专利名称：低压电力载波功率放大电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及低压电力载波功率放大电路。
背景技术：
PLC (Power Line Communication,电力载波通信)作为智能电网的关键技术之一，在智能配用电中应用非常广泛。PLC在当前的AMR (Automated Meter Reading,自动抄表)系统中占有大量的份额，在将来的高级量测体系(Advanced Metering Infrastructure,AMI)也将占有相当大的市场。智能电表载波模块是PLC通信系统的关键组成部分，是通信系统的末端节点与通信中继节点。载波模块数量巨大，其通信质量决定通信系统的通信质量，因此载波模块的设计至关重要。载波模块的电源由智能电表提供，智能电表通过连接插针为载波模块连续提供5V和12V电源。由于受到电源功率的限制，在载波模块发送低频载波信号时，常常由于智能电表提供功率不足使得载波信号不能完整发送到电力线上，从而造成通信失败。或者出现因供电不足出现智能电表复位问题。发明人在实施本实用新型的过程中，发现现有技术中缺少一种能够在不改变智能电表供电模式的情况下，能够为载波模块功放提供电能，维持电力载波功放发送功率的功放电路。
实用新型内容
·[0006]本实用新型实施例提供一种低压电力载波功率放大电路，用以在不改变智能电表供电模式的情况下，为载波模块功放提供电能，维持电力载波功放发送功率，该电路包括:在低压电力载波功率放大电路的电源并联超级电容电路。一个实施例中，所述超级电容电路包括:单个超级电容；或，多个串联的超级电容；或，多个并联的超级电容；或，多个以串联和并联方式组合的超级电容。一个实施例中，所述低压电力载波功率放大电路包括:由第一金属氧化物半导体场效应管MOSFET、第二 M0SFET、第三M0SFET、第四MOSFET构成的桥接式负载BTL功率放大电路。一个实施例中，所述BTL功率放大电路具体是:第一 MOSFET的漏极与正电源连接，第一 MOSFET的源极与第二 MOSFET的漏极连接，第二 MOSFET的源极与电源地连接；第一电阻的第一端与正电源连接，第一电阻的第二端与第一 MOSFET的栅极连接；第二电阻的第一端与电源地连接，第二电阻的第二端与第二 MOSFET的栅极连接；[0017]第一开关二极管的阳极与第一 MOSFET的栅极连接，第一开关二极管的阴极与正电源连接；第二开关二极管的阳极与电源地连接，第二开关二极管的阴极与第二 MOSFET的栅极连接；需要放大的第一信号从第一电容的第一端和第二电容的第一端输入,第一电容的第二端与第一 MOSFET的栅极连接，第二电容的第二端与第二 MOSFET的栅极连接；第三MOSFET的漏极与正电源连接，第三MOSFET的源极与第四MOSFET的漏极连接，第四MOSFET的源极与电源地连接；第三电阻的第一端与正电源连接，第三电阻的第二端与第三MOSFET的栅极连接；第四电阻的第一端与电源地连接，第四电阻的第二端与第四MOSFET的栅极连接；第三开关二极管的阳极与第三MOSFET的栅极连接，第三开关二极管的阴极与正电源连接；第四开关二极管的阳极与电源地连接，第四开关二极管的阴极与第四MOSFET的栅极连接；第一信号的反向信号从第三电容的第一端和第四电容的第一端输入，第三电容的第二端与第三MOSFET的栅极连接，第四电容的第二端与第四MOSFET的栅极连接；功率放大后的信号从第一 MOSFET的源极和第三MOSFET的源极输出；第五电容与耦合变压器初级一端串联作为功放负载分别连接在第一 MOSFET的源极和第三MOSFET的源极；耦合变压器次级一端与第六电容串联输出到220V交流线路。一个实施例中，第一 MOSFET和第三MOSFET为N型MOSFET，第二 MOSFET和第四MOSFET 为 P 型 MOSFET。 一个实施例中，所述BTL功率放大电路由集成电路构成。一个实施例中，所述低压电力载波功率放大电路包括:由第一开关三极管、第二开关三极管、第三开关三极管、第四开关三极管构成的BLT功率放大电路。一个实施例中，所述BTL功率放大电路具体是:第一开关三极管的集电极与正电源连接，第一开关三极管的发射极与第二开关三极管的集电极连接，第二开关三极管的发射极与电源地连接；第一电阻的第一端与正电源连接，第一电阻的第二端与第一开关三极管的基极连接；第二电阻的第一端与电源地连接，第二电阻的第二端与第二开关三极管的基极连接；第一开关二极管的阳极与第一开关三极管的基极连接，第一开关二极管的阴极与正电源连接；第二开关二极管的阳极与电源地连接，第二开关二极管的阴极与第二开关三极管的基极连接；需要放大的第一信号从第一电容的第一端和第二电容的第一端输入，第一电容的第二端与第一开关三极管的基极连接，第二电容的第二端与第二开关三极管的基极连接；第三开关三极管的集电极与正电源连接，第三开关三极管的发射极与第四开关三极管的集电极连接，第四开关三极管的发射极与电源地连接；第三电阻的第一端与正电源连接，第三电阻的第二端与第三开关三极管的基极连接；第四电阻的第一端与电源地连接，第四电阻的第二端与第四开关三极管的基极连接；第三开关二极管的阳极与第三开关三极管的基极连接，第三开关二极管的阴极与正电源连接；第四开关二极管的阳极与电源地连接，第四开关二极管的阴极与第四开关三极管的基极连接；第一信号的反向信号从第三电容的第一端和第四电容的第一端输入,第三电容的第二端与第三开关三极管的基极连接，第四电容的第二端与第四开关三极管的基极连接；功率放大后的信号从第一开关二极管的发射极和第三开关二极管的发射极输出；第五电容与耦合变压器初级一端串联作为功放负载分别连接在第一开关二极管的发射极和第三开关二极管的发射极；耦合变压器次级一端与第六电容串联输出到220V交流线路。一个实施例中，第一开关三极管和第三开关三极管为PNP型开关三极管，第二开关三极管和第四开关三极管为NPN型开关三极管。一个实施例中，所述BTL功率放大电路由集成电路构成。一个实施例中，所述低压电力载波功率放大电路包括:无输出变压器OTL功率放大电路或无输出电容OCL功率放大电路。本实用新型实施例中，在低压电力载波功率放大电路的电源并联超级电容电路，在低压电力载波功率放大电路处于空闲状态时超级电容电路处于充电储能状态，在低压电力载波功率放大电路处于发送状态时超级电容电路向低压电力载波功率放大电路提供或补充电能，从而维持低压电力载波功率放大电路发送功率，保证载波信号完整发送到电力线路上，避免因供电不足而出现智能电表复位问题。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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。在附图中:图1为本实用新型实施例中低压电力载波功率放大电路的具体电路结构图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。为解决现有技术中载波信号不能完整发送到电力线路而造成通信失败以及使智能电表出现复位等问题，本实用新型实施例中提供一种能够较长时间维持电力载波功放功率的低压电力载波功率放大电路，在该低压电力载波功率放大电路中，在低压电力载波功率放大电路的电源并联超级(法拉)电容电路。实施中，在低压电力载波功率放大电路的电源并联超级电容电路后，在低压电力载波功率放大电路处于空闲状态时，超级电容电路处于充电储能状态，在低压电力载波功率放大电路处于发送状态时，超级电容电路向低压电力载波功率放大电路提供或补充电能，从而维持了低压电力载波功率放大电路的发送功率，保证载波信号完整发送到电力线路上，还可避免因供电不足而出现智能电表复位问题。具体实施时，超级电容电路可以采用多种实现方式，例如，可以采用单个超级电容来构成超级电容电路；或者，可以采用多个串联的超级电容来构成超级电容电路；又或者，可以采用多个并联的超级电容来构成超级电容电路；又或者，可以采用多个以串联和并联方式组合的超级电容来构成超级电容电路。本领域技术人员还可参考这些实现方式，根据实际需求确定其它的超级电容电路实现方式。具体实施时，本实用新型实施例中是在低压电力载波功率放大电路的电源并联超级电容电路，具体的，在电源并联超级电容电路的方式来提供电能并维持发送功率，可以实施于多种类型的低压电力载波功率放大电路。举一例，可实施于BTL (Bridge-Tied-1oad,桥接式负载)功率放大电路；再举一例，可实施于OTL (Output Transformer Less,无输出变压器)功率放大电路；又举一例，可实施于OCL (Output Capacitor Less,无输出电容)功率放大电路。本领域技术人员还可根据需要在其它类型的低压电力载波功率放大电路的电源并联超级电容电路，以实现向某类型的低压电力载波功率放大电路提供电能并维持该类型的低压电力载波功率放大电路发送功率的目的。 下面以低压电力载波功率放大电路为BTL功率放大电路为例进行说明，其它类型的低压电力载波功率放大电路的具体实施与此类似。举一例，本例中BTL 功率放大电路由第一 MOSFET (Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应管)、第二 M0SFET、第三M0SFET、第四MOSFET构成。图1为本例中低压电力载波功率放大电路的具体电路结构图。如图1所示，本例中，BTL功率放大电路具体可以是:第一 MOSFET Ql的漏极(D极)与正电源连接，第一 MOSFET Ql的源极(S极)与第二 MOSFET Q2的漏极连接，第二 MOSFET Q2的源极与电源地连接；第一电阻Rl的第一端与正电源连接，第一电阻Rl的第二端与第一 MOSFET Ql的栅极(G极)连接；第二电阻R2的第一端与电源地连接，第二电阻R2的第二端与第二MOSFETQ2的栅极连接；第一开关二极管Dl的阳`极与第一 MOSFET Ql的栅极连接，第一开关二极管Dl的阴极与正电源连接；第二开关二极管D2的阳极与电源地连接，第二开关二极管D2的阴极与第二 MOSFET Q2的栅极连接；需要放大的第一信号A从第一电容C3的第一端和第二电容C5的第一端输入,第一电容C3的第二端与第一 MOSFET Ql的栅极连接，第二电容C5的第二端与第二 MOSFET Q2的栅极连接；第三MOSFET Q3的漏极与正电源连接，第三MOSFET Q3的源极与第四MOSFET Q4的漏极连接，第四MOSFET Q4的源极与电源地连接；第三电阻R3的第一端与正电源连接，第三电阻R3的第二端与第三MOSFET Q3的栅极连接；第四电阻R4的第一端与电源地连接，第四电阻R4的第二端与第四MOSFET Q4的栅极连接；第三开关二极管D3的阳极与第三MOSFET Q3的栅极连接，第三开关二极管D3的阴极与正电源连接；第四开关二极管D4的阳极与电源地连接，第四开关二极管D4的阴极与第四MOSFET Q4的栅极连接；第一信号A的反向信号B从第三电容C6的第一端和第四电容C7的第一端输入，第三电容C6的第二端与第三MOSFET Q3的栅极连接，第四电容C7的第二端与第四MOSFETQ4的栅极连接；功率放大后的信号从第一 MOSFET Ql的源极(第二 MOSFET Q2的漏极)和第三MOSFET Q3的源极(第四MOSFET Q4的漏极)输出；第五电容C4与耦合变压器Tl初级一端串联作为功放负载分别连接在第一MOSFETQl的源极和第三MOSFET Q3的源极；耦合变压器Tl次级一端与第六电容CS串联输出到220V交流线路。图1中耦合变压器Tl初级一端是经第五电容C4与第一 MOSFET Ql的源极连接，实施时，第五电容C4也可串联于耦合变压器Tl初级另一端，即耦合变压器Tl初级一端经第五电容C4与第三MOSFET Q3的源极连接；当然，在耦合变压器Tl初级的两端均可串联一电容，再与第一 MOSFET Ql的源极和第三MOSFET Q3的源极连接。图1中耦合变压器Tl次级一端与第六电容C8串联，实施时，第六电容C8也可串联于耦合变压器Tl次级另一端；当然，在耦合变压器Tl次级的两端均可串联一电容，再输出到220V交流线路。图1 中，第一 MOSFET Ql 和第三 MOSFET Q3 为 N 型 M0SFET，第二 MOSFET Q2 和第四MOSFET Q4 为 P 型 MOSFET。图1中，超级电容Cl和C2串联构成超级电容电路并联在功放电源上。本例中BTL功率放大电路还可以由集成电路构成，即将BTL功率放大电路中的全部或部分元件进行集成，例如上述第一 MOSFET、第二 MOSFET、第三MOSFET、第四M0SFET、第一开关二极管、第二开关二极管等元件中的全部或部分元件均可以组装为集成电路。再举一例，本例中的低压电力载波功率放大电路可以包括:由第一开关三极管、第二开关三极管、第三开关三极管、第四开关三极管构成的BLT功率放大电路。与图1所示结构类似，本例中BLT功率放大电路具体可以是:第一开关三极管的集电极(C极)与正电源连接，第一开关三极管的发射极(E极)与第二开关三极管的集电极连接，第二开关三极管的发射极与电源地连接；第一电阻的第一端与正电源连接，第一电阻的第二端与第一开关三极管的基极(B极)连接；第二电阻的第一端与电源地连接，第二电阻的第二端与第二开关三极管的基极连接;第一开关二极管的阳极与第一开关三极管的基极连接，第一开关二极管的阴极与正电源连接；第二开关二极管的阳极与电源地连接，第二开关二极管的阴极与第二开关三极管的基极连接；需要放大的第一信号从第一电容的第一端和第二电容的第一端输入，第一电容的第二端与第一开关三极管的基极连接，第二电容的第二端与第二开关三极管的基极连接；第三开关三极管的集电极与正电源连接，第三开关三极管的发射极与第四开关三极管的集电极连接，第四开关三极管的发射极与电源地连接；第三电阻的第一端与正电源连接，第三电阻的第二端与第三开关三极管的基极连接；第四电阻的第一端与电源地连接，第四电阻的第二端与第四开关三极管的基极连接；第三开关二极管的阳极与第三开关三极管的基极连接，第三开关二极管的阴极与正电源连接；第四开关二极管的阳极与电源地连接，第四开关二极管的阴极与第四开关三极管的基极连接；[0077]第一信号的反向信号从第三电容的第一端和第四电容的第一端输入,第三电容的第二端与第三开关三极管的基极连接，第四电容的第二端与第四开关三极管的基极连接；功率放大后的信号从第一开关二极管的发射极和第三开关二极管的发射极输出；第五电容与耦合变压器初级一端串联作为功放负载分别连接在第一开关二极管的发射极和第三开关二极管的发射极；耦合变压器次级一端与第六电容串联输出到220V交流线路。实施中，耦合变压器初级一端可以经第五电容与第一开关二极管的发射极连接，第五电容也可串联于耦合变压器初级另一端，即耦合变压器初级一端经第五电容与第三开关二极管的发射极连接；当然，在耦合变压器初级的两端均可串联一电容，再与第一开关二极管的发射极和第三开关二极管的发射极连接。实施中，耦合变压器次级一端与第六电容串联，第六电容也可串联于耦合变压器次级另一端；当然，在耦合变压器次级的两端均可串联一电容，再输出到220V交流线路。实施中，第一开关三极管和第三开关三极管可以是PNP型开关三极管，第二开关三极管和第四开关三极管可以是NPN型开关三极管。本例中BTL功率放 大电路也可以由集成电路构成，即将BTL功率放大电路中的全部或部分元件进行集成，例如上述第一开关三极管、第二开关三极管、第三开关三极管、第四开关三极管、第一开关二极管、第二开关二极管等元件中的全部或部分元件均可以组装为集成电路。综上所述，本实用新型实施例中，在低压电力载波功率放大电路的电源并联超级电容电路，在低压电力载波功率放大电路处于空闲状态时超级电容电路处于充电储能状态，在低压电力载波功率放大电路处于发送状态时超级电容电路向低压电力载波功率放大电路提供或补充电能，从而维持低压电力载波功率放大电路发送功率，保证载波信号完整发送到电力线路上，避免因供电不足而出现智能电表复位问题。以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种低压电力载波功率放大电路，其特征在于: 在低压电力载波功率放大电路的电源并联超级电容电路。
2.如权利要求1所述的低压电力载波功率放大电路，其特征在于，所述超级电容电路包括: 单个超级电容； 或，多个串联的超级电容； 或，多个并联的超级电容； 或，多个以串联和并联方式组合的超级电容。
3.如权利要求1或2所述的低压电力载波功率放大电路，其特征在于，所述低压电力载波功率放大电路包括:由第一金属氧化物半导体场效应管MOSFET、第二 MOSFET、第三MOSFET、第四MOSFET构成的桥接式负载BTL功率放大电路。
4.如权利要求3所述的低压电力载波功率放大电路，其特征在于，所述BTL功率放大电路具体是: 第一 MOSFET的漏极与正电源连接，第一 MOSFET的源极与第二 MOSFET的漏极连接，第二 MOSFET的源 极与电源地连接； 第一电阻的第一端与正电源连接，第一电阻的第二端与第一 MOSFET的栅极连接；第二电阻的第一端与电源地连接，第二电阻的第二端与第二 MOSFET的栅极连接； 第一开关二极管的阳极与第一 MOSFET的栅极连接，第一开关二极管的阴极与正电源连接；第二开关二极管的阳极与电源地连接，第二开关二极管的阴极与第二 MOSFET的栅极连接； 需要放大的第一信号从第一电容的第一端和第二电容的第一端输入，第一电容的第二端与第一 MOSFET的栅极连接，第二电容的第二端与第二 MOSFET的栅极连接； 第三MOSFET的漏极与正电源连接，第三MOSFET的源极与第四MOSFET的漏极连接，第四MOSFET的源极与电源地连接； 第三电阻的第一端与正电源连接，第三电阻的第二端与第三MOSFET的栅极连接；第四电阻的第一端与电源地连接，第四电阻的第二端与第四MOSFET的栅极连接； 第三开关二极管的阳极与第三MOSFET的栅极连接，第三开关二极管的阴极与正电源连接；第四开关二极管的阳极与电源地连接，第四开关二极管的阴极与第四MOSFET的栅极连接； 第一信号的反向信号从第三电容的第一端和第四电容的第一端输入，第三电容的第二端与第三MOSFET的栅极连接，第四电容的第二端与第四MOSFET的栅极连接； 功率放大后的信号从第一 MOSFET的源极和第三MOSFET的源极输出； 第五电容与耦合变压器初级一端串联作为功放负载分别连接在第一 MOSFET的源极和第三MOSFET的源极； 耦合变压器次级一端与第六电容串联输出到220V交流线路。
5.如权利要求4所述的低压电力载波功率放大电路，其特征在于，第一MOSFET和第三MOSFET 为 N 型 M0SFET，第二 MOSFET 和第四 MOSFET 为 P 型 MOSFET。
6.如权利要求3所述的低压电力载波功率放大电路，其特征在于，所述BTL功率放大电路由集成电路构成。
7.如权利要求1或2所述的低压电力载波功率放大电路，其特征在于，所述低压电力载波功率放大电路包括:由第一开关三极管、第二开关三极管、第三开关三极管、第四开关三极管构成的BLT功率放大电路。
8.如权利要求7所述的低压电力载波功率放大电路，其特征在于，所述BTL功率放大电路具体是: 第一开关三极管的集电极与正电源连接，第一开关三极管的发射极与第二开关三极管的集电极连接，第二开关三极管的发射极与电源地连接； 第一电阻的第一端与正电源连接，第一电阻的第二端与第一开关三极管的基极连接；第二电阻的第一端与电源地连接，第二电阻的第二端与第二开关三极管的基极连接； 第一开关二极管的阳极与第一开关三极管的基极连接，第一开关二极管的阴极与正电源连接；第二开关二极管的阳极与电源地连接，第二开关二极管的阴极与第二开关三极管的基极连接； 需要放大的第一信号从第一电容的第一端和第二电容的第一端输入，第一电容的第二端与第一开关三极管的基极连接，第二电容的第二端与第二开关三极管的基极连接； 第三开关三极管的集电极与正电源连接，第三开关三极管的发射极与第四开关三极管的集电极连接，第四开关三极管的发射极与电源地连接； 第三电阻的第一端与正电源连接，第三电阻的第二端与第三开关三极管的基极连接；第四电阻的第一端与电源地连接，第四电阻的第二端与第四开关三极管的基极连接； 第三开关二极管的阳极与第三开关三极管的基极连接，第三开关二极管的阴极与正电源连接；第四开关二极管的阳极与电源地连接，第四开关二极管的阴极与第四开关三极管的基极连接； 第一信号的反向信号从第三电容的第一端和第四电容的第一端输入，第三电容的第二端与第三开关三极管的基极连接，第四电容的第二端与第四开关三极管的基极连接； 功率放大后的信号从第一开关二极管的发射极和第三开关二极管的发射极输出；第五电容与耦合变压器初级一端串联作为功放负载分别连接在第一开关二极管的发射极和第三开关二极管的发射极； 耦合变压器次级一端与第六电容串联输出到220V交流线路。
9.如权利要求8所述的低压电力载波功率放大电路，其特征在于，第一开关三极管和第三开关三极管为PNP型开关三极管，第二开关三极管和第四开关三极管为NPN型开关三极管。
10.如权利要求7所述的低压电力载波功率放大电路，其特征在于，所述BTL功率放大电路由集成电路构成。
11.如权利要求1或2所述的低压电力载波功率放大电路，其特征在于，所述低压电力载波功率放大电路包括:无输出变压器OTL功率放大电路或无输出电容OCL功率放大电路。
专利摘要本实用新型公开了一种低压电力载波功率放大电路，在低压电力载波功率放大电路的电源并联超级电容电路，在低压电力载波功率放大电路处于空闲状态时超级电容电路处于充电储能状态，在低压电力载波功率放大电路处于发送状态时超级电容电路向低压电力载波功率放大电路提供或补充电能，从而维持低压电力载波功率放大电路发送功率，保证载波信号完整发送到电力线路上，避免因供电不足而出现智能电表复位问题。
文档编号H03F3/20GK203119845SQ20132008442
公开日2013年8月7日 申请日期2013年2月25日 优先权日2013年2月25日
发明者洪利, 陈仲钱 申请人:北京广联智能科技有限公司