，当输出电流下降时调升功率放大模块Block2的电压，使输入功率维持在一个恒定值。
[0030]Block2功率放大器PA:将输入信号VIN功率放大为输出信号V0UT，PA可以为AB类功率放大器，也可以为开关方式的功率放大器。当PA为AB类放大器时，如PA具备增益调节功能，可在供电电压下降时，降低放大倍数，保证输出信号的线性，避免PA进入饱和状
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[0031]Block3信号耦合模块:负责将VOUT上的功率信号耦合到电力线上，Block3可以是各种常规的电力线信号耦合电路。
[0032]如图2所示，为本实用新型的一个具体电路图，实现了一个升降压式拓扑的恒定功率的电力线载波通信的线路驱动器。
[0033]电路包含三个功能模块，Blockl实现的是一个恒定输入功率的开关电源控制模块，Block2是一个由Blockl输出电压VDD_PA进行供电的功率放大模块，Block3是面向电力线的信号耦合电路。
[0034]Blockl包含一个功率MOS与电流探测单元Ul、一个供电电压VDD探测单元U2、一个误差放大单元U3、一个锯齿波发生单元U4、一个PffM比较器模块U5、一个模式控制单元U6、一个功率值设定电阻RO、两个续流二极管DO和D1、一个电感LO，一个输出滤波电容CO。
[0035]Blockl中，Ul探测功率MOS管Ml的电流，在其输出端输出一个与功率MOS电流Il成比例的电流，并将该电流加载到电阻R0，产生相应的反馈电压Vfb = K1*I1*R0，其中Kl为电流反馈的比例系数。具体实施中可采用如图3所示电路。
[0036]U2是供电电压探测电路，探测供电电压VDD的大小，产生一个与VDD成反比的电压VB，具体的实施中，可采用模拟除法电路，如图4所示，产生VB = (K2*Vref) /VDD，其中K2为除法器增益系数，Vref是参考基准电压。
[0037]将两个探测结果通过误差放大器U3，其中VB作为误差放大器的参考电压，Vfb作为误差放大器的反馈电压；误差放大器的放大结果与锯齿波产生电路U4产生的锯齿波信号，送入PffM比较器U5产生出PffM控制信号，该PffM信号再由模式控制电路对功率MOS进行驱动。
[0038]模式控制单元U6的功能是判决电路该工作与降压模式或者升压模式。当输出电压大于设定阈值，且Vfb〈VB，则电路会切换至升压模式，否则工作于降压模式。
[0039]本实施例中，采用的是升降压式恒功率输入结构。功率PMOS管Ml的漏端连接续流二极管DO阴极和电感LO，DO的阴极接地，功率NMOS管MO的漏断连接电感LO的另一端和续流二极管Dl阳极，Dl阴极再连接输出滤波电容CO，产生Block2的供电电压VDD_PA。这样形成一个输入功率反馈环路。当Vfb>VB时，PffM信号占空比会减小，随之会使Vfb下降；Vfb<VB时，PffM占空比会增加，随之又会是Vfb上升。在环路稳定的情况下，有VB = Vfb，即
[0040](K2*Vref)/VDD = K1*I 1*R0，
[0041]整理可得功率管输入功率
[0042]Pin = VDD*I I = (K2*Vref) / (K1*R0)
[0043]可见功率MOS的输入功率是一个恒定值。而输出功率Pout = VDD_PA*1ut =Pin-Ploss，其中1ut为输出电流，Ploss为恒功率电路的自身损耗。由于采用的是开关电源结构，恒功率控制电路可以获得较高的转换效率，Ploss相对较小。在这种情况下，1ut增大，则VDD_PA减小，1ut减小，则VDD_PA增大。
[0044]Block2是一个功率放大模块，将微功率的输入信号VIN，转换成大功率的输出信号V0UT。具体的一种实施中可以如图5所不的开关方式的功率放大器，开关方式的功率放大电路可以获得较高的驱动效率；
[0045]Block2也可以如图6所示的具有可变电压增益控制的AB类功率放大器，这种方式的放大器包含一个供电电压探测单元Ul，增益控制单元U2，AB类放大单元U3，反馈电阻Rl和R2。当供电电压升高，Ul将电压探测信号传入U2单元，U2控制加大U3环路的增益；反之，当供电电压降低，电压增益减小。AB类功率放大器则可以获得较好的线性度，使发送信号满足谐波限制标准。
[0046]由于Block2的供电电压由Blockl进行控制，当负载阻抗RL变小时，输出电流1ut会变大，而Blockl会调整Block2的供电电压VDD_PA，使VDD_PA下降，同时若功放为可变增益的AB类功放，电压增益也会下降，输出电流会得到限制，不会将系统电源拉跨，因此Block2的设计中无需对输出电流1ut进行限制，从而可以在负载阻抗RL较小的情况下获得较高的驱动效率。而当负载阻抗RL变大时，输出电流1ut会减小，Blockl会调整Block2的供电电压VDD_PA，使VDD_PA上升，从而提升在负载阻抗RL较大情况下的发送功率。
[0047]Block3是信号耦合电路，将功率信号耦合到电力线中，完成功率放大信号到通信信道之间的对接。
【主权项】
1.一种基于开关电源恒功率控制的电力载波通信线路驱动器，其特征在于，包括开关电源恒功率控制模块Blockl，功率放大模块Block2，输出信号耦合模块Block3，系统电源电压VDD为Blockl供电，由Blockl输出一个动态的电压VDD_PA，VDD_PA连接到Block2的供电端，发送信号VIN输入至Block2，经过Block2产生功率信号VOUT，VOUT输出到Block3，经由Block3親合到电力线。2.根据权利要求1所述的一种基于开关电源恒功率控制的电力载波通信线路驱动器，其特征在于，所述功率放大模块Block2为AB类功率放大器或开关方式的功率放大器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于开关电源恒功率控制的电力载波通信线路驱动器，包括开关电源恒功率控制模块Block1，功率放大模块Block2，输出信号耦合模块Block3。本实用新型有效平衡了电力线不同负载阻抗下的有效功率输出和驱动效率，增强了通讯效果。另外，本实用新型可在电源功率一定的情况下，确保系统发送时的动态功率不超标，避免电源功率不足或者电源过热引起的系统保护，使系统在任何情况都能正常通信。
【IPC分类】G05F1/66
【公开号】CN204740524
【申请号】CN201520530768
【发明人】杨永
【申请人】杨永
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月21日