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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technik eines Power
Line Communication (PLC)-Modems und insbesondere auf ein Modem, das
für Wechselstrom-(AC,
alternating current)/Gleichstrom-(DC, direct current) Power Line Communication
verwendet wird.
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Beschreibung
der zugehörigen
Technik
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Das
Heimnetzwerk ist eine notwendige Infrastruktur für eine digitalisierte Familie,
Geräte
bei digitalen Familien der Zukunft werden mit der Funktion eines
Netzanschlusses bereitgestellt werden. Power Line Communication
(PLC) ist eines der Verfahren für das
Implementieren des Familiennetzwerks. In einem normalen Stromversorgungsnetz
wird eine Spannung, die von einem Kraftwerk erzeugt wurde, über eine
Hochspannungsleitung an eine Umspannstation und dann über eine
Mittelspannungsleitung an einen sich im Freien befindenden Transformator übertragen,
so dass die Spannung in eine Niederspannung umgewandelt wird. Die
Niederspannung wird dann über
eine Niederspannungsleitung zu jeder Familie übertragen. Das PLC-Netzwerk
verwendet somit eine vorhandene Hardware-Ausstattung ohne zusätzliche
Verkabelung.
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Ein
PLC-Netzwerk kann über
die vorher erwähnten
Mittelspannungs- oder Niederspannungsleitungen mit dem externen
Internet verbunden werden, und ein normaler Anwender kann durch
Verwenden der Niederspannungsübertragungsleitung
auf die Netzwerkdaten zugreifen. Derzeit ist das interne PLC-Heimnetzwerk
ein Niederspannungs-Wechselstrom (AC)-PLC-Netzwerk (110V/220V). 1 ist eine schematische
Ansicht der Architektur eines PLC-Systems. Der obere Abschnitt von 1 zeigt schematisch ein
internes PLC-Heimnetzwerk. Der Anwender kann durch das Anschließen eines
Niederspannungs-PLC-Modems an das Stromnetz auf Netzwerkressourcen zugreifen.
Ein derartiges Modem weist auf einer Seite eine Steckerstruktur
auf sowie mehrere verfügbare
digitale Schnittstellen auf der anderen Seite, die geeignet sind,
an den Computer angeschlossen zu werden, zum Beispiel Ethernet, USB,
RS-232, und ähnliches.
Das PLC-Modem kann einen Koppler 20, eine interne Heimschaltung
eines PLC-Modems 12 und eine digitale Schnittstelle 14 einschließen. Der
Koppler 20 kann verwendet werden, um ein Signal mit einem
Wechselstromnetz 10 zu koppeln, oder um Daten zu erhalten,
die über
das Stromsignal von dem Wechselstromnetz 10 für die Übertragung
geführt
werden. Über
die digitale Schnittstelle 14 kann der Anwender auf Daten
zugreifen. Der untere Abschnitt der 1 zeigt
schematisch ein externes Mittelspannungs- oder Niederspannungs-PLC-Netzwerk,
das einen Koppler 20, eine Schaltung 18 eines
PLC-Modems für
den Zugriff auf ein externes Netzwerk sowie eine Schnittstelle eines
Backbone-Netzwerks 22 einschließt. Dieser Teil verwendet hauptsächlich die
Verbindung zwischen dem externen Mittelspannungs- oder Niederspannungsnetzwerk
und dem Internet, um Daten zu übertragen.
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2 ist ein Blockschaltbild
eines herkömmlichen
Niederspannungs-PLC-Modems. 2 zeigt eine
Schaltung, die für
die Signalverarbeitung in dem Modem zuständig ist. Das in einem Heimnetzwerk verwendete
PLC ist ein Niederspannungs-Wechselstrom-PLC-Modem, in dem das hochfrequente
Signal mit der Information in dem Stromnetz transportiert wird und
Daten über
das Stromnetz übertragen
werden. Mit dem herkömmlichen
Niederspannungs-Wechselspannungs-PLC-Modem wird das hochfrequente
Signal von dem Stromnetz getrennt. Das Funktionsprinzip des Niederspannungs-Wechselstroms-PLCs
ist es, Signale zu übertragen,
indem die Bandbreite in dem Bereich von 4 MHz bis 21 MHz (z.B. HomePlug
1.0) oder von 2 MHz bis 28 MHz (z.B. HomePlug AV) verwendet wird.
Der obere Abschnitt von 2 zeigt
einen Empfänger
und der untere Abschnitt zeigt einen Sender. Der Sender moduliert
und kanalkodiert die Datensignale des Anwenders über eine digitale Schnittstelle 44,
eine Medienzugriffssteuerungsebene 42 (MAC, media access control)
und eine physikalische (PHY) Ebene 40 durch das Verwenden
einer Modulationstechnik durch orthogonales Frequenzmultiplexverfahren (OFDM,
Orthogonal Frequency Division Multiplexing) und einer Kanalkodierungstechnik
mit Vorwärtsfehlerkorrektur
(FEC, Forward Error Correction). Der Sender ist mit dem Stromnetz 10 über einen
Digital-zu-Analog-Umrichter (DAC, digital to analog converter),
einen analogen Eingang (AFE, analog front end) 38 und eine
Signalkoppler- und Schutzschaltung 30 gekoppelt, um Daten
zu übertragen.
In dem Empfängerabschnitt
wird das Datensignal zunächst über eine
Signalkoppler- und Schutzschaltung 30 und den AFE/ADC 32 übertragen.
Dann wird mit der OFDM-Demodulierung und der FEC-Kanaldecodierung 34 der
physikalischen Ebene (PHY) 34 das Datensignal des Anwenders
demoduliert und kanaldekodiert. Anschließend werden die empfangenen
Signaldaten über
eine MAC-Ebene 36 wiederhergestellt.
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3 ist ein schematisches
Blockschaltbild eines stromverarbeitenden Teils und eines signalverarbeitenden
Teils eines herkömmlichen
Wechselstrom-PLC-Modems. Wie in 3 gezeigt,
umfasst das Wechselstrom-PLC-Modem hauptsächlich zwei Teile: einer ist
ein signalverarbeitender Teil des PLC-Modems, und der andere ist
ein wechselspannungsverarbeitender Teil des Stromnetzes. Die bidirektionalen
gestrichelten Linien in dem unteren Abschnitt der Figur zeigen den
signalverarbeitenden Teil des PLC-Modems, und die unidirektionalen durchgehenden
Linien in dem oberen Abschnitt zeigen den spannungsverarbeitenden
Teil des PLC. Der signalverarbeitende Teil umfasst eine Signalkoppler- und
Schutzschaltung 56, eine Schaltung des PLC-Modems 58 und
eine digitale Schnittstelle 60. Die Funktionsweise im Detail
ist dieselbe wie in 2 und
wird deswegen hier nicht redundant beschrieben.
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Der
wechselstromverarbeitende Teil umfasst eine Wechselspannungskoppler-
und Schutzschaltung 50, einen AC/DC-Umrichter 52 und
einen DC/DC-Umrichter 54. Die Wechselspannungskoppler-
und Schutzschaltung 50 koppelt die Wechselspannung aus
dem Stromnetz und ist in der Lage, die Störungen/Rauschen des AC/DC-Stroms
zu unterdrücken
und den AC/DC-Strom zu sichern. Der AC/DC-Umrichter 51 wandelt
die gekoppelten Wechselspannungen in Gleichspannungen um. Die von dem
DC/DC-Umrichter 54 ausgegebenen Gleichspannungen werden
jeweils an die analogen und digitalen Schaltungen des PLC-Modems
geliefert.
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Jedoch
werden in der Zukunft mobile externe Plattformen, wie etwa Fahrzeuge,
Transportbusse, Hochgeschwindigkeitszüge, Flugzeuge und schnelle Transportsysteme
zunehmend denkbare Erweiterungen eines mobilen Büros und Wohnzimmers zu Hause
werden. Aus diesem Grunde erfordern Konstruktionen einer herkömmlichen
Infrastruktur sowohl das Netzwerk der mobilen externen Plattform
als aus das interne Heimnetzwerk. Das externe PLC-Netzwerk der mobilen
Plattform ist ein Gleichspannungs-PLC-Netzwerk (12V/24V/42V), aber
die Entwicklung der gängigen
PLC-Technik konzentriert sich nach wie vor auf das Wechselspannungs-PLC-Netzwerk.
Zudem sind die derzeitige interne Netzwerkplattform und die zukünftige mobile
Neztwerkplattform nicht kompatibel, da das vorhandene Wechselspannungs-PLC-Modem
nicht direkt in dem Gleichspannungs-PLC der zukünftigen externen mobilen Netzwerkplattform
angewendet werden kann.
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Aus
diesem Grund ist es eine dringende Aufgabe, nach einem PLC-Modem
zu forschen und dieses zu entwickeln, das jeweils sowohl in dem
Niederspannungs-Wechselstrom-PLC des internen Familiennetzwerks
als auch in dem im Fahrzeug eingebauten Gleichspannungs-PLC des
Netzwerks der externen mobilen Plattform angewendet werden kann.
In dem AC/DC-PLC-System mit dualem Modus ist der AC/DC-Strom der
entscheidende Teil in dem Modem.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Im
Hinblick auf die obigen Probleme ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Leistungsgerät
für ein
AC/DC-Power Line Communication (PLC)-Modem bereitzustellen, das
von dem AC/DC-PLC-Modem mit dualem Modus verwendet wird. Aus diesem
Grund ist das AC/DC-PLC-Modem mit dualem Modus mit der Fähigkeit
zur Übertragung für den Zugriff
auf ein Netzwerk über
ein Wechselstrom- oder ein Gleichstromnetz ausgestattet, und des
weiteren kann das AC/DC-PLC-Modem mit dualem Modus in einer normalen
internen Niederspannungs-Wechselstrom-PLC-Heimnetzwerkumgebung und
in einer Gleichstrom-PLC-Netzwerkumgebung einer externen mobilen
Plattform eingesetzt werden.
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Um
die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende
Erfindung ein AC/DC-Leistungsgerät
für ein
AC/DC-PLC-Modem bereit. Das AC/DC-Leistungsgerät umfasst eine AC/DC-Schutzschaltung,
eine AC/DC-Konfigurationsschaltung, eine AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung,
einen AC/DC-Umrichter und einen DC/DC-Umrichter. Die AC/DC-Schutzschaltung
ist mit dem AC/DC-Stromnetz gekoppelt, und empfängt einen Wechselstrom oder
einen Gleichstrom aus dem AC/DC-Stromnetz. Die AC/DC-Konfigurationsschaltung
ist mit der AC/DC-Schutzschaltung gekoppelt und wird für das Konfigurieren
des PLC-Modems als ein Wechselstrom- oder ein Gleichstrommodus verwendet,
abhängig
davon, ob das Stromnetz ein Wechselstromnetz oder ein Gleichstromnetz
ist. Die mit der AC/DC-Konfigurationsschaltung gekoppelte AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung
wird verwendet, um den empfangenen Wechselstrom oder Gleichstrom
zu koppeln und zu filtern, sowie für das Koppeln einer Wechselspannung
oder einer ersten Gleichspannung. Der mit der AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung
gekoppelte AC/DC-Umrichter wird für das Umrichten der Wechselspannung,
die mit der AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung gekoppelt ist, und für das Ausgeben
einer zweiten Gleichspannung verwendet. Der DC/DC-Umrichter ist
mit der AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung oder dem AC/DC-Umrichter
gekoppelt. Im Gleichstrommodus wandelt der DC/DC-Umrichter die erste,
von der AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung ausgegebene Gleichspannung
um und im Wechselstrommodus wandelt der DC/DC-Umrichter die zweite,
von dem AC/DC-Umrichter ausgegebene Gleichspannung um, um eine Vielzahl
von Gleichspannungen auszugeben, die jeweils an die analogen und
digitalen Schaltungen des PLC-Modems geliefert werden sollen.
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In
dem obigen AC/DC-Leistungsgerät
für ein AC/DC-Dual
Mode PLC-Modem kann die AC/DC-Schutzschaltung ferner eine Sicherung
und einen Metalloxidvaristor (MOV, metal oxide varistor) umfassen.
Die AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung kann eine Wechselstrom-Kopplungs/Filterschaltung und
eine Gleichstrom-Kopplungs-/Filterschaltung umfassen. Die Wechselstrom-Kopplungs-/Filterschaltung
und die Gleichstrom-Kopplungs-/Filterschaltung können jeweils wenigstens einen
oder mehrere parallel geschaltete Kondensatoren und eine Gleichtaktdrossel
umfassen.
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Der
Ausgang der Gleichtaktdrossel der Gleichstrom-Kopplungs-/Filterschaltung
kann ferner mit einer Ferritperle (FB, ferrite bead) gekoppelt sein.
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In
dem obigen AC/DC-Leistungsgerät
für ein AC/DC-PLC-Modem
mit dualem Modus kann die AC/DC-Konfigurationsschaltung den Wechselstrommodus
oder den Gleichstrommodus über
einen einfachen Schalter einstellen. Der AC/DC-Umrichter kann eine
Schaltung sein, die wenigstens einen Transformator und einen Brückengleichrichter
umfasst. Der AC/DC-Umrichter kann eine FB umfassen, die mit dem
Ausgang des Brückengleichrichters
gekoppelt ist.
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In
dem obigen AC/DC-Leistungsgerät
für das AC/DC-PLC-Modem
mit dualem Modus kann der DC/DC-Umrichter einen DC/DC-Umrichter
für das Ausgeben
der mehreren Gleichspannungen, die jeweils an die analogen und digitalen
Schaltungen des PLC-Modems geliefert werden sollen, umfassen. Die Eingänge des
DC/DC-Umrichters können
ferner jeweils mit der FB gekoppelt werden.
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Des
Weiteren stellt die vorliegende Erfindung ferner ein AC/DC-PLC-Modem
mit dualem Modus bereit. Der stromverarbeitende Teil verwendet das obige
AC/DC-Leistungsgerät.
Der signalverarbeitende Teil des PLC-Modems kann zum Beispiel eine
digitale Schnittstelle für
das Ausgeben oder Eingeben von Kommunikationsdaten, eine Schaltung
eines PLC-Modems, das mit der digitalen Schnittstelle gekoppelt
ist, für
das Verarbeiten der Kommunikationsdaten und einen Signalkoppler,
der mit dem AC/DC-Stromnetz und der Schaltung des PLC-Modems gekoppelt
ist, für
das Empfangen oder Übertragen
der Kommunikationsdaten, umfassen. Im Allgemeinen ist die innere
Struktur des signalverarbeitenden Teils nicht in besonderer Weise
beschränkt,
und jede Ausgestaltung der Schaltung des PLC-Modems kann mit dem
AC/DC-Leistungsgerät
der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
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Zusammengefasst
lässt sich
sagen, dass durch das obige AC/DC-Leistungsgerät oder durch das AC/DC-PLC-Modem
mit dem Leistungsgerät
ein AC/DC-PLC-Modem mit dualem Modus bereitgestellt wird, das sowohl
für das
Wechselstrom-PLC des internen Heimnetzwerkes und das zukünftig im
Fahrzeug eingebaute Gleichstrom-PLC für das Netzwerk der externen
mobilen Plattform geeignet ist.
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KURZE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
begleitenden Zeichnungen sind eingeschlossen, um ein genaueres Verständnis der
Erfindung bereitzustellen, und sind in diese Spezifikation inkorporiert
und stellen einen Teil von ihr dar. Die Zeichnungen veranschaulichen
Ausführungsformen der
Erfindung und dienen, zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien
der Erfindung zu erläutern.
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1 ist
eine schematische Ansicht, welche eine Architektur des Wechselstrom-PLC-Systems zeigt.
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2 ist
ein Blockschaltbild eines herkömmlichen
Wechselstrom-PLC-Modems.
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3 ist
ein schematisches Blockschaltbild, das den stromverarbeitenden Teil
und den signalverarbeitenden Teil gemäß dem herkömmlichen Wechselstrom-PLC-Modem
zeigt.
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4 ist
ein Blockschaltbild eines AC/DC-Leistungsgeräts für ein AC/DC-PLC-Modem mit dualem
Modus gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein Schaltbild, das eine exemplarische Schaltung des AC/DC-Leistungsgeräts von 4 zeigt.
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BESCHREIBUNG
VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung besteht darin, ein AC/DC-Power Line Communication
(PLC)-Modem mit dualem Modus bereit zu stellen. Die Technologie des
AC/DC-PLC-Modems mit dualem Modus schließt hauptsächlich zwei Teile ein: der
eine ist die Technologie für
das Verarbeiten des Signals des PLC-Modems und der andere ist die
Technologie für das
Verarbeiten von AC/DC-Spannungen aus dem Stromnetz. Das Verfahren, über das
die Technologie für
das Verarbeiten von Signalen für
das PLC-Modem erreicht werden kann, ist in der vorliegenden Erfindung
nicht beschränkt,
und jede beliebige Signalverarbeitungstechnologie kann in der vorliegenden
Erfindung angewendet werden. Die folgende detaillierte Beschreibung
konzentriert sich lediglich auf die Technologie für das Verarbeiten
von Wechsel-und Gleichspannungen in Stromnetzen.
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4 ist
ein Blockschaltbild eines AC/DC-Leistungsgeräts für ein AC/DC-PLC-Modem mit dualem
Modus gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Wie in 4 gezeigt, zeigen
die bidirektionalen gestrichelten Linien in dem unteren Abschnitt
der Figur eine zu der Signalverarbeitung des PLC-Modems gehörige Schaltung,
die im Allgemeinen z.B. eine Signalkoppler- und Schutzschaltung 102,
eine Schaltung des PLC-Modems 104 und eine digitale Schnittstelle 106 einschließt. Die unidirektionalen
durchgehenden Linien in dem gestrichelten Block des oberen Bereichs
von 4 zeigen eine zu der Wechsel-/Gleichspannungsverarbeitung für das AC/DC-PLC-Modem
mit dualem Modus gehörige
Schaltung 200, die eine AC/DC-Schutzschaltung 204,
eine AC/DC-Konfigurationsschaltung 202, eine AC/DC-Kopplung-/Filterschaltung 206,
einen AC/DC-Umrichter 208 und einen DC/DC-Umrichter 210 einschließt.
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Wie
in 4 gezeigt, ist die AC/DC-Schutzschaltung 204 mit
dem AC/DC-Stromnetz 100 gekoppelt. Das Stromnetz kann ein
Wechselstromnetz oder ein Gleichstromnetz sein. Wechselstrom oder
Gleichstrom kann von dem AC/DC-Stromnetz 100 gekoppelt
sein, und Wirkungen wie das Unterdrücken von Störungen/Rauschen und das Sichern
des AC/DC-Stroms können
erreicht werden. Die AC/DC-Konfigurationsschaltung 202 ist
mit der AC/DC-Schutzschaltung 204 für das Konfigurieren des PLC-Modems
in einen Wechselstrom- oder Gleichstrommodus gekoppelt, abhängig davon,
ob das AC/DC-Stromnetz 100 ein Wechselstromnetz oder ein
Gleichstromnetz ist. Anders gesagt kann das AC/DC-Leistungsgerät der vorliegenden
Erfindung einen Mechanismus für
das Verarbeiten von Wechselstrom oder Gleichstrom bereitstellen,
je nachdem, welche Stromart in der Umgebung vorliegt. Das AC/DC-Leistungsgerät kann über die
AC/DC-Konfigurationsschaltung 202 im Falle, dass es sich
um Gleichstrom handelt, dahingegen konfiguriert werden, dass es
im Gleichstrommodus arbeitet, und wenn es sich um Wechselstrom handelt, dann
kann das AC/DC-Leistungsgerät
dahingegen konfiguriert werden, dass es im Wechselstrommodus arbeitet.
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Im
Allgemeinen wird der Wechselstrommodus oftmals für die Niederwechselspannung
verwendet, die Zuhause oder im Büro
verwendet wird, d.h. die Innenraumsteckdosen des Netzstroms. Der Gleichstrommodus
wird oftmals für
die Gleichspannung verwendet, die in der Umgebung von so genannten
mobilen Plattformen bereitgestellt wird, wie etwa Fahrzeuge, Transportbusse,
Züge, Hochgeschwindigkeitszüge oder
Flugzeuge, etc.
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Die
AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung 206 ist mit der AC/DC-Konfigurationsschaltung 202 gekoppelt,
um den empfangenen Wechselstrom oder Gleichstrom zu koppeln und
zu filtern, und für
das Koppeln einer Wechselspannung VAC oder
einer ersten Gleichspannung VDC1. Die AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung 206 wird
hauptsächlich
für das Koppeln
und Filtern des Wechselstroms oder des Gleichstroms verwendet. Das
bedeutet, die AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung 206 umfasst
eine Wechselstrom-Kopplungs/Filterschaltung und eine Gleichstrom-Kopplungs-/Filterschaltung.
Wenn das AC/DC-Stromnetz 100 ein Gleichstromnetz ist, dann wird
die AC/DC-Konfigurationsschaltung 202 in den Gleichstrommodus
geschaltet, und die AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung 206 koppelt
und filtert den Gleichstrom, und koppelt die erste Gleichspannung VDC1 des Gleichstrommodus. Wenn das AC/DC-Stromnetz 100 ein
Wechselstromnetz ist, dann wird die AC/DC-Konfigurationsschaltung 202 in den
Wechselstrommodus geschaltet, und die AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung 206 koppelt
und filtert den Wechselstrom und koppelt die Wechselspannung VAC des Wechselstrommodus mit dem AC/DC-Umrichter 208.
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Der
AC/DC-Umrichter 208 ist mit der AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung 206 gekoppelt, um
die Spannung des Wechselstrommodus, die mit der AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung 206 gekoppelt
ist, umzuwandeln und um dann eine zweite Gleichspannung VDC2 auszugeben. Der AC/DC-Umrichter 208 ist
nur im Wechselstrommodus in Betrieb. Nach dem Koppeln und Filtern
wird die empfangene Wechselspannung VAC dann
durch den AC/DC-Umrichter 208 in die zweite Gleichspannung
VDC2 umgewandelt.
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Der
DC/DC-Umrichter 210 ist mit der AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung 206 oder
dem AC/DC-Umrichter 208 gekoppelt. Im Gleichstrommodus
wandelt der DC/DC-Umrichter 210 die erste, von der AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung 206 ausgegebene
Gleichspannung VDC1 um. Im Wechselstrommodus
wandelt der DC/DC-Umrichter 210 die zweite, von dem AC/DC-Umrichter
ausgegebene Gleichspannung VDC2 um. Im Gleichstrommodus,
nachdem die von dem AC/DC-Stromnetz 100 empfangene Gleichspannung
von der AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung 206 verarbeitet
wurde, wird die erhaltene erste Gleichspannung VDC1 an
den DC/DC-Umrichter 210 übertragen. Im Wechselstrommodus,
nachdem die von dem AC/DC-Stromnetz 100 empfangene Wechselspannung
von der AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung 206 und dem AC/DC-Umrichter 208 verarbeitet
wurde, wird die erhaltene zweite Gleichspannung VDC2 an
den DC/DC-Umrichter 210 geliefert.
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Im
Allgemeinen können
die erhaltene erste Gleichspannung VDC1 und
die zweite Gleichspannung VDC2 oftmals nicht
direkt von dem Modem verwendet werden. Aus diesem Grund sollten
die Gleichspannungen VDC1 und VDC2 durch
das Verwenden des DC/DC-Umrichters 210 in Gleichspannungen
einer anderen Höhe
umgewandelt werden. Zudem hat der signalverarbeitende Teil des PLC-Modems
verschiedene Schaltungseinheiten, so dass eine und mehr Gleichspannungen
erforderlich sein können.
Somit kann der DC/DC-Umrichter 210 hier ein DC/DC-Umrichter
sein, der eine Spannung in mehrere Spannungen umrichtet (one-to-multiple
DC/DC converter). Zusätzlich
muss der DC/DC-Umrichter 210, wie oben erwähnt, ferner
mit einem Gleichspannungssignal VA, das
an die analoge Schaltung des PLC-Modems 104 geliefert werden
soll, und einem Gleichspannungssignal VD ausgestattet
werden, welches an die digitalen Schaltungen des PLC-Modems 104 und
die digitale Schnittstelle 106 geliefert werden soll, da
das PLC-Modem ferner mit einer digitalen Schnittstelle 106 ausgestattet
ist und die Schaltung des PLC-Modems 104 ebenfalls eine
analoge und eine digitale Schaltung hat. Dadurch werden die für die analogen und
digitalen Schaltungen bereitgestellten Gleichspannungen getrennt,
so dass verhindert werden kann, dass Störungen sich miteinander überlagern, und
dadurch wird die Stabilität
des PLC-Systems erhöht.
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In
der obigen Beschreibung wird jeder Schaltungsfunktionsblock des
AC/DC-Leistungsgerätes 200 einfach
veranschaulicht. Eine detaillierte Beschreibung folgt nachstehend
mit Bezug auf eine beispielhafte, in die Praxis umgesetzte Schaltung.
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Danach
wird der signalverarbeitende Teil des AC/DC-PLC-Modems mit dualem
Modus veranschaulicht. Die zu dem signalverarbeitenden Teil gehörenden Schaltungen
sind nicht speziell durch die vorliegende Erfindung beschränkt, und
die herkömmlichen
Technologien zur Signalverarbeitung von Niederspannungs-Wechselspannungen
durch PLC-Modems, wie etwa HomePlug 1.0 oder HomePlug AV können ebenso
verwendet werden. Unter Bezug auf 4 umfasst
die Schaltung des signalverarbeitenden Teils eine Signalkoppler-
und Schutzschaltung 102, eine Schaltung eines PLC-Modems 104 und eine
digitale Schnittstelle 106.
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Die
digitale Schnittstelle 106 wird für das Bereitstellen von Information
verwendet, die durch das Computernetzwerk bidirektional an den Anwender übertragen
wird. Die Information kann Stimm-, Video-, Audio-, und Dateninformation
etc. sein. Der Anwender kann die Daten über die digitale Schnittstelle 106 auch
in das PLC-Netzwerk, sogar in das Internet, uploaden. Die Schaltung
des PLC-Modems 104 ist mit der digitalen Schnittstelle 106 gekoppelt,
um die oben erwähnten
Daten zu verarbeiten. Da der signalverarbeitende Teil nicht der
entscheidende Punkt der vorliegenden Erfindung ist, wird der Teil
seiner Kernschaltung nicht im Detail beschrieben werden. Fachleute
können
beliebige Änderungen
an der Ausgestaltung vornehmen.
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Die
Signalkoppler- und Schutzschaltung 102 ist für das Koppeln
der obigen Signaldaten mit dem AC/DC-Stromnetz 100 und
der Schaltung des PLC-Modems gekoppelt. Eine Funktion der Signalkoppler-
und Schutzschaltung 102 ist es, die upgeloadeten Daten
auf dem Stromsignal des Stromnetzes zu führen, d.h., das Koppeln der
Daten in das Stromsignal, so dass die Daten über das Stromsignal an das
Netzwerk übertragen
werden können.
Andererseits, was das Empfängerteil
angeht, stellt die Signalkoppler- und Schutzschaltung 102 die
mittels des Stromsignals transportierten Daten wieder her. Außerdem stellt
die Signalkoppler- und
Schutzschaltung 102 auch die Wirkungen des Sicherns und
der Unterdrückung
von Störungen/Rauschen
bereit.
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Die
Struktur und Funktionsweise des obigen AC/DC-Leistungsgeräts 200 werden
von einer exemplarischen, in die Praxis umgesetzten Schaltung als Beispiel
weiter veranschaulicht. 5 ist ein Beispiel, das eine
in die Praxis umgesetzte Schaltung des AC/DC-Leistungsgeräts von 4 zeigt.
Wie in 5 gezeigt, sichert die AC/DC-Schutzschaltung 204 das
AC/DC-PLC-Modem gegen Störungen/Rauschen
aufgrund von Überspannung
ab. Insbesondere können
eine Sicherung und ein Metalloxidvaristor (MOV), die an den Eingängen des
AC/DC-Stromnetzes angebracht sind, als ein Beispiel für die AC/DC-Schutzschaltung
zur Absicherung gegen Störungen/Rauschen
aufgrund von Überspannung
verwendet werden. Wenn Störungen/Rauschen
aufgrund von Überspannung
auftritt, können
die Sicherung und der MOV verwendet werden, um Störungen/Rauschen
aufgrund von Überspannung
zu unterdrücken
und zu beseitigen, so dass Störungen/Rauschen
unterdrückt
werden und das AC/DC-Leistungsgerät geschützt wird.
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Die
AC/DC-Konfigurationsschaltung 202 kann verwendet werden,
um das AC/DC-Stromsystem auszuwählen.
Insbesondere kann sie durch einen einfachen Schalter SW, der in 5 gezeigt wird,
implementiert werden. Wenn er in einem herkömmlichen internen Wechselstrom-PLC-Netzwerk verwendet
wird, dann kann der Schalter SW geschaltet werden (zum Beispiel,
nach unten unter Bezug auf 5), um eine
Schaltung für
das Verarbeiten einer Wechselspannung auszuwählen. Im Gegensatz dazu wird
der Schalter SW nach oben geschaltet, um eine Schaltung für das Verarbeiten
einer Gleichspannung auszuwählen,
wenn er in dem Gleichstrom-PLC-Netzwerk eines externen Netzwerkes
einer in einem Fahrzeug eingebauten mobilen Plattform verwendet
wird.
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Die
AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung 206 wird hauptsächlich verwendet,
um das AC/DC-Stromsignal zu koppeln und zu filtern, und kann zum
Beispiel durch das Verwenden eines Transformators, einer Gleichtaktdrossel,
einer Ferritperle (FB) oder mit Hilfe von parallel geschalteten Kondensatoren
mit verschiedenen Größen für das Koppeln
und Filtern implementiert werden. Die Gleichtaktdrossel kann auch
verwendet werden, um die elektromagnetische Interferenz (EMI) zu
verringern. Wie oben beschrieben, hat die AC/DC-Kopplungs-/Filterschaltung 206 eine
Wechselstrom-Kopplungs-/Filterschaltung und eine Gleichstrom-Kopplungs-/Filterschaltung,
d.h. sie stellt zwei verschiedene Wege jeweils für den Wechselstrommodus und den
Gleichstrommodus bereit. In dem Beispiel für eine Schaltung von 5 umfasst
die Schaltung für den
Gleichspannungsmodus Kondensatoren C1, C2 und C3, die parallel geschaltet
sind, und eine Gleichtaktdrossel L1, die mit den Kondensatoren C1,
C2 und C3 in Reihe geschaltet ist. Die Kondensatoren C1, C2 und
C3 werden jeweils für
das Filtern von Rauschen der Gleichspannungen auf den Nieder-, Mittel- und
Hochfrequenzbändern
verwendet. L1 ist eine Gleichstrom-Gleichtaktdrossel und wird als
ein EMI-Filter verwendet. Der Ausgang der Gleichtaktdrossel L1 kann
ferner mit einer Ferritperle FB1 für das Filtern der Gleichspannung
gekoppelt sein. Des Weiteren umfasst die Schaltung des Wechselspannungsmodus
einen Kondensator C13 und eine Gleichtaktdrossel L2, die mit dem
Kondensator C13 in Reihe geschaltet ist. Der Kondensator C13 wird verwendet,
um das Rauschen der Wechselspannung zu filtern. L2 ist eine Wechselspannungs-Gleichtaktdrossel
und wird auch als ein EMI-Filter verwendet.
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Der
AC/DC-Umrichter 208 ist ein Umrichter, der Wechselspannung
in Gleichspannung umwandelt, der aus einem Transformator T1 und
einem Brückengleichrichter
BR1 in 5 besteht und Gleichspannung bereitstellt, die
an die Umrichter U1 und U2 des DC/DC-Umrichters 210 eingegeben
wird. Der Ausgang des Brückengleichrichters
BR1 kann mit einer Ferritperle FB2 für das Filtern der Gleichspannung
gekoppelt sein. Die Kondensatoren C4-C6 in 5 und werden
auch jeweils für
das Filtern von Rauschen der Gleichspannungen auf den Nieder-, Mittel-
und Hochfrequenzbändern
verwendet.
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Der
DC/DC-Umrichter 210 kann zwei DC/DC-Umrichter umfassen,
in welchen ein Umrichter U1 verwendet wird, um die Gleichspannung
an die digitale Schaltung des PLC-Modems zu liefern, d.h., den digitalen
Teil der Schaltung des PLC-Modems 104 und die digitale
Schnittstelle 106 in 4, der andere
Umrichter U2 wird verwendet, um die Gleichspannung an die analoge
Schaltung des PLC-Modems zu liefern, z.B. die Gleichspannung für die analoge
Schaltung der Schaltung des PLC-Modems 104 in 4.
Die Eingänge
der Umrichter U1, U2 können ferner
jeweils mit Ferritperlen FB3, FB4 gekoppelt werden, um die Eingabesignale
der Gleichspannung weiter zu filtern. Die Ausgänge der Umrichter U1, U2 können ferner
jeweils mit parallel geschalteten Kondensatoren C7-C9, C10-C12 gekoppelt
werden, um Rauschen der Gleichspannungen auf den Nieder-, Mittel-
und Hochfrequenzbändern,
die von den Umrichtern U1, U2 ausgegeben werden, zu filtern.
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Der
DC/DC Umrichter 210 wird verwendet, um DC-Spannungen in
jeweils zwei Teile zu teilen, die jeweils von der analogen und der
digitalen Schaltung verwendet werden. Auf diese Weise können die digitale
Schaltung und die analoge Schaltung jeweils reine Gleichspannungen
erhalten und somit ferner verhindern, dass Rauschen des PLC-Modems
sich gegenseitig überlagert.
Diese Konfiguration kann bewirken, dass das PLC-Modem stabiler ist.
Zudem kann das Erden des Netzspannungssignals durch das Verbinden
von FB5 und FB6 jeweils mit der Signalerdung der digitalen Schaltung
und der Signalerdung der analogen Schaltung des PLC-Modems erreicht
werden, so dass hochfrequentes Erdungsrauschen verringert werden
kann.
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Zusammengefasst
lässt sich
sagen, dass durch das obige AC/DC-Leistungsgerät oder durch das AC/DC-PLC-Modem
mit dualem Modus mit dem Leistungsgerät, ein AC/DC-PLC-Modem mit
dualem Modus bereitgestellt wird, das sowohl für das Wechselstrom-PLC des
internen Heimnetzwerkes als auch das Gleichstrom-PLC für das zukünftige externe
im Fahrzeug eingebaute Netzwerk der externen mobilen Plattform geeignet
ist.
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Außerdem kann
die vorliegende Erfindung zukünftig
in dem DC-PLC-Netzwerk des im Fahrzeug eingebauten Netzwerks der
mobilen Plattform verwendet werden, wenn das sich im Fahrzeug befindliche
Gleichstromnetz für
die mobile externe Plattform als ein im Fahrzeug eingebautes Netzwerk
verwendet wird und durch die DC-PLC-Technologie als ein DC-PLC-Netzwerk
ausgebildet wird. In diesem Fall hat die vorliegende Erfindung wenigstens
die folgenden Vorteile: (1) Es ist nicht erforderlich, dass besondere
Netzwerkdatenübertragungskabel
angeordnet werden, da das sich im Fahrzeug befindende PLC direkt
verwendet wird, und die sich im Fahrzeug befindenden Kabel, Anschlüsse, und ähnliches
in der mobilen Plattform können
reduziert werden; (2) da Kabel und Anschlüsse nicht verwendet werden,
können
die Kosten der mobilen Plattform verringert werden; (3) gleichermaßen kann
aus demselben Grund selbstverständlich
das Gewicht der mobilen Plattform verringert werden, wodurch Kraftstoff
gespart wird; (4) verschiedene Gleichspannungswerte, 12V/24V/42V-Gleichspannung
können
alternativ verwendet werden, somit muss man sich über die Stromwerte
keine Gedanken machen; und (5) sie ist flexibel und komfortabel
in der Verwendung.
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Fachleuten
ist klar ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Varianten
and der Struktur der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne
vom Schutzumfang oder dem Wesen der Erfindung abzuweichen. Im Hinblick
auf das Vorangehende ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung
Modifikationen und Varianten dieser Erfindung abdeckt, soweit diese
unter den Schutzumfang der folgenden Ansprüche und ihrer Äquivalente
fallen.