电源信号处理电路及用电系统的制作方法

本发明涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种电源信号处理电路及用电系统。

背景技术：

随着用电设备的发展，种类愈加繁多，应用场景也愈加广泛，根据用电设备的应用场景的不同，除了对用电设备进行供电之外，还需要进行远程控制，以使用电设备能够按照需要执行工作，对于一些用电设备由于应用场景的特殊，可能无法直接在应用处配置电源，需要利用电源线电连接放置于有一定距离的电源以实现供电，例如灯光设备。

因此对于这类特殊场景下的用电设备，除了需要设置电源线电连接电源外，还需通过有线或无线的方式与外部控制器进行通信。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种电源信号处理电路及用电系统，能够简化电源和控制信号的接线及传输方式。

一种电源信号处理电路，包括：

驱动电路，用于电连接外部控制器，用于获取外部控制器对控制信号进行编码后输出的编码信号，根据编码信号输出驱动信号；

信号调制电路，电连接驱动电路，还用于电连接第一直流电源及第二直流电源，并根据驱动电路输出的驱动信号对第一直流电源及第二直流电源输出的电压信号进行调制后输出电源控制信号。

在其中一个实施例中，信号调制电路包括开关单元；

开关单元用于根据驱动电路输出的驱动信号控制第一直流电源或第二直流电源接通，使电源控制信号在第一直流电源输出的第一电压与第二直流电源输出的第二电压之间跳变。

在其中一个实施例中，开关单元包括第一nmos管及第二nmos管；

第一nmos管的栅极电连接驱动电路的第一输出端，漏极用于电连接第一直流电源的输出端，源极电连接第二nmos管的漏极；

第二nmos管的栅极电连接驱动电路的第二输出端，源极用于电连接第二直流电源的输出端；

在其中一个实施例中，开关单元还包括第一电容及第二电容；

第一电容的第一端电连接第一nmos管的漏极，第二端接地；

第二电容的第一端电连接第二nmos管的源极，第二端接地。

在其中一个实施例中，驱动电路包括缓冲门及非门；

缓冲门的输入端用于电连接外部控制器的信号输出端，输出端电连接第一nmos管的栅极；

非门的输入端用于电连接外部控制器的信号输出端，输出端电连接第二nmos管的栅极。

一种用电系统，包括：用电设备、信号还原电路、整流滤波电路及电源信号处理电路；

整流滤波电路电连接电源信号处理电路的输出端及用电设备的电源端，用于对电源信号处理电路输出的电源控制信号进行整流滤波后，输出电源信号至用电设备，电源信号用于为用电设备供电；

信号还原电路电连接电源信号处理电路的输出端及用电设备的控制信号端，用于对电源控制信号进行还原，输出控制信号至用电设备，控制信号用于控制用电设备工作。

在其中一个实施例中，信号还原电路包括：

解调电路，用于对电源控制信号进行解调得到编码信号并输出编码信号；

解码电路，与信号整形电路及用电设备电连接，用于对信号整形电路输出编码信号进行解码，得到控制信号并输出控制信号至用电设备。

在其中一个实施例中，解调电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻及比较器；

第一电阻的第一端电连接电源信号处理电路的输出端，第二端电连接比较器的正输入端；

第二电阻的第一端电连接比较器的正输入端，第二端接地；

第三电阻的第一端电连接比较器的正输入端，第二端电连接比较器的输出端；

第四电阻的第一端电连接整形滤波电路的输出端，第二端电连接比较器的负输入端；

第五电阻的第一端电连接比较器的负输入端，第二端接地；

比较器的输出端电连接解码电路的输入端。

在其中一个实施例中，解码电路包括解码器。

在其中一个实施例中，整流滤波电路包括：第一二极管、第二二极管、电感及第三电容；

第一二极管的阳极电连接电源信号处理电路的输出端，阴极电连接电感的第一端；

第二二极管的阴极电连接第一二极管的阴极，阳极接地；

电感的第二端电连接用电设备的电源端；

第三电容的第一端电连接电感的第二端，第二端接地。

上述电源信号处理电路及用电系统，利用驱动电路根据编码信号输出驱动信号，信号调制电路根据驱动信号控制第一直流电源或第二直流电源导通，以对电源信号进行调制后输出电源控制信号，电源控制信号能够为用电设备供电的同时实现对用电设备的控制。

附图说明

图1为一个实施例中，电源信号处理电路的结构框图；

图2为一个实施例中，电源信号处理电路的电路结构示意图；

图3为一个实施例中，用电系统的结构框图；

图4为一个实施例中，用电系统的电路结构示意图；

图5为一个实施例中，编码信号的波形图；

图6为一个实施例中，电源控制信号的波形图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在其中一个实施例中，提供了一种电源信号处理电路100，如图1所示，包括：

驱动电路110，用于电连接外部控制器200，用于获取外部控制器200对控制信号进行编码后输出的编码信号u1，根据编码信号u1输出驱动信号；

信号调制电路120，电连接驱动电路110，还用于电连接第一直流电源300及第二直流电源400，并根据驱动电路110输出的驱动信号对第一直流电源300及第二直流电源400输出的电压信号进行调制后输出电源控制信号u2。

外部控制器200用于生成控制信号，控制信号用于控制用电设备500工作，通过编码器对控制信号进行编码后输出编码信号u1至驱动电路110，编码是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式。驱动信号获取到编码信号u1后，根据编码信号u1输出驱动信号至信号调制电路120。

信号调制是使一种波形的某些特性按另一种波形或信号而变化的过程或处理方法。信号调制电路120根据驱动信号是输出的电源控制信号u2在第一直流电源300及第二直流电源400之间跳变，输出加载了编码信号u1的电源控制信号u2至用电设备500，能够为用电设备500供电，并且实现控制。

上述电源信号处理电路，利用驱动电路根据编码信号输出驱动信号，信号调制电路根据驱动信号控制第一直流电源或第二直流电源导通，以对电源信号进行调制后输出电源控制信号，电源控制信号能够为用电设备供电的同时实现对用电设备的控制。

在其中一个实施例中，信号调制电路120包括开关单元；

开关单元用于根据驱动电路110输出的驱动信号控制第一直流电源300或第二直流电源400接通，使电源控制信号u2在第一直流电源300输出的第一电压v1与第二直流电源400输出的第二电压v2之间跳变。

在一个实施例中，开关单元可以利用继电器实现，通过驱动信号驱动继电器动作，切换接通第一直流电源300或第二直流电源400。在一个实施例中，开关单元可以利用多个mos管配合实现。在一个实施例中，开关单元可以利用多个三极管配合实现。

在其中一个实施例中，如图2所示，开关单元包括第一nmos管q1及第二nmos管q2；

第一nmos管q1的栅极电连接驱动电路110的第一输出端，漏极用于电连接第一直流电源300的输出端，源极电连接第二nmos管q2的漏极；

第二nmos管q2的栅极电连接驱动电路110的第二输出端，源极用于电连接第二直流电源400的输出端。

当驱动电路110输出高电平至第一nmos管q1，输出低电平至第二nmos管q2，此时第一nmos管q1导通，第二nmos管q2截止，接通第一直流电源300；当驱动电路110输出低电平至第一nmos管q1，输出高电平至第二nmos管q2，此时第一nmos管q1截止，第二nmos管q2导通，接通第二直流电源400。驱动电路110根据编码信号u1输出对应的驱动信号，驱动第一nmos管q1与第二nmos管q2，使开关单元输出具有目标波形的电源控制信号u2至用电设备500，利用目标波形传递控制信号，在为用电设备500供电的同时控制用电设备500工作。

在其中一个实施例中，开关单元还包括：第一电容c1及第二电容c2；

第一电容c1的第一端电连接第一nmos管q1的漏极，第二端接地；

第二电容c2的第一端电连接第二nmos管q2的源极，第二端接地。

第一电容c1用于对第一直流电源300进行滤波稳压，第二电容c2用于对第二直流电源400进行滤波稳压。

在其中一个实施例中，如图2所示，驱动电路110包括缓冲门及非门；

缓冲门的输入端用于电连接外部控制器200的信号输出端，输出端电连接第一nmos管q1的栅极；

非门的输入端用于电连接外部控制器200的信号输出端，输出端电连接第二nmos管q2的栅极。

利用缓冲门向第一nmos管q1的栅极输出第一驱动信号，提高驱动能力，利用非门向第二nmos管q2的栅极输出第二驱动信号，第二驱动信号与第一驱动信号的电平反相，当外部控制器200的信号输出端输出高电平，则缓冲门向第一nmos管q1的栅极输出高电平，非门向第二nmos管q2的栅极输出低电平，使得此时第一nmos管q1导通，第二nmos管q2截止；当外部控制器200的信号输出端输出低电平，则缓冲门向第一nmos管q1的栅极输出低电平，非门向第二nmos管q2的栅极输出高电平，使得此时第一nmos管q1截止，第二nmos管q2导通。

在其中一个实施例中，驱动电路110还可以利用驱动芯片进行实现，根据编码信号u1分别向第一nmos管q1及第二nmos管q2输出对应的驱动信号。

在其中一个实施例中，还提供了一种用电系统，包括：用电设备500、信号还原电路700、整流滤波电路600及电源信号处理电路100；

整流滤波电路600电连接电源信号处理电路100的输出端及用电设备500的电源端，用于对电源信号处理电路100输出的电源控制信号u2进行整流滤波后，输出电源信号u至用电设备500，电源信号u用于为用电设备500供电；

信号还原电路700电连接电源信号处理电路100的输出端及用电设备500的控制信号端，用于对电源控制信号u2进行还原，输出控制信号至用电设备500，控制信号用于控制用电设备500工作。

电源信号处理电路100接入第一直流电源300与第二直流电源400后，根据外部控制器200输出的编码信号u1，输出电源控制信号u2至用电设备500，电源控制信号u2为交流信号，需要经过整流滤波电路600进行整流滤波后，才能为用电设备500进行供电。

由于电源控制信号u2是加载了编码信号u1的电源信号u，需要利用信号还原电路700对编码信号u1进行还原处理，最终得到外部控制器200所生成的控制信号，将控制信号输出至用电设备500，实现控制用电设备500工作。

在其中一个实施例中，信号还原电路700包括：

解调电路，用于对电源控制信号u2进行解调得到编码信号u1并输出编码信号u1；

解码电路，与信号整形电路及用电设备500电连接，用于对信号整形电路输出编码信号u1进行解码，得到控制信号并输出控制信号至用电设备500。

解调是从携带信息的已调信号中恢复消息的过程。利用解调电路从电源控制信号u2中提取出编码信号u1，并输出至解码电路进行解码。解码是一种用特定方法，把数码还原成它所代表的内容或将电脉冲信号、光信号、无线电波等转换成它所代表的信息、数据等的过程。解码是受传者将接受到的符号或代码还原为信息的过程，与编码过程相对应。利用解码电路将编码信号u1还原成控制信号，输出至用电设备500，即可实现对用电设备500进行控制。

在其中一个实施例中，解调电路包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5及比较器；

第一电阻r1的第一端电连接电源信号处理电路100的输出端，第二端电连接比较器的正输入端；

第二电阻r2的第一端电连接比较器的正输入端，第二端接地；

第三电阻r3的第一端电连接比较器的正输入端，第二端电连接比较器的输出端；

第四电阻r4的第一端电连接整形滤波电路的输出端，第二端电连接比较器的负输入端；

第五电阻r5的第一端电连接比较器的负输入端，第二端接地；

比较器的输出端电连接解码电路的输入端。

第一电阻r1与第二电阻r2对电源信号处理电路100输出的电源控制信号u2进行分压后，输出至比较器的正输入端，第四电阻r4和第五电阻r5对整流滤波电路600输出的电源信号u进行分压后输出至比较器的正输入端，第三电阻r3为正反馈电阻，当正输入端的电压大于负输入端的电压时，输出高电平；当正输入端的电压小于负输入端的电压时，输出低电平。利用解调电路，可以还原出输出至驱动电路110的编码信号u1。

在其中一个实施例中，解调电路还包括：第四电容c4；

第四电容c4的第一端电连接第五电阻r5的第一端，第二端电连第五电阻r5的第二端。

第四电容c4用于为输出至比较器负输入端的电压滤波，滤除干扰信号。

在其中一个实施例中，解码电路包括解码器。

解码是编码的逆过程，解码器是一种将信息从编码的形式恢复到其原来形式的器件。利用解码器即可对编码信号u1进行解码，得到控制信号。

在其中一个实施例中，整流滤波电路600包括：第一二极管、第二二极管、电感及第三电容c3；

第一二极管的阳极电连接电源信号处理电路100的输出端，阴极电连接电感的第一端；

第二二极管的阴极电连接第一二极管的阴极，阳极接地；

电感的第二端电连接用电设备500的电源端；

第三电容c3的第一端电连接电感的第二端，第二端接地。

整流滤波电路600包括由第一二极管与第二二极管构成的全波整流电路，以及有电感及第三电容c3构成的滤波电路。全波整流电路是一种对交流整流的电路，在半个周期内，电流流过第一二极管，而在另一个半周内，电流流经第二二极管，并且第一二极管与第二二极管共阴极的连接能使流经它们的电流以同一方向流出至滤波电路。全波整流电路整流前后的波形与半波整流所不同，在全波整流中利用了交流的两个半波，提高了整流的效率，并使已整电流易于平滑。滤波电路对整流后的信号进行滤波后输出至用电设备500，为用电设备500供电。

在其中一个实施例中，以编码信号为1010为例，输出如图5所示的编码信号u1至驱动电路，当输出为1，驱动电路中的缓冲门输出高电平，非门输出低电平；当输出为0，驱动电路中的缓冲门输出低电平，非门输出高电平，使得开关单元输出如图6所示的电源控制信号u2，利用整流滤波电路对电源控制信号u2进行整流滤波，输出电源信号u至用电设备，为用电设备供电；利用信号还原电路对电源控制信号u2进行还原，得到编码信号u1，将编码信号u1输出至解码电路进行解码，得到控制信号，解码电路将控制信号输出至用电设备，控制用电设备工作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。