低底噪开关变压器及PLC电源适配器的制作方法

本申请涉及PLC(Power Line Communication，电力线通信)技术领域，具体而言，涉及一种低底噪开关变压器及PLC电源适配器。

背景技术：

PLC技术是一种利用电力线传输数据信息(比如，音频信息、视频信息)的通信方式，这种通信方式需要配备合适的电源适配器来获取电力线上的具体数据信息，而同时这种通信方式对电源适配器的底噪要求非常高。目前业界主流所采用的PLC电源适配器都是在电源接入单元处添加滤波电路的方式来阻断设备自身底噪对PLC工作速率的影响。但这种PLC电源适配器本身包括的实质性器件(例如，开关变压器)的底噪并未有所改善，当这种PLC电源适配器被应用到高链损环境(例如，高损耗的长距离电力线通信)下时，滤波电路的作用将大幅度降低，PLC电源适配器本身包括的实质性器件的底噪将会对PLC工作速率造成影响，使得高链损环境下的PLC工作速率效果不佳。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种低底噪开关变压器及PLC电源适配器，所述低底噪开关变压器可大幅度降低自身底噪，降低PLC电源适配器对PLC速率的底噪干扰，确保PLC在高链损环境下的工作速率。

就变压器而言，本申请实施例提供一种低底噪开关变压器，应用于电力线通信PLC电源适配器，所述开关变压器包括绕线骨架、磁芯、初级绕组、第一屏蔽绕组、次级绕组、第二屏蔽绕组及第三屏蔽绕组；

所述绕线骨架为中空结构，所述磁芯部分容置在所述绕线骨架的中空部位内，所述初级绕组、所述第一屏蔽绕组、所述次级绕组、所述第二屏蔽绕组及所述第三屏蔽绕组依次绕设在所述绕线骨架的位置与所述中空部位对应的外壁上，并相互层叠在一起；

其中，所述初级绕组用于接入来自所述PLC电源适配器外部的交流电压，所述第一屏蔽绕组用于降低所述初级绕组与所述次级绕组之间的噪声耦合，所述次级绕组透过所述第一屏蔽绕组与所述初级绕组电磁感应输出变压后的交流电压，所述第二屏蔽绕组用于屏蔽所述磁芯的杂讯，所述第三屏蔽绕组用于屏蔽所述绕线骨架周围的杂散磁场。

可选地，在本申请实施例中，上述第一屏蔽绕组设置在所述初级绕组及所述次级绕组之间，所述第一屏蔽绕组所对应的线圈的一端与所述初级绕组对应线圈的电压输入端电性连接，所述第一屏蔽绕组所对应的线圈的另一端悬空，以在所述次级绕组与所述初级绕组电磁感应时，减低所述初级绕组与所述次级绕组之间的共模噪声的电容耦合。

可选地，在本申请实施例中，上述第二屏蔽绕组设置在所述次级绕组的外侧，所述第二屏蔽绕组所对应的线圈的一端与所述初级绕组对应线圈的输出接地端电性连接，所述第二屏蔽绕组所对应的线圈的另一端与所述磁芯连接，以将所述磁芯的杂讯屏蔽到接地端。

可选地，在本申请实施例中，上述所述开关变压器还包括杂磁屏蔽层，所述第三屏蔽绕组设置在所述第二屏蔽绕组的外侧，所述杂磁屏蔽层套设在所述第三屏蔽绕组外侧，所述第三屏蔽绕组所对应的线圈的一端与所述初级绕组对应线圈的输出接地端电性连接，所述第三屏蔽绕组所对应的线圈的另一端连接所述杂磁屏蔽层，以配合所述杂磁屏蔽层将所述绕线骨架周围的杂散磁场屏蔽到接地端。

可选地，在本申请实施例中，上述第三屏蔽绕组所对应的线圈采用屏蔽铜线绕制形成，所述杂磁屏蔽层采用自粘铜带制造而成。

可选地，在本申请实施例中，上述次级绕组所对应的线圈采用三层绝缘线绕制形成。

就适配器而言，本申请实施例提供一种PLC电源适配器，所述电源适配器包括交流信号接入单元、数据提取调制单元、电压感应滤波单元、脉冲频率ON/OFF调制控制单元、电压输出整流单元、电压反馈控制单元及任意一种上述的低底噪开关变压器；

所述交流信号接入单元外接电力线，以获取所述电力线上传输的加载有数据信息的交流电流信号；

所述数据提取调制单元与所述交流信号接入单元电性连接，用于对所述交流电流信号上的数据信息进行提取，并对提取到的数据信息进行信号调制，得到调制后的数据信号；

所述电压感应滤波单元与所述交流信号接入单元电性连接，用于基于所述交流电流信号感应并整流得到交流电压信号，并对得到的交流电压信号进行滤波；

所述低底噪开关变压器经所述脉冲频率ON/OFF调制控制单元与所述电压感应滤波单元电性连接，并与所述电压输出整流单元电性连接，用于对由所述电压感应滤波单元滤波的经所述脉冲频率ON/OFF调制控制单元调制后的交流电压信号进行变压处理，并将变压后的交流电压信号输出给所述电压输出整流单元，以使所述电压输出整流单元对所述变压后的交流电压信号整流后对应输出适配的交流电压；

所述电压反馈控制单元与所述电压输出整流单元及所述脉冲频率ON/OFF调制控制单元电性连接，用于根据所述电压输出整流单元输出的交流电压向所述脉冲频率ON/OFF调制控制单元反馈控制指令，以使所述脉冲频率ON/OFF调制控制单元按照所述控制指令进行脉冲频率调制。

可选地，在本申请实施例中，上述数据提取调制单元包括信号提取环路及信号调制电路；

所述信号提取环路用于从所述交流信号接入单元接收到的交流电流信号中提取出对应的数据信息；

所述信号调制电路与所述信号提取环路电性连接，用于对所述信号提取环路提取的数据信息进行信号调制，得到对应匹配的数据信号。

可选地，在本申请实施例中，上述电压感应滤波单元包括火线电压感应电路、零线电压感应电路及整流滤波电路；

所述火线电压感应电路与所述零线电压感应电路分别用于感应得到所述交流电流信号所对应的交流电压信号的火线电压信号分量及零线电压信号分量；

所述整流滤波电路与所述火线电压感应电路及所述零线电压感应电路电性连接，用于对感应得到的所述火线电压信号分量及所述零线电压信号分量进行整流处理及噪声滤波处理，得到对应滤波后的交流电压信号。

可选地，在本申请实施例中，上述电压感应滤波单元还包括电磁干扰EMI滤波电路；

所述EMI滤波电路设置在所述整流滤波电路、所述火线电压感应电路及所述零线电压感应电路之间，并与所述整流滤波电路、所述火线电压感应电路及所述零线电压感应电路电性连接，用于对所述火线电压感应电路感应得到的火线电压信号分量及所述零线电压感应电路感应得到的零线电压信号分量进行电磁干扰滤波，并将滤波后的所述火线电压信号分量及所述零线电压信号分量发送给所述整流滤波电路。

相对于现有技术而言，本申请实施例提供的低底噪开关变压器及PLC电源适配器具有以下有益效果：所述低底噪开关变压器可大幅度降低自身底噪，降低PLC电源适配器对PLC速率的底噪干扰，确保PLC在高链损环境下的工作速率。所述低底噪开关变压器应用于电力线通信PLC电源适配器，所述开关变压器包括绕线骨架、磁芯、初级绕组、第一屏蔽绕组、次级绕组、第二屏蔽绕组及第三屏蔽绕组。所述绕线骨架为中空结构，所述磁芯部分容置在所述绕线骨架的中空部位内，所述初级绕组、所述第一屏蔽绕组、所述次级绕组、所述第二屏蔽绕组及所述第三屏蔽绕组依次绕设在所述绕线骨架的位置与所述中空部位对应的外壁上，并相互层叠在一起。其中，所述初级绕组用于接入来自所述PLC电源适配器外部的交流电压，所述第一屏蔽绕组用于降低所述初级绕组与所述次级绕组之间的噪声耦合，所述次级绕组透过所述第一屏蔽绕组与所述初级绕组电磁感应输出变压后的交流电压，所述第二屏蔽绕组用于屏蔽所述磁芯的杂讯，所述第三屏蔽绕组用于屏蔽所述绕线骨架周围的杂散磁场，从而通过所述第一屏蔽绕组、所述第二屏蔽绕组及所述第三屏蔽绕组之间配合降低所述开关变压器的底噪，使得应用有所述开关变压器的PLC电源适配器减少对PLC速率的底噪干扰，确保PLC在高链损环境下的工作速率。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本申请较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请权利要求保护范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的低底噪开关变压器的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的低底噪开关变压器的电路示意图。

图3为本申请实施例提供的PLC电源适配器的方框示意图。

图4为本申请实施例提供的图3中所示的数据提取调制单元的方框示意图。

图5为本申请实施例提供的图3中所示的电压感应滤波单元的方框示意图。

图标：100-低底噪开关变压器；110-绕线骨架；120-磁芯；130-初级绕组；140-第一屏蔽绕组；150-次级绕组；160-第二屏蔽绕组；170-第三屏蔽绕组；10-PLC电源适配器；11-交流信号接入单元；12-数据提取调制单元；13-电压感应滤波单元；14-脉冲频率ON/OFF调制控制单元；15-电压输出整流单元；16-电压反馈控制单元；121-信号提取环路；122-信号调制电路；131-火线电压感应电路；132-零线电压感应电路；133-EMI滤波电路；134-整流滤波电路。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请结合参照图1、图2及图3，其中图1是本申请实施例提供的低底噪开关变压器100的结构示意图，图2是本申请实施例提供的低底噪开关变压器100的电路示意图，图3是本申请实施例提供的PLC电源适配器10的方框示意图。在本申请实施例中，所述低底噪开关变压器100应用于PLC电源适配器10，用于实现交流电压信号的变压处理，其中所述低底噪开关变压器100可大幅度降低自身底噪，降低PLC电源适配器10对PLC速率的底噪干扰，确保PLC在高链损环境下的工作速率。

在本实施例中，所述低底噪开关变压器100包括绕线骨架110、磁芯120、初级绕组130、第一屏蔽绕组140、次级绕组150、第二屏蔽绕组160及第三屏蔽绕组170，所述低底噪开关变压器100通过所述绕线骨架110、所述磁芯120、所述初级绕组130及所述次级绕组150之间的配合实现变压功能，并通过所述第一屏蔽绕组140、所述第二屏蔽绕组160及所述第三屏蔽绕组170在所述初级绕组130及所述次级绕组150运行时，降低所述低底噪开关变压器100的底噪，使得应用有所述低底噪开关变压器100的PLC电源适配器10减少对PLC速率的底噪干扰，确保PLC在高链损环境下的工作速率。

在本实施例中，所述绕线骨架110为中空结构，所述磁芯120部分容置在所述绕线骨架110的中空部位内，所述初级绕组130、所述第一屏蔽绕组140、所述次级绕组150、所述第二屏蔽绕组160及所述第三屏蔽绕组170依次绕设在所述绕线骨架110的位置与所述中空部位对应的外壁上，并相互层叠在一起。在本实施例的一种实施方式中，所述磁芯120为铁氧体磁芯。

在本实施例中，所述初级绕组130用于接入来自所述PLC电源适配器10外部的交流电压。所述初级绕组130为最贴近所述绕线骨架110的中空部位的绕组，可确保所述初级绕组130对应的线圈的每圈用线的平均长度尽可能的短，使得所述初级绕组130的寄生电容尽可能的小，同时所述初级绕组130可通过所述第一屏蔽绕组140、所述第二屏蔽绕组160及所述第三屏蔽绕组170各自对应的屏蔽作用，降低所述初级绕组130与所述PLC电源适配器10中其他邻近元件的噪声耦合。

在本实施例中，所述第一屏蔽绕组140用于降低所述初级绕组130与所述次级绕组150之间的噪声耦合。可选地，所述第一屏蔽绕组140设置在所述初级绕组130及所述次级绕组150之间，所述第一屏蔽绕组140所对应的线圈的一端与所述初级绕组130对应线圈的电压输入端电性连接，所述第一屏蔽绕组140所对应的线圈的另一端悬空，以在所述次级绕组150与所述初级绕组130电磁感应时，减低所述初级绕组130与所述次级绕组150之间的共模噪声的电容耦合。其中，所述电压输入端为所述初级绕组130对应线圈的用于接入来自所述PLC电源适配器10外部的交流电压的电压数值较高的一端。

在本实施例中，所述次级绕组150透过所述第一屏蔽绕组140与所述初级绕组130电磁感应输出变压后的交流电压。其中，所述次级绕组150所对应的线圈采用三层绝缘线绕制形成，并在绕制过程中充分利用自身在所述绕线骨架110处的绕线空间，以减小自身对应的寄生电容。

在本实施例中，所述第二屏蔽绕组160设置在所述次级绕组150的外侧，并环绕贴合在所述次级绕组150上，用于屏蔽所述磁芯120的杂讯。可选地，所述第二屏蔽绕组160所对应的线圈的一端与所述初级绕组130对应线圈的输出接地端电性连接，所述第二屏蔽绕组160所对应的线圈的另一端与所述磁芯120连接，以将所述磁芯120的杂讯屏蔽到接地端，使所述低底噪开关变压器100工作在更安静的环境下，降低所述低底噪开关变压器100的底噪。其中，所述初级绕组130对应线圈的输出接地端即为所述初级绕组130对应线圈除电压输入端之外的另一端。

在本实施例中，所述第三屏蔽绕组170设置在所述第二屏蔽绕组160的外侧，并环绕贴合在所述第二屏蔽绕组160上，用于屏蔽所述绕线骨架110周围的杂散磁场，以降低所述PLC电源适配器10中所述低底噪开关变压器100对邻近电路的干扰，降低所述邻近电路对所述低底噪开关变压器100的干扰，进而避免产生EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)问题。

可选地，在本申请实施例中，所述低底噪开关变压器100还可以包括杂磁屏蔽层，所述杂磁屏蔽层套设在所述第三屏蔽绕组170外侧，所述第三屏蔽绕组170所对应的线圈的一端与所述初级绕组130对应线圈的输出接地端电性连接，所述第三屏蔽绕组170所对应的线圈的另一端连接所述杂磁屏蔽层，以配合所述杂磁屏蔽层将所述绕线骨架110周围的杂散磁场屏蔽到接地端。在本实施例的一种实施方式中，所述第三屏蔽绕组170所对应的线圈采用屏蔽铜线绕制形成，所述杂磁屏蔽层采用自粘铜带制造而成。

在本实施例中，所述低底噪开关变压器100通过所述第一屏蔽绕组140、所述第二屏蔽绕组160及所述第三屏蔽绕组170之间配合降低自身的底噪，使得应用有所述低底噪开关变压器100的PLC电源适配器10减少对PLC速率的底噪干扰，确保PLC在高链损环境下的工作速率。

请再次参照图3，在申请实施例中，所述PLC电源适配器10还包括交流信号接入单元11、数据提取调制单元12、电压感应滤波单元13、脉冲频率ON/OFF调制控制单元14、电压输出整流单元15及电压反馈控制单元16。

在本实施例中，所述交流信号接入单元11外接电力线，以获取所述电力线上传输的加载有数据信息的交流电流信号。

在本实施例中，所述数据提取调制单元12与所述交流信号接入单元11电性连接，用于对所述交流电流信号上的数据信息进行提取，并对提取到的数据信息进行信号调制，得到调制后的数据信号。

可选地，请参照图4，是本申请实施例提供的图3中所示的数据提取调制单元12的方框示意图。在本实施例中，所述数据提取调制单元12包括信号提取环路121及信号调制电路122。所述信号提取环路121用于从所述交流信号接入单元11接收到的交流电流信号中提取出对应的数据信息。所述信号调制电路122与所述信号提取环路121电性连接，用于对所述信号提取环路121提取的数据信息进行信号调制，得到对应匹配的数据信号。

在本实施例中，所述电压感应滤波单元13与所述交流信号接入单元11电性连接，用于基于所述交流电流信号感应并整流得到交流电压信号，并对得到的交流电压信号进行滤波，得到滤波后的交流电压信号。

可选地，请参照图5，是本申请实施例提供的图3中所示的电压感应滤波单元13的方框示意图。在本实施例中，所述电压感应滤波单元13包括火线电压感应电路131、零线电压感应电路132及整流滤波电路134。

所述火线电压感应电路131与所述零线电压感应电路132分别用于感应得到所述交流电流信号所对应的交流电压信号的火线电压信号分量及零线电压信号分量。其中，所述火线电压感应电路131包括火线电感，所述零线电压感应电路132包括零线电感，所述火线电压感应电路131通过所述火线电感感应得到所述火线电压信号分量，所述零线电压感应电路132通过所述零线电感感应得到所述零线电压信号分量。

所述整流滤波电路134与所述火线电压感应电路131及所述零线电压感应电路132电性连接，用于对感应得到的所述火线电压信号分量及所述零线电压信号分量进行整流处理及噪声滤波处理，得到对应滤波后的交流电压信号。

在本实施例中，所述电压感应滤波单元13还包括EMI滤波电路133。所述EMI滤波电路133设置在所述整流滤波电路134、所述火线电压感应电路131及所述零线电压感应电路132之间，并与所述整流滤波电路134、所述火线电压感应电路131及所述零线电压感应电路132电性连接，用于对所述火线电压感应电路131感应得到的火线电压信号分量及所述零线电压感应电路132感应得到的零线电压信号分量进行电磁干扰滤波，并将滤波后的所述火线电压信号分量及所述零线电压信号分量发送给所述整流滤波电路134，以使所述整流滤波电路134对得到的所述火线电压信号分量及所述零线电压信号分量进行整流处理及噪声滤波处理，得到对应滤波后的交流电压信号。

在本实施例中，所述低底噪开关变压器100经所述脉冲频率ON/OFF调制控制单元14与所述电压感应滤波单元13电性连接，并与所述电压输出整流单元15电性连接，用于对由所述电压感应滤波单元13滤波的经所述脉冲频率ON/OFF调制控制单元14调制后的交流电压信号进行变压处理，并将变压后的交流电压信号输出给所述电压输出整流单元15，以使所述电压输出整流单元15对所述变压后的交流电压信号整流后对应输出适配的交流电压。其中，所述脉冲频率ON/OFF调制控制单元14的电压信号输入端与所述电压感应滤波单元13电性连接，所述脉冲频率ON/OFF调制控制单元14的电压信号输出端与所述低底噪开关变压器100的初级绕组130电性连接，所述低底噪开关变压器100的次级绕组150与所述电压输出整流单元15电性连接。

在本实施例中，所述电压反馈控制单元16与所述电压输出整流单元15及所述脉冲频率ON/OFF调制控制单元14的反馈控制端电性连接，用于根据所述电压输出整流单元15输出的交流电压向所述脉冲频率ON/OFF调制控制单元14反馈控制指令，以使所述脉冲频率ON/OFF调制控制单元14按照所述控制指令对所述电压感应滤波单元13输出的交流电压信号进行脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation，PFM)。

在本实施例中，所述PLC电源适配器10可通过所述电压感应滤波单元13的滤波功能及所述低底噪开关变压器100的低底噪特性，降低所述PLC电源适配器10对PLC速率的底噪干扰，确保PLC在高链损环境下的工作速率。

综上所述，本申请实施例提供的低底噪开关变压器及PLC电源适配器中，所述低底噪开关变压器可大幅度降低自身底噪，降低PLC电源适配器对PLC速率的底噪干扰，确保PLC在高链损环境下的工作速率。所述低底噪开关变压器应用于电力线通信PLC电源适配器，所述开关变压器包括绕线骨架、磁芯、初级绕组、第一屏蔽绕组、次级绕组、第二屏蔽绕组及第三屏蔽绕组。所述绕线骨架为中空结构，所述磁芯部分容置在所述绕线骨架的中空部位内，所述初级绕组、所述第一屏蔽绕组、所述次级绕组、所述第二屏蔽绕组及所述第三屏蔽绕组依次绕设在所述绕线骨架的位置与所述中空部位对应的外壁上，并相互层叠在一起。其中，所述初级绕组用于接入来自所述PLC电源适配器外部的交流电压，所述第一屏蔽绕组用于降低所述初级绕组与所述次级绕组之间的噪声耦合，所述次级绕组透过所述第一屏蔽绕组与所述初级绕组电磁感应输出变压后的交流电压，所述第二屏蔽绕组用于屏蔽所述磁芯的杂讯，所述第三屏蔽绕组用于屏蔽所述绕线骨架周围的杂散磁场，从而通过所述第一屏蔽绕组、所述第二屏蔽绕组及所述第三屏蔽绕组之间配合降低所述开关变压器的底噪，并通过与所述PLC电源适配器中的电压感应滤波单元的滤波功能的配合，降低PLC电源适配器对PLC速率的底噪干扰，确保PLC在高链损环境下的工作速率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。