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 Homeplug 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 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 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；
式； 以及
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_OUT 和输入端子 DC_IN。根 据所示的实施例， 插入式插座 AC_OUT 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_OUT 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 一起售卖。然 而， 插入式插座 AC_OUT 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 I2 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 I2 是闭合的， 而当其运行在待机模式下时， 开关 I2 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 I1。
装置 I1 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 I1 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 I1 是闭合的， 而当适配器 A 运行在待机模式下时， 开关 I1 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_OUT 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_OUT 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_OUT 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_OUT 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 I1 是闭合的， 而当适配器 A 运行在待机模 式下时， 装置 I1 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 一起使用， 或者 也可以与外部电压转换器 AC/DC_D 一起使用。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 I1 和 I2 以及两个开关 I3 和 I4， 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_OUT 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_OUT 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 I3 将输入端子 DC_IN 连接到转换器 DC/DC_S 的输入， 而开关 I4 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_OUT 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 I1、 I2 以及 I3 是闭合的而开关 I4 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 I1， 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 I1、 I2 以及 I4 是闭合的而开关 I3 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 I2， 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 I1 和 I2 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 I3 和 I4 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 I1 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 I2 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/OFDM 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。