专利名称：电力线通信适配器的制作方法
电力线通信适配器本发明涉及一种电力线通信适配器。分配家庭电网上的高速流的载波电流技术的使用在如今被广泛认为是有利的技术，除了别的之外，还因为其利用用户处的现有配电网并且这种类型的传输通道上的传输能力较高。为了命名这种类型的技术，又称为载波电流线(CCL)或PLC(电力线通信)或 BPL(电力线宽带)。载波电流线例如可符合Hom印lug AV标准、或ITU G. hn、或基于由UPA/ OPERA公司或Panasonic公司开发的技术。载波电流技术的原理包括在50Hz或60Hz电流上叠加具有较高频率和低能量的信号。该第二信号在电网上传播并且能够由连接至电网的插座的每个载波电流适配器远程接收并解码。在功能性术语中，载波电流适配器为设置有电子组件的盒的形式，这些电子组件能够集合在实现载波电流调制解调器的功能的主要单元中。为了这个目的，载波电流适配器还包括消除电网所承载的信号的低频分量的耦合器、以及用于利用纠错码来抵消噪声和衰减的不良影响的装置。其还包括用于将比特流转换成用于传输并相反地用于接收的模拟信号的装置。载波电流适配器必须由电网的电压供电，在欧洲，该电压通常为230V。该电源电压是向主要单元供电所必需的，但也可以被转换为主要单元所需的多个DC电压。随后，后面设置一个、甚至多好几个DC电压适配器的电压转换器被用于这个目的。此外，设备通常连接至适配器以经由该适配器接收并传送电网上的数字流。这种类型的设备需要由DC电压供电以运行并且通常为了这个目的而与连接至电网的外部电压转换器相关联。存在所谓的电力线通信适配器，其包括内部的电压转换器，该电压转换器不但传输作为主要单元所需的DC电压的来源的DC电压，还传输向连接至该适配器的设备供电所需的DC电压。因此，为了使用这些适配器，从能量和后勤的角度来说，使用单个电压转换器是有利的。然而，现有的电力线通信适配器面临一个问题，即可能与它们一起使用的器具的范围的多样性。这是因为器具诸如家庭网关、机顶盒或网络存储装置(NAS)(仅引用它们中的几个)接受可能不同的DC供电电压和功率。因此，在用于与其它设备一起使用的功率和 /或电压方面，为特定设备所提供的电力线通信适配器可能不适合。当前采用的解决方案是，首先将载波电流适配器的使用限制于在电压方面兼容的器具的范围，其次使内置适配器所供给的功率与该范围所需的最高功率一致。换句话说，当前的解决方案是通过使供给功率超过规格来满足受限的范围。本发明所解决的问题是优化电力线适配器的功耗并满足在功率和电压方面多种多样的器具的范围。为此，本发明涉及电力线适配器，其特征在于其包括至少一个用于当适配器运行在待机模式下时中断主要单元的DC电压供给的装置。这是因为，在目前的电力线通信适配器中，当载波电流适配器运行在待机模式下时内部电压转换器的输出与主要单元之间的连接通过DC电压供电，这样导致了不必要的功耗，尤其对于用于获取向主要单元供电的各种衍生的DC电压的电压适配器而言。根据一个实施方式，用于中断主要单元的DC电压供给的装置位于电压转换器的下游。根据另一个实施方式，用于中断主要单元的DC电压供给的装置位于电压转换器的上游。这个实施方式尤其有利，因为当载波电流适配器运行在待机模式下时该实施方式给予该载波电流适配器最小的功耗。根据另一个实施方式，载波电流适配器包括插入式插座和为待连接的外部电压转换器(AC/DC_D)设置的输入端子。用于中断主要单元的DC电压供给的装置位于电压转换器的下游。这个实施方式尤其有利，因为当载波电流适配器运行在待机模式下时该实施方式给予该载波电流适配器最小的功耗。此外，这种模式能够利用设备的电压转换器而非用载波电流适配器为转换器供电。那么适配器的经济成本大大降低。通过阅读示例性实施方式的下面的描述，上述发明的特征以及其他方面将更加明显，所述描述参照附图给出，在附图中
图1示意性地示出了根据本发明的电力线通信适配器当其连接至电网的插座时的实施方式的透视图；图2示意性地示出了根据现有技术的电力线通信适配器的内部结构；图3示意性地示出了根据本发明的电力线通信适配器的内部结构的第一实施方式；图4示意性地示出了根据本发明的电力线通信适配器的内部结构的第二实施方式；图5示意性地示出了根据本发明的电力线通信适配器的内部结构的第三实施方式；以及图6示意性地示出了根据本发明的电力线通信适配器的内部结构的第四实施方式。附图中的元件的相同参考标号指示相同元件。根据本发明，电力线通信适配器A为包括电源插座AC_IN的盒的形式。在图1中示出了适配器A，其中适配器A在其电源插座AC_IN处连接至电力系统 SE的电插座P。适配器A连接至电网SE以首先实现其对载波电流网络的调制解调器的功能，其次获取用于其运行和用于向设备D (未示出)供电所需的DC电压。适配器A还包括输出线缆CY。该线缆包括线缆ETH例如具有以太网类型或被设计为运送高速数字流、以及被设计为向设备D供给DC电压的电缆DC。因此，以太网线缆连接至设备D以在适配器A与该设备D之间传送数字流，而线缆DC连接至设备D以向其供给能量。根据本发明的一个特征，适配器A包括插入式插座AC_0UT和输入端子DC_IN。根据所示的实施例，插入式插座AC_0UT位于适配器A的与承载电源插座AC_IN的面相反的面上，而输入端子DC_IN位于适配器A下方。还能够设想其它设计。根据图1中所示的实施例，外部电压转换器AC/DC_D连接在插入式插座AC_0UT与输入端子DC_IN之间。在这种情况下，从转换器AC/DC_D产生的DC电压V_IN存在于该输入端子上。该电压转换器AC/DC_D例如与随后连接至输出线缆CY的器具D—起售卖。然而，插入式插座AC_0UT可用于连接多功能插座或者任何其它的电力装备。图2示意性地示出了根据现有技术的电力线通信适配器A的内部结构。适配器A包括一组能够集合在主功能单元PLTC中的电子部件，主功能单元PLTC 连接至电源插座AC_IN以被供给电源电压。适配器A还包括内部电压转换器AC/DC，其功能为将电源电压转换为DC电压。适配器A还包括一个或多个DC电压适配器DC/DC，其任务为供给使主要单元PLTC 运行所需的、所衍生的DC电压。根据图2中所示的实施例，主要单元PLTC需要从电压转换器AC/DC产生的DC电压所衍生的三个DC电压。因此，根据这个实施例，需要三个DC电压适配器DC/DC。能够注意到，设备D由从电压转换器AC/DC产生的DC电压供电。根据本发明的一个特征，适配器A包括至少一个用于当适配器运行在待机模式下时中断主要单元的DC电压供给的装置。图3示意性地示出了根据本发明的电力线通信适配器的内部结构的第一实施方式。根据这个实施方式，用于中断向主要单元PLTC的DC电压供给的装置位于电压转换器AD/DC的下游并位于电压转换器AD/DC的输出处。参考标号为12的这个装置优选为开关，其断开和闭合状态由功能控制单元PLTS确定。控制单元PLTS的功能为使主要单元PLTC待机或者将其唤醒。在复杂的方法中， 可根据通过适配器对网络活动的监控来执行该功能。因此，当没有检测到任何活动时，控制单元PLTS指示主要单元PLTC暂停其接口，这降低了载波电流适配器A的功耗，随后控制单元PLTS进入待机模式。一旦检测到活动，待机的控制单元PLTS就指示主要单元PLTC重新激活其接口，随后适配器A切换为活动模式。在更普通的方法中，单元PLTC根据例如由其将管理的按钮的动作(按压或松开)所传输的二进制信息来使单元PLTC待机或被唤醒。控制单元PLTS需要由从电压转换器AD/DC产生的电压所衍生的DC电压供电。根据所呈现的实施例，控制单元PLTS由所衍生的DC电压，即从电压适配器DC/DC产生的DC 电压供电。当适配器A运行在活动模式下时，开关12是闭合的，而当其运行在待机模式下时， 开关12是断开的，从而使对内部电压转换器AC/DC的输出与主要单元PLTC之间的连接的供电中断。那么运行在待机模式下的适配器A的功耗因此被优化。图4示意性地示出了根据本发明的电力线通信适配器的内部结构的第二实施方式。能够注意到，根据这个实施方式，除了所衍生的DC电压之外，主要单元PLTC还需要直接产生于电压转换器AC/DC的电压。由于主要单元PLTC能够例如仅需要所衍生的DC 电压，所以这不会限制该实施方式。相同的情况还适用于在图5和6中呈现的实施方式。根据这个实施方式，适配器A包括两个转换器AC/DC、滤波器F以及用于中断主要单元的DC电压供给的装置II。
装置Il位于电压转换器AC/DC上游并位于电压转换器AC/DC的输入处。该电压转换器AC/DC被设计为传输衍生出向主要单元PLTC供电的DC电压的DC电压。滤波器F连接电源插座AC_IN和其它转换器AC/DC。单元F的功能是过滤高频信号，从而为传送PLT提供更好的性能。另一个电压转换器AC/DC被设计为经由电压适配器 DC/DC传输为控制单元PLTS供电的DC电压。因此，主要单元的DC电压供给和控制单元的DC电压供给彼此独立。装置Il优选为开关，其断开和闭合状态由控制单元PLTS确定。当适配器A运行在活动模式下时，开关Il是闭合的，而当适配器A运行在待机模式下时，开关Il是断开的， 从而中断转换器AC/DC的电源电压供给，其结果是中断主要单元PLTS的DC电压供给。由于适配器A的功耗相当于单个电压转换器AC/DC (而不是两个)的功耗以及控制单元PLTS 的功耗，故处于待机模式下的适配器A的功耗大大降低。图5示意性地示出了根据本发明的电力线通信适配器的内部结构的第三实施方式。这个实施方式涉及一种适配器A，其包括插入式插座AC_0UT和输入端子DC_IN并且被设计以使外部电压转换器AC/DC连接在该插入式插座AC_0UT与该输入端子DC_IN之间。根据这个实施方式，用于中断主要单元的DC电压供给的装置位于电压转换器AC/ DC的上游并位于电压转换器AC/DC的输入处。适配器A还包括连接电源插座AC_IN和插件插座AC_0UT的滤波器F。单元F的功能是过滤高频信号，从而为传送PLT提供更好的性能。随后通过滤波器F在插入式插座AC_0UT上重新分配的电源电压随后被转换为DC 电压V_IN，DC电压V_IN随后出现在输入端子DC_IN上。主要单元PLTC的DC电压供给通过外部电压转换器AC/DC提供，而控制单元PLTS 的DC供给电压通过外部转换器AC/DC_D提供。主要单元的DC电压供给和控制单元的DC电压供给彼此独立。当适配器A运行在活动模式下时，装置Il是闭合的，而当适配器A运行在待机模式下时，装置Il是断开的，从而中断转换器AC/DC的电源电压供给，其结果是中断主要单元 PLTC的DC电压供给。由于适配器A的功耗仅相当于控制单元PLTS的功耗，因此这使得处于待机模式的适配器A的功耗最优地降低。由于根据本发明，不再使用本电力线通信适配器通常使用的转换器AC/DC，因此仅外部转换器AC/DC_D运行并且继续为设备D和控制单元 PLTS供电。由于该转换器被设计为即使其不满载运行时也具有合适的效率，因此根据该第二实施方式的适配器A的用法的能量平衡比图2、3和4中的载波电流适配器所获得的能量平衡明显更好。图6示意性地示出了根据本发明的电力线通信适配器的内部结构的第三实施方式。这个实施方式尤其有利，因为其为载波电流适配器的用法提供了更好的灵活性。 这是因为，根据这个实施方式，适配器A可以不与外部电压转换器AC/DC_D—起使用，或者也可以与外部电压转换器AC/DC_D —起使用。从一种用法到另一种用法的改变由适配器A 自动地检测。
为了这个目的，适配器A包括用于检测输入端子DC_IN上是否存在DC电压V_IN 端子的装置。适配器A还包括上述装置Il和12以及两个开关13和14，它们的断开和闭合状态被确定，从而当没有外部电压转换器AC/DC_D连接在插入式插座AC_0UT与输入端子DC_IN 之间时通过内部电压转换器AC/DC向控制单元PLTS供电，而当外部电压转换器AC/DC_D连接在插入式插座AC_0UT与输入端子DC_IN之间时通过该外部电压转换器向控制单元PLTS 供电。开关13将输入端子DC_IN连接到转换器DC/DC_S的输入，而开关14将转换器AC/DC 的输出连接到转换器DC/DC_S的输入。如果在端子DC_IN上检测到电压V_IN，也就是说例如如果转换器AC/DC_D连接在插入式插座AC_0UT与输入端子DC_IN之间，则当适配器A运行在活动模式下时，开关II、 12以及13是闭合的而开关14是断开的。当控制单元检测到网络不活动或者按压待机按钮并决定适配器A必须运行在待机模式下时，控制单元断开开关II，从而使适配器A的功耗最优地降低，如关于图5所解释的那样。如果端子DC_IN上不存在电压V_IN，则当适配器A运行在活动模式下时，开关11、 12以及14是闭合的而开关13是断开的。随后主要单元PLTC的DC电压供给通过内部转换器AC/DC进行，而控制单元PLTS的DC电压供给通过转换器DC/DC_S完成，而转换器DC/ DC_S由通过内部转换器AC/DC传输的DC电压供电。当控制器检测到网络不活动或者按压待机按钮并决定适配器必须运行在待机模式下时，控制单元断开开关12，从而中断内部电压转换器AC/DC的输出与主要单元PLTC之间的连接的供电。因此这使得处于待机模式的适配器的功耗降低。然而，由于当适配器运行在待机模式下时，内部转换器AC/DC低效率地运行，因此与利用外部转换器AC/DC_D的用法相比，适配器的这种用法在能量方面仍不太有利。然而，由于与目前的电力线通信适配器相比，其为电力线通信适配器提供了自主运行并降低了电力线通信适配器的功耗，因此这种使用方法仍然有利。因此，通过在适配器切换为待机模式时中断主要单元的DC电压供给，两个装置Il 和12提供了处于待机模式的适配器A的功耗的优化。根据第三或第四实施方式的变型，用于向控制单元PLTS供电的DC电压适配器 (在图5和6中标号为DC/DC_S)被设计为当DC电压V_IN落入预定的电压范围PV时供给 DC电压以向控制单元PLTS供电。因此。该电压适配器使载波电流适配器能够在电压方面应对器具的多样性问题。如图5和6中可见，这是因为输入端子DC_IN直接连接到输出线缆的线缆DC。这种直接连接使得能够为设备D供给DC电压。因为可能关联适配器A的器具可能需要不同值的电压(随后由电压转换器AC/DC_D供给)，所以在输入端子DC_IN上存在的电压V_IN可能变化。通过定义能够当电压V_IN落入预定的范围PV时供给恒定DC电压以涵盖所有现有器具的电压适配器DC/DC_S，适配器A能够与这些器具中的任何一个关联。在其硬件方面，根据包含于适配器A中的电压，用于实现开关13和14及其命令的装置可能非常简单，例如二极管，或者更加复杂，诸如MOSFET型晶体管。不管什么情况，本发明的实现都是廉价的。
控制单元PLTS还包括微控制器，微控制器包含被设计为控制如先前所指示的开关的软件。装置Il可以是光电隔离开关，其提供关于区域TRT的次级的中断与隔离(例如， 符合安全标准EN60950)。对于装置12来说，可以使用简单的MOSFET晶体管。适配器A的状态为装载在微控制器中的软件的变量。这个变量可根据越过单元 PLTC的、产生于等级1监听(例如，NLP/FLP/0FDM检测器)和等级2 (产生于MII总线或以太网和PLT处理器的二进制信号)的网络活动而改变。在更普通的方式中，适配器的状态还可以是明确的外部命令，例如按压按钮。
权利要求
1.电力线通信适配器，包括由内部电压转换器(AC/DC)供给DC电压的主要功能单元 (PLTC)，所述适配器包括至少一个用于当所述适配器运行在待机模式下时中断所述主要单(PLTC)的DC电压供给的装置(II，12)，其中用于中断所述主要单元(PLTC)的DC电压供给的所述装置或所述装置中的一个(Il)位于所述内部电压转换器(AC/DC)的上游。
2.根据权利要求1所述的适配器，其包括输入端子(DC_IN)以及用于检测所述输入端子(DC_IN)上是否存在DC电压(V_IN)的装置。
3.根据权利要求2所述的适配器，其包括插入式插座AC_0UT，所述插入式插座(AC_ OUT)和所述输入端子(DC_IN)被设计为连接外部电压转换器(AC/DC_D)。
4.根据权利要求2或3所述的适配器，其包括功能控制单元(PLTS)和装置(13，14)， 从而当所述输入端子(DC_IN)上不存在所述DC电压(V_IN)时，所述控制单元(PLTS)由所述内部电压转换器(AC/DC)供电，或者当所述输入端子(DC_IN)上存在所述DC电压(V_IN) 时，所述控制单元(PLTQ由所述外部电压转换器供电。
5.根据权利要求3或4所述的适配器，其中用于中断所述主要单元(PLTC)的DC电压供给的每个装置(II，12)以及用于使所述控制单元(PLTQ或者由所述内部电压转换器(Ac/ DC)供电或者由所述外部电压转换器(AC/DC_D)供电的每个装置由所述载流适配器的控制单元(PLTQ控制。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的电力线通信型适配器，其包括DC电压适配器 (DC/DC_S)，所述DC电压适配器(DC/DC_S)被设计为当其输入上存在落入预定电压范围 (PV)内的DC电压时，提供恒定的DC电压以向所述载流适配器的控制单元(PLTS)供电。
7.用于在电网上分配数字流的系统，其中所述系统包括至少一个根据权利要求1至6 中任一项所述的电力线通信型适配器。
全文摘要
本发明涉及电力线通信适配器，其包括由内部电压转换器(AC/DC)供给直流电压的主要功能单元(PLTC)，其中所述适配器包括至少一个用于当该适配器工作在待机模式下时使向该主要单元(PLTC)的直流供电中断的装置(I1，I2)。
文档编号H04B3/54GK102460988SQ201080024947
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月1日 优先权日2009年6月5日
发明者尼古拉斯·丹吉-卡耶 申请人:萨热姆通信宽带简易股份有限公司