專利名稱：增強(qiáng)抗干擾能力和安全性的電力線載波通信終端裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力線載波通信終端裝置，具體涉及通過(guò)把帶有較多電網(wǎng)噪聲的電源處理電路和高頻數(shù)字信號(hào)處理電路分割到不同的電路板上并達(dá)到增強(qiáng)整體抗干擾能力以及提高電氣安全性能和縮小體積的電力線載波通信終端裝置。
背景技術(shù)：
在電力線載波通信終端裝置的設(shè)計(jì)中，通常的方法是把所有的電子電路包括電源處理電路和信號(hào)處理電路放置在同一塊PCB板子上，其目的是把電源處理電路和信號(hào)處理電路盡量靠近，避免線路距離所帶來(lái)的信號(hào)衰減損失。由于這類裝置的信號(hào)是調(diào)制在220V 的電力線上的，電源處理電路提供兩種功能，第一、為該裝置提供電源；第二、把調(diào)制信號(hào)耦合到電力線上或從電力線上分離出來(lái)。調(diào)制信號(hào)由調(diào)制與解調(diào)電路處理。這種方法的設(shè)計(jì)初衷是把調(diào)制與解調(diào)電路盡量靠近與220V聯(lián)接的耦合變壓器，使得信號(hào)的衰減幅度最小。圖1為該電力線載波通訊系統(tǒng)原方案的方框圖，該系統(tǒng)由保護(hù)電路、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、以太網(wǎng)系統(tǒng)、電力網(wǎng)系統(tǒng)等組成；保護(hù)電路主要由Fl和MOVl組成，其作用是防過(guò)流、防雷等；電源系統(tǒng)由濾波(L3)、整流(D16)、U3(TNY274)和變壓器(T2)等組成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源 (其輸出為3V和12V)、U7等組成的1. 05V電源電路等構(gòu)成，為整個(gè)裝置供電；控制系統(tǒng)由主芯片⑴6)、SDRAM(U9)、Flash⑴5)、過(guò)零檢測(cè)(U2等)、指示燈及按鈕組成，是整個(gè)電路的心臟；以太網(wǎng)系統(tǒng)由以太網(wǎng)芯片(U8)、RJ45接口(J2)等構(gòu)成，主要作用連接以太網(wǎng)；電力網(wǎng)系統(tǒng)主要由AD裝換芯片(Ull)、穩(wěn)壓二極管D20、信號(hào)變送器(Tl)、濾波電路等構(gòu)成，主要完成電力網(wǎng)信號(hào)的收發(fā)等；圖2-A為該電力線載波通訊系統(tǒng)的PCB電路板圖的正面圖，圖 2-B為反面圖；圖3為該電力線載波通訊系統(tǒng)的PCB電路正面板圖，主要元件都安裝在在正面圖，其中通過(guò)線分開(kāi)的右上部分為強(qiáng)電電路，其他部分為弱電電路，其中強(qiáng)電部分由保護(hù)電路Fl和M0V1、整流(D16)、濾波(L3)、開(kāi)關(guān)電源芯片U3和變壓器(1 等組成；弱電部分由3V、12V整流、濾波電路，3V轉(zhuǎn)換1. 05V電路組成。這種方法的缺點(diǎn)是1、電力線220V中的電源噪聲會(huì)直接耦合到調(diào)制與解調(diào)電路，使得裝置的整體抗干擾能力下降；2、由于所有電子元器件都放置在同一塊電路板上，從而使得裝置的體積無(wú)法縮小。3、裝置中的電源和信號(hào)相互影響，致使通訊性能有所下降。4、在保證裝置較小體積的情況下電子元件密度較大，不容易符合CCC認(rèn)證要求。5、裝置的空間利用不合理；6、220V強(qiáng)電電源與信號(hào)處理電路處在同一電路板上，容易導(dǎo)致安全性問(wèn)題。7U2V電源電壓不穩(wěn)，有時(shí)偏高，220V電源上的干擾信號(hào)易引起電力網(wǎng)通訊的波動(dòng)，降低了通訊帶寬。8、裝置在230V電壓下有過(guò)電流重新啟動(dòng)現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提出一種增強(qiáng)抗干擾能力和安全性的電力線載波通信終端裝置，其可有效提升裝置整體的抗干擾能力，縮小裝置的體積及提高通訊速度、減小故障發(fā)生率、提高產(chǎn)品的合格率、提高裝置的電氣安全性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的增強(qiáng)抗干擾能力和安全性的電力線載波通信終端裝置，包括2塊PCB電路板，第一 PCB電路板為電源板，其上設(shè)有保護(hù)電路、電源系統(tǒng)、過(guò)零檢測(cè)電路、信號(hào)變送器，用于提供12V、3. 3VU.05V電壓和過(guò)零檢測(cè)信號(hào)、電力網(wǎng)信號(hào)的發(fā)送和接收；第二 PCB電路板為主板，其上設(shè)有主芯片、網(wǎng)絡(luò)芯片、內(nèi)存、Flash、ADC芯片，所述電源板與所述主板通過(guò)插座與插針相連接。作為本發(fā)明的進(jìn)一步特征所述電源板上設(shè)有一個(gè)10腳插座和一個(gè)7腳插座，所述主板上設(shè)有一個(gè)10腳插針和一個(gè)7腳插針，所述電力網(wǎng)信號(hào)、過(guò)零檢測(cè)信號(hào)、12V電壓通過(guò)所述主板上的7腳插針與所述電源板上的7腳插座連接；所述3. 3V電壓、1. 05V電壓通過(guò)所述主板上的10腳插針與所述電源板上的10腳插座相連。作為本發(fā)明的進(jìn)一步特征所述7腳插針與10腳插針之間的間距或7腳插座與10 腳插座之間的距離大于40mm，且所述插針的高度為22mm。所述網(wǎng)絡(luò)芯片和ADC芯片分別設(shè)置在主板的兩端。作為本發(fā)明的進(jìn)一步特征所述電源板采用雙層板，所述主板采用四層板，2塊 PCB電路板面積大致相等。作為本發(fā)明的進(jìn)一步特征所述電源系統(tǒng)包括由濾波、整流、開(kāi)關(guān)電源芯片和變壓器組成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源、穩(wěn)壓電路等電路構(gòu)成，其中在續(xù)流二極管D71旁并聯(lián)一個(gè)由電阻、電容組成的RC電路。由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明的增強(qiáng)抗干擾能力和安全性的電力線載波通信終端裝置具以下有益效果1、提高了通訊速度原來(lái)設(shè)計(jì)平均通訊速度為75M左右，改進(jìn)后平通訊速度達(dá)83M 以上，提高了 10%以上。2、降低了裝置對(duì)市電的噪聲干擾，信號(hào)干擾遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于節(jié)能燈、充電器等家電產(chǎn)品。3、原裝置的電壓適應(yīng)范圍為100V-230V，改進(jìn)后電壓適應(yīng)范圍為80V460V。4、強(qiáng)電電路與信號(hào)處理電路分離，減少了強(qiáng)電直接進(jìn)入信號(hào)處理電路的可能性， 提高了裝置的電氣安全性能。


圖1為電力線載波通信終端裝置系統(tǒng)框圖。圖2-A為電力線載波通信終端裝置原裝置PCB板正面圖。圖2-B為電力線載波通信終端裝置原裝置PCB板反面圖。圖3為電力線載波通信終端裝置原裝置PCB板正面強(qiáng)弱電分隔圖。圖4為電力線載波通信終端裝置原裝置PCB板切分大致位置分隔圖(圖中下面這條線為切分線)。圖5為電力線載波通信終端裝置新裝置電源板PCB圖。
圖6為電力線載波通信終端裝置新裝置主板PCB圖。圖7為電力線載波通信終端裝置新裝置的電源系統(tǒng)電路框圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明如圖5、6所示，本發(fā)明提出的增強(qiáng)抗干擾能力和安全性的電力線載波通信終端裝置，包括2塊面積大致相當(dāng)?shù)腜CB電路板，其中之一為電源板(圖5所示)，其采用雙層板， 其上設(shè)有保護(hù)電路、電源系統(tǒng)形成的強(qiáng)電部分和弱電電源、過(guò)零檢測(cè)電路、信號(hào)變送器，其中強(qiáng)電部分由保護(hù)電路Fl和M0V1、整流D16、濾波L3、開(kāi)關(guān)電源芯片U3和變壓器T2等組成；弱電部分由3V、12V整流、濾波電路，3V轉(zhuǎn)換1. 05V電路組成，該電源板提供12V、3. 3V、 1. 05V電壓和過(guò)零檢測(cè)信號(hào)、電力網(wǎng)信號(hào)的發(fā)送和接收；另一塊為主板(圖6所示)，其采用四層板，主板多為貼片元件，易于加工，其上設(shè)有主芯片、網(wǎng)絡(luò)芯片、內(nèi)存、Flash、ADC芯片及其附屬元件，該電源板與該主板通過(guò)10腳和7腳相連，主板上為插針J5、J60,電源板上為插座J3、J4，電力網(wǎng)信號(hào)、過(guò)零檢測(cè)信號(hào)、12V電壓等通過(guò)該主板上的7腳插針J5與電源板上的7腳插座J3連接；3. 3V電壓、1. 05V電壓通過(guò)主板上的10腳插針J6與電源板上的10 腳插座J5相連；7腳插針與10腳插針之間的間距或7腳插座與10腳插座之間的距離大于 40mm,且插針的高度為22mm，確保信號(hào)相互干擾較小。如圖1所示的電源系統(tǒng)由濾波L3、整流D16、開(kāi)關(guān)電源芯片U3(TNY274)和變壓器 T2等組成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源(其輸出為3V和12V)、穩(wěn)壓電路U7等組成的1. 05V電源電路等構(gòu)成，原電源電路系統(tǒng)中U3、T2等組成的開(kāi)關(guān)電源電路中，由于C72和R73直接連接于U3的 D、S之間，使得U3在開(kāi)關(guān)的瞬間通過(guò)U3的D端電流較大，增加了 U3過(guò)載的機(jī)會(huì)，特別是周圍溫度較高，電源電壓不穩(wěn)或增高時(shí)，U3瞬間過(guò)電流會(huì)發(fā)生重啟現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備工作的穩(wěn)定性變差。如圖7所示，在續(xù)流二極管D71旁并聯(lián)一個(gè)由電阻R73、電容C72組成的RC電路， 使得U3的D端開(kāi)啟的瞬間電流減小，增加了電源的穩(wěn)定性。將U3外圍電路進(jìn)行優(yōu)化后，提高了裝置的帶負(fù)載能力，減小了電源的發(fā)熱，提高了電源系統(tǒng)的效率，使電源系統(tǒng)可以在70 攝氏度、260V交流電壓下穩(wěn)定工作。12V電壓增加了穩(wěn)壓模塊，使輸入電壓更加符合電力網(wǎng)模塊的工作，提高電力網(wǎng)模塊的傳輸效率和穩(wěn)定性，降低了電力網(wǎng)模塊的功耗。本發(fā)明中將網(wǎng)絡(luò)芯片和ADC芯片分別設(shè)置在主板的兩端，將主芯片遠(yuǎn)離電源變壓器和信號(hào)發(fā)送變壓器，減小了電源板和主板間的電磁干擾，提高通訊速度。但是，上述的具體實(shí)施方式
只是示例性的，是為了更好的使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本專利，不能理解為是對(duì)本專利包括范圍的限制；只要是根據(jù)本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利包括的范圍。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)抗干擾能力和安全性的電力線載波通信終端裝置，其特征在于包括2塊 PCB電路板，第一 PCB電路板為電源板，其上設(shè)有保護(hù)電路、電源系統(tǒng)、過(guò)零檢測(cè)電路、信號(hào)變送器，用于提供12V、3. 3V、1. 05V電壓和過(guò)零檢測(cè)信號(hào)、電力網(wǎng)信號(hào)的發(fā)送和接收；第二 PCB電路板為主板，其上設(shè)有主芯片、網(wǎng)絡(luò)芯片、內(nèi)存、Flash、ADC芯片，所述電源板與所述主板通過(guò)插座與插針相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述電源板上設(shè)有一個(gè)10腳插座和一個(gè)7腳插座，所述主板上設(shè)有一個(gè)10腳插針和一個(gè)7腳插針，所述電力網(wǎng)信號(hào)、過(guò)零檢測(cè)信號(hào)、12V電壓通過(guò)所述主板上的7腳插針與所述電源板上的7腳插座連接；所述3. 3V電壓、 1. 05V電壓通過(guò)所述主板上的10腳插針與所述電源板上的10腳插座相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述7腳插針與10腳插針之間的間距或 7腳插座與10腳插座之間的距離大于40mm，且所述插針的高度為22mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)芯片和ADC芯片分別設(shè)置在主板的兩端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述電源板采用雙層板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述主板采用四層板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于2塊PCB電路板面積大致相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述電源系統(tǒng)包括由濾波、整流、開(kāi)關(guān)電源芯片和變壓器組成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源、穩(wěn)壓電路等電路構(gòu)成，其中在續(xù)流二極管旁并聯(lián)一個(gè)由電阻、電容組成的RC電路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種增強(qiáng)抗干擾能力和安全性的電力線載波通信終端裝置，包括2塊面積相當(dāng)?shù)腜CB電路板，其中之一為電源板，其上設(shè)有保護(hù)電路、電源系統(tǒng)、過(guò)零檢測(cè)電路、信號(hào)變送器，該電源板提供12V、3.3V、1.05V電壓和過(guò)零檢測(cè)信號(hào)、電力網(wǎng)信號(hào)的發(fā)送和接收；另一塊為主板，其上設(shè)有主芯片、網(wǎng)絡(luò)芯片、內(nèi)存、Flash、ADC芯片，該電源板與該主板通過(guò)10腳插座和7腳插座相連。本發(fā)明可提升裝置整體抗干擾能力和安全性，提高通訊速度，減小故障發(fā)生率。
文檔編號(hào)H04B3/54GK102468869SQ20101054863
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者李曉東, 蔡震 申請(qǐng)人:上海芯域微電子有限公司