CN106982080A - 一种电力线载波通讯电路*** - Google Patents

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CN106982080A CN201710262037.5A CN201710262037A CN106982080A CN 106982080 A CN106982080 A CN 106982080A CN 201710262037 A CN201710262037 A CN 201710262037A CN 106982080 A CN106982080 A CN 106982080A
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喻明强
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Abstract

本发明提供了一种电力线载波通讯电路***，旨在解决信号吸收和突发干扰大大降低了窄带载波通信***的适应性和可靠性。一种电力线载波通讯电路***，包括ST7538载波芯片，ST7538载波芯片上设有RA1引脚、ATOP1引脚和ATOP2引脚；ATOP1引脚和ATOP2引脚均连有电力线；电力线上依次设置有一号发送带通滤波器、耦合保护电路、变压器和二号带通滤波器；一号发送带通滤波器与RA1引脚之间连有接收带通滤波器。本发明在发送信号时，对信号进行滤波处理，滤除一定的噪声如二次谐波，并通过功率放大器使信号有足够的功率耦合到电力线上；在接收时，对混杂在信号中的噪声进行滤除，并放大信号，然后将信号传送到调制解调模块中进行解调。

Description

一种电力线载波通讯电路***
技术领域
本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种电力线载波通讯电路***。
背景技术
电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。由于电力线载波通讯具有信息传输稳定可靠、路由合理、可同时复用远动信号、不需要线路投资等特点，电力线载波通讯技术作为新兴的通讯技术，正逐渐应用于各个领域。目前，电力线载波通讯模块主要包括中央控制电路(MCU)、同步信号处理电路、信号接收电路、信号发射电路、外部接口电路、用于为上述电路提供电源的电源电路；中央控制电路具有调制、解调等功能，在使用时，中央控制电路可以通过信号接收电路加载获取电力线上的数据信号，可以通过信号发射电路将需要传输的数据信号加载到电力线上，可以通过外部接口电路与控制主机、电器设备等外部设备或外部控制电路进行数据交换及相应控制；而同步信号处理电路用于将同步信号输入中央控制电路。目前采用扩频通信(SSC)技术的PLC通常称为窄带PLC。在用电设备类型日益丰富，电路中开关电源和无功补偿装置等电容性负载日益增多的环境下，信号吸收和突发干扰大大降低了窄带载波通信***的适应性和可靠性。
发明内容
本发明提供了一种电力线载波通讯电路***，旨在解决在用电设备类型日益丰富，电路中开关电源和无功补偿装置等电容性负载日益增多的环境下，信号吸收和突发干扰大大降低了窄带载波通信***的适应性和可靠性。
为了解决以上技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种电力线载波通讯电路***，包括ST7538载波芯片，ST7538载波芯片上设有RA1引脚、ATOP1引脚和ATOP2引脚；ATOP1引脚和ATOP2引脚均连有电力线；电力线上依次设置有一号发送带通滤波器、耦合保护电路、变压器和二号带通滤波器；一号发送带通滤波器与RA1引脚之间连有接收带通滤波器。
进一步，一号发送带通滤波器包括电容C13、电感LC12、电容CR9和电阻R10；所述电容C13设置在与ATOP1引脚相连的电力线上，电感LC12连接在与ATOP2引脚相连的电力线上，电容CR9和电阻R10串联并连接在两根电力线之间。
进一步，接收带通滤波器包括连接线、电阻R11、电感L7和电容C36，连接线一端连接在RA1引脚上且另一端连接在电容CR9和电阻R10之间，电阻R11连接在连接线上，电感L7和电容C36一端与连接线相连且另一端接地。
进一步，接收带通滤波器与RA1引脚之间还设有电容C33。
进一步，耦合保护电路包括背对背设置的二极管D15、二极管D16和二极管D17，二极管D15和二极管D16连接在两根电力线之间并构成一个双向稳压管，二极管D17一端连接在二极管D15和二极管D16之间且另一端接地。
进一步，二号带通滤波器包括连接在其中一根电力线上的电容C11和电感L4。
与现有技术相比本发明的优点是：
本发明在发送信号时，对信号进行滤波处理，滤除一定的噪声如二次谐波，并通过功率放大器使信号有足够的功率耦合到电力线上；在接收时，对混杂在信号中的噪声进行滤除，并放大信号，然后将信号传送到调制解调模块中进行解调。解决了在用电设备类型日益丰富，电路中开关电源和无功补偿装置等电容性负载日益增多的环境下，信号吸收和突发干扰大大降低了窄带载波通信***的适应性和可靠性。ST7538内部带有功率放大电路，只需设计接收、发送和保护三个部分。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，因此不应看作是对范围的限定，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它相关的附图。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1，一种电力线载波通讯电路***，包括ST7538载波芯片，ST7538载波芯片上设有RA1引脚、ATOP1引脚和ATOP2引脚；ATOP1引脚和ATOP2引脚均连有电力线；电力线上依次设置有一号发送带通滤波器、耦合保护电路、变压器和二号带通滤波器；一号发送带通滤波器与RA1引脚之间连有接收带通滤波器。
一号发送带通滤波器包括电容C13、电感LC12、电容CR9和电阻R10；所述电容C13设置在与ATOP1引脚相连的电力线上，电感LC12连接在与ATOP2引脚相连的电力线上，电容CR9和电阻R10串联并连接在两根电力线之间。接收带通滤波器包括连接线、电阻R11、电感L7和电容C36，连接线一端连接在RA1引脚上且另一端连接在电容CR9和电阻R10之间，电阻R11连接在连接线上，电感L7和电容C36一端与连接线相连且另一端接地。接收带通滤波器与RA1引脚之间还设有电容C33。
耦合保护电路包括背对背设置的二极管D15、二极管D16和二极管D17，二极管D15和二极管D16连接在两根电力线之间并构成一个双向稳压管，二极管D17一端连接在二极管D15和二极管D16之间且另一端接地。
二号带通滤波器包括连接在其中一根电力线上的电容C11和电感L4。
ST7538载波芯片是一款为家庭和工业领域电力线网络通信而设计的半双工、同步/异步、FSK调制解调器芯片，具有功能强大、集成度高、抗干扰技术多等特点，已在电力载波通信中比较广泛的应用。RA1引脚用于接收来自于电力线上的模拟信，ATOP1引脚和ATOP2引脚将调制后的信号进行功率放大后输出。
本实施例中，电容C11、电感LC12、电感L4和等效感性阻抗LC的值一般是事先给定的，需要通过计算确定的是电容C13和CR9的值。再选定C11、LC12、L4和LC的值时要注意变压器的漏电感、晶体二极管的电容和串联器件(C13、LC12、T1、L4、C11)的等效串联电阻ESR(100mΩ～1Ω)，所以尽可能地选用电阻性器件。变压器选用1:1的隔离变压器。模拟电力线的阻抗条件，即给滤波器的输出端加上一个感性负载，令其阻抗特性为2LC＝100μH。电路中的感性器件的ESR要与其电感值成比例，且感性器件的ESR要尽可能地小。电感选用LBC(大线轴带绕磁心)，电感值尽可能小，所以LC12的值选为10μH，L4的值选为22μH。C11的作用是将变压器与电力线隔离，过滤电力线上的50/60Hz的信号，阻止低频信号进入电路而使某些高频信号通过，选取X2型电容，这种电容具有短路保护功能，所以C11的值一般选为33nF/400V。根据极点频率公式，计算得出C13的值为220nF，CR9的值为100nF。接收电路部分选用无源滤波器要优于有源滤波器，这是因为有源滤波器会产生一个与接收信号相当的白噪声。采用并联谐振电路，选用二阶无源带通滤波器(C36、L7、R11)。接收滤波器的频率主要由电容C36，电感L7和电阻R11的值决定。中心频率可设置为132.5kHz。滤波器性能好坏的一个重要因素是品质因数Q，Q值选为2～3。选用允许误差为5％的聚丙烯电容和允许误差为10％的BC(线轴带绕磁芯)电感。为了不影响发送部分，并减少通过变压器初级线圈的直流电流，R11的值要尽可能得大，但R11值若过大，会产生一个较高的白噪声，所以R11的值取为750Ω。令R11的值不变，根据中心频率和品质因数的选取不同可以得出不同的C36和L7的值。在保护电路部分中，一般采用一个双向稳压管，当电压值不小于稳压管电压时，稳压管就会短接到地，从而保护接口电路的器件不会被烧坏。火线与零线间的干扰为差模干扰，火线与地线，零线与地线间的为共模干扰。采用一个双向稳压管只对差模尖峰信号起作用而对共模尖峰信号没作用，当出现共模尖峰信号时就会对电路造成损坏，所以这里采用三个二极管(D16和D15为P6KE6V8，D17为SM6T6V8A)，将它们连成星状结构。对于差模尖峰信号，D16和D15构成一个双向稳压管，对于共模尖峰信号，这种星状结构就相当于两个双向稳压管(D15和D17，D16和D17)。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (6)

1.一种电力线载波通讯电路***，其特征是：包括ST7538载波芯片，ST7538载波芯片上设有RA1引脚、ATOP1引脚和ATOP2引脚；ATOP1引脚和ATOP2引脚均连有电力线；电力线上依次设置有一号发送带通滤波器、耦合保护电路、变压器和二号带通滤波器；一号发送带通滤波器与RA1引脚之间连有接收带通滤波器。
2.根据权利要求1所述的一种电力线载波通讯电路***，其特征是：一号发送带通滤波器包括电容C13、电感LC12、电容CR9和电阻R10；所述电容C13设置在与ATOP1引脚相连的电力线上，电感LC12连接在与ATOP2引脚相连的电力线上，电容CR9和电阻R10串联并连接在两根电力线之间。
3.根据权利要求2所述的一种电力线载波通讯电路***，其特征是：接收带通滤波器包括连接线、电阻R11、电感L7和电容C36，连接线一端连接在RA1引脚上且另一端连接在电容CR9和电阻R10之间，电阻R11连接在连接线上，电感L7和电容C36一端与连接线相连且另一端接地。
4.根据权利要求3所述的一种电力线载波通讯电路***，其特征是：接收带通滤波器与RA1引脚之间还设有电容C33。
5.根据权利要求1所述的一种电力线载波通讯电路***，其特征是：耦合保护电路包括背对背设置的二极管D15、二极管D16和二极管D17，二极管D15和二极管D16连接在两根电力线之间并构成一个双向稳压管，二极管D17一端连接在二极管D15和二极管D16之间且另一端接地。
6.根据权利要求1所述的一种电力线载波通讯电路***，其特征是：二号带通滤波器包括连接在其中一根电力线上的电容C11和电感L4。
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