连；

与所述信号滤波器相连的电源耦合器，所述电源耦合器的第一端和第二端与所述第二连接器的第五至第六端口相连；

电源滤波器，所述电源滤波器的第一端与所述电源耦合器的第三端相连，所述电源滤波器的第二端与所述电源耦合器的第四端相连，所述电源滤波器的第三端和第四端与所述采集端电源转换器相连。

11.如权利要求10所述的双绞线上传输直流电源的装置，其特征在于，其中，

所述信号耦合器包括第五电容和第六电容，所述第五电容的一端与所述采集端接口的第一端相连，所述第六电容的一端与所述采集端接口的第二端相连；

所述信号滤波器包括第三共模电感和第四共模电感，所述第三共模电感的一端与所述第五电容的另一端相连，所述第三共模电感的另一端与所述第二连接器的第五端口相连，所述第四共模电感的一端与所述第六电容的另一端相连，所述第四共模电感的另一端与所述第二连接器的第六端口相连；

所述电源耦合器包括第三电感和第四电感，所述第三电感的一端与所述第二连接器的第五端口相连，所述第四电感的一端与所述第二连接器的第六端口相连；

所述电源滤波器包括第七电容、第八电容和第二磁珠，所述第二磁珠的一端与所述第四电感的另一端相连，所述第二磁珠的另一端与所述采集端电源转换器的第一端相连，所述第七电容的一端与所述采集端电源转换器的第一端相连，所述第七电容的另一端与所述采集端电源转换器的第二端相连，所述第八电容的一端与所述第四电感的另一端相连，所述第八电容的另一端与所述第三电感的另一端相连。