电力线载波和通信制造技术

电力线载波(PLC)易受电力线上的瞬变和电磁干扰(EMI)的影响。为了解决电力线上的瞬变和EMI，改进的电力PLC涉及使用受控电流源在电力线上传输信号，其中电流源由信号调制。电流源输出被设计为独立于电力线和负载上的电压，因此不太容易受到电力线上的瞬变和EMI的影响。改进的PLC的系统架构还允许简单、可预测和灵活的中断。在汽车行业的示例实施方式中，改进的高频PLC可以为现有的通信接口提供低成本的替代。改进的PLC可以整合系统车载通信，减少车载线路，提供系统灵活性，降低车辆重量和系统成本。

Power line carrier and communication

Power line carrier (PLC) is susceptible to transient and electromagnetic interference (EMI) on power lines. In order to solve the power line transients and EMI power PLC improved to controlled current source is used in the signal transmission power line, the current source signal modulation. The current source output is designed to be independent of the voltage on the power line and load, so it is less susceptible to transients on the power line and EMI. The improved PLC system architecture also allows simple, predictable, and flexible interrupts. In an exemplary embodiment of the automotive industry, the improved high-frequency PLC can provide a low cost alternative to existing communication interfaces. The improved PLC can integrate on-board communication system, reduce on-board lines, provide system flexibility, reduce vehicle weight and system cost.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力线载波和通信对相关专利申请的交叉引用本专利申请要求题为“POWERLINECARRIER/COMMUNICATIONSWITHIMPROVEDIMMUNITYFORTRANSIENTSANDELECTROMAGNETICINTERFERENCES”并且2014年10月6日提交的美国非临时专利申请No.14/506,824的优先权权益和/或接收其利益。该非临时专利申请其全部在此通过引用被并入。
本专利技术涉及集成电路领域，特别涉及可用于通过电力线发送和/或接收信号的电力线载波电路。
技术介绍
现代电子系统通常包括各种电子模块，其协作以为整个系统提供丰富的功能。例如，作为现代电子系统的汽车包括气候控制系统、电动车窗控制系统、转向控制系统、传感器、气囊安全系统和音响系统等电子模块。每个电子模块连接到电力线从集中式电源(例如直流电源，例如电池)接收电力。为了彼此配合，电子模块可以通过互连不同电子模块的电线的单独网络彼此通信。通过单独的电线网络进行通信可以是可靠的，但是由于需要提供电线网络和专用通信接口，这种方案可能是昂贵的。在某些情况下，提供电线来互连电子模块是不可能或方便的。为了克服这个问题，已经开发了电力线载波(或有时被称为“电力线通信”)技术，以允许电子模块通过已经将电子模块彼此互连的电力线路进行通信。本公开涉及电力线载波或电力线通信简单地作为PLC。PLC通过允许数据被携带在同时用于向电子模块传递电力的电力线上进行操作。家庭使用的一个技术例子是X10，可以用于不同的家电在家中相互通信。例如，X10允许将温度读数从家庭的一个恒温器通过电力线传输到家庭另一部分的气候控制系统。在这个例子中，电源是交流(AC)电源而不是直流电源(注意，PLC可以用于直流和交流电力线)。
技术实现思路
电力线载波(PLC)易受电力线上的瞬变和电磁干扰(EMI)的影响。为了解决电力线上的瞬变和EMI，改进的PLC涉及使用受控电流源在电力线上传输信号，其中电流源由信号调制。电流源输出设计为独立于电力线和负载上的电压，因此不太容易受到电力线上的瞬变和EMI的影响。改进的PLC的系统架构还允许简单、可预测和灵活的终止。在汽车行业的示例实施中，改进的高频PLC可以为现有的通信接口提供低成本的替代。改进的PLC可以整合系统车载通信，减少车载线路，提供系统灵活性，降低车辆重量和系统成本。附图说明为了更全面地了解本公开及其特征和优点，参考结合附图进行的以下描述，其中相同的附图标记表示相同的部分，其中：图1示出了连接到电力线并且通过单独的通信接口与其他电子模块通信的电子模块；图2示出了具有PLC的电子模块；图3-5示出了示例性瞬态保护器；图6示出了根据本公开的一些实施例的具有改进的PLC的示例性电子模块；图7示出了根据本公开的一些实施例的示例性PLC系统架构，其具有提供发射信号VSIG的发射器和具有输出电流ISIG的电流源；图8示出了根据本公开的一些实施例的具有连接到电力线的输出电流ISIG的电流源的示例性电路架构，其中输出电流ISIG由发射器的发射信号VSIG调制。图9示出了根据本公开的一些实施例的具有连接到电力线的输出电流ISIG的电流源的另一示例性电路架构，其中输出电流ISIG由发射器的发射信号VSIG调制。图10示出了根据本公开的一些实施例的具有连接到电力线的输出电流ISIG的电流源的另一示例性PLC系统架构，其中输出电流ISIG由发射器发射信号VSIG调制；图11示出了电流源的跨导级的示例性电路结构，其具有连接到电力线的输出电流ISIG，其中根据发射器的一些实施例，输出电流ISIG由发射器发射信号VSIG调制披露；图12示出了根据本公开的一些实施例的具有用于PLC的改进的前端的另一示例性电子模块；和图13示出了根据本公开的一些实施例的具有用于PLC的改进的接收器的另一示例性电子模块。具体实施方式了解不通过电力线传输通信信号的通信系统现代电子系统是复杂的，并且通常将包括用于执行广泛功能的许多不同的电子模块。通常，电子模块连接到电力线以从诸如电池或一些其它合适的电源的集中式电源接收电力。图1示出了连接到电力线并且通过单独的通信接口与其它电子模块通信的电子模块。为了简单起见，示出并描述了许多可能的电子模块中的一个电子模块。参考图1，电子模块102连接到正电力线104和负(或地)电力线106。电子模块102可以经由调节器108从电力线104和106接收电力，以确保电力调节为与电子模块102一起操作。在电子模块102和电力线之间，可以提供反向电池保护装置110，以防止反向电池安装或电力线的其他异常配置损坏电子模块102。可以提供反向电池保护装置110的功能使用与电力线串联的二极管来确保正常工作电流流动。在其他一些情况下，可以使用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)来提供反向电池保护110的功能。此外，提供一些滤波电容器112(或一些其它滤波电子器件)以滤除不期望的信号，例如噪声，瞬变和电磁干扰(EMI)。在汽车中，各种电子模块例如电子模块102可以包括以下的一个或多个：发动机电子装置、传动电子装置、底盘电子装置、主动安全电子装置、传感器电子装置、驾驶员辅助电子装置、乘客舒适电子装置、信息娱乐电子装置等等。许多这样的电子模块可以彼此通信以协作并提供许多有用的功能。例如，驾驶员辅助电子设备可以与发动机电子装置通信以指令发动机减速，或者信息娱乐系统可与发动机电子装置通信，以请求发动机的当前温度以在监视系统上显示。为了与其他电子模块通信，电子模块102包括通信接口114，使得电子模块102可以通过与电力线分离的电缆116的网络来发送和/或接收信号。示例性通信接口包括用于动力传动系电子的SENT，用于车身电子的LIN，或用于动力传动系电子的CAN。提供电缆116的网络可能是昂贵的，并且在一些情况下由于例如空间限制而不方便实施。此外，电缆116的网络可以增加系统的重量，这是不期望的。PLC的基础知识和几个高级设计挑战为了解决这个问题，PLC允许通过已经互连整个系统的电子模块的现有电力线来发送和/或接收数据。PLC是指通过电力线电缆发送和/或接收数据的通信机制。PLC的一个目标是取代常规(复杂)通信接口并通过电力线传输数据。不是使用单独的电缆网络，而是通过电力线传输和/或接收数据。结果将消除或减少整个系统的接线，从而可以减轻系统的重量，成本和实施复杂性。图2示出了具有PLC的电子模块。除了反向电池保护110和滤波电容器112之外，电力线104和106与电子模块202之间的接口包括高Z块204。在该示例中，高Z块204提供高阻抗以交替电流(AC)信号，例如PLC信号(以及阻塞瞬变和EMI)，同时为通过直流(DC)信号提供低阻抗。例如，高Z块204可以包括电感器，电容器或任何合适的装置。高Z块204可以阻止PLC载波频率(例如，30MHz)。PLC信号电流206(例如，具有大约30MHz的PLC载波频率)然后可以绕过阻塞路径(即，不通过高Z块204)。PLC信号电流206(例如，在30MHz)然后将经过线耦合208(并经由穿过高Z块204的路径的阻抗低于路径的路径)朝向并通过线耦合208。对于中至低电压电力线，线耦合208可以包括电容耦合；对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在电力线上存在瞬态和电磁干扰的情况下通过电力线发送和/或接收信号的电路，所述电路包括：生成发射信号的发射器；以及具有连接到电力线的输出电流以及被控制的输出阻抗的电流源，其中输出电流由来自发射器的发射信号调制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.06 US 14/506,8241.一种用于在电力线上存在瞬态和电磁干扰的情况下通过电力线发送和/或接收信号的电路，所述电路包括：生成发射信号的发射器；以及具有连接到电力线的输出电流以及被控制的输出阻抗的电流源，其中输出电流由来自发射器的发射信号调制。2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述输出电流基本上与所述电流源的输出处的负载无关。3.根据权利要求1或2所述的电路，其中，所述输出电流基本上与所述电力线上的电压无关。4.根据权利要求1或2所述的电路，其中，控制所述电流源的输出阻抗。5.根据权利要求1或2所述的电路，还包括与所述电流源并联连接到所述电力线的终端组件。6.根据权利要求5所述的电路，其中，所述终端组件是可控的。7.根据权利要求5所述的电路，其中，所述终端组件包括电阻器。8.根据权利要求5所述的电路，其中，所述终端部件是可调节的，以便基于由与所述电流源并联连接到所述电力线的接收器进行的测量来改善信号传输，以接收在所述电力线上承载的信号。9.根据权利要求5所述的电路，其中，所述电流源的一个或多个器件相对于在所述一个或多个器件保持在线性工作区域中而浮动或跟随所述电力线的电压电平的电压基准来操作，而与电力线的电压电平无关。10.根据权利要求1或2所述的电路，其中，所述电力线是直流电力线。11.根据权利要求1或2所述的电路，其中，所述电力线是交流电力线。12.根据权利要求1或2所述的电路，还包括：与电流源并联连接到电力线的接收器，所述接收器用于接收在电力线上承载的信号。13.根据权利要求12所述的电路，其中：接收器包括差分放大器；差分放大器的输入端通过至少电容器和电阻器连接到电力线；和选择差分放大器的特性，使得由瞬态引起的差分放大器的输出处的饱和周期被限制为允许解调器从差分放大器的输出端正确解调一位信息。14.根据权利要求1所述的电路，还包括：全波整流器，在电力线和电路之间进行接口。15.根据权利要求1所述的电路，其中所述电流源和所述终端组件对应于所述电路的诺顿等效电路表示。16.一种用于在电力...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·C·斯瑞特，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国,US