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安捷伦电力线驱动器在窄带电力线通信中的应用(4)

2018-08-18作者:采集侠来源:网络整理次阅读


图9. 接收机使用的差分滤波器

  电源考虑因素

  电路板设计的一个基本考量是电源系统配置。建议所有接地端子都连接到一个公用接地平面及HCPL-8100/0810芯片的接地针脚上。在132.5 kHz的信号频率传输过程中,电源和接地平面上将出现高电流 (典型值高达0.265 Arms = 0.75 App)。


图10. 电源电阻和接地通路中生成的噪声

  如图10所示,从HCPL-8100/0810输出到Vcc和Gnd针脚的轨迹应尽可能粗、尽可能短,以降低串联电阻。如果接地或电源通路具有2 mΩ或更高的电阻,那么载频信号可能会产生第二次谐波波纹,並可能会通过信号变压器耦合到AC市电上。假设单位(或0 dB)电源抑制比(PSRR),可以通过下述公式计算谐波电平:

  0.75 App • 2 mΩ = 1.5 mVpp = 54.5 dBµVrms

  如上面的值所示,如果没有良好的PSRR性能,就算有理想的、没有波纹电压的DC电源、载波信号导致的输出干扰相对于CENELEC要求也已经非常大了。

  幸运的是,HCPL-8100/0810的典型PSRR约为72 dB,因此输出上出现的实际干扰仅约为-17.5 dBµVrms,或0.38 µVpp。

  在使用以132 kHz频率开关、且全负荷输出波纹是50 mVpp的开关模式电源为HCPL-8100/0810提供DC供电时,132 kHz时的干扰将是12.9 dBµVrms, 或发送时的12.6 µVpp。接收机上相应的干扰将略低,约为10 µVpp。这个值尽管很小,但其已足够高,可以影响接收机的灵敏度。

  因此,如果使用开关模式电源,那么使用的开关频率要比载频高得多,这一点非常重要。

  通过正确设计开关模式电源及选择输出器件,可以进一步降低电源波动噪声。最大的改善来自使用具有超低ESR的电解电容器。另一个问题是Vcc 模拟电源上出现的噪声可能也会耦合回到收发机设备上。为避免这种情况,应在电源和收发机的Vcc之间使用良好的钽电容器,把噪声并联到Gnd针脚上。

  浪涌和突发保护

  由于HCPL-8100/0810的电力线通信应用同时涵盖室内环境和室外环境,因此必须使用相关的一系列CENELEC抗干扰能力指标标准和测试,模拟环境条件。

  必须进行EN61000系列抗干扰能力测试中规定的测试,以检验是否符合规范/标准。推荐的耦合电路结构在高压测试中是一个弱项。实际上,低插入损耗的有效耦合网络的结果,是从AC市电到HCPL-8100/0810的线路驱动器电路上提供了一条低阻抗通路,因此在高压瞬变时可能会损坏设备。基于这一原因,建议从AC市电到线路驱动器增加保护设备,如MOVs (金属氧化物变阻器)和TVSs (瞬变电压抑制器),如图11所示。

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