[導(dǎo)讀] 電力線通信（PLC）利用現(xiàn)有電力線基礎(chǔ)設(shè)施，為在許多工業(yè)應(yīng)用引進(jìn)智能監(jiān)控和控制提供了經(jīng)濟(jì)高效的方法。它讓PLC成為用于智能電網(wǎng)應(yīng)用（如智能抄表、照明控制、太陽能、插入式電動(dòng)車以及家庭和樓宇中的供暖、空調(diào)和安全系統(tǒng)）的首選技術(shù)之一。 關(guān)鍵詞：智能電表電力線通信

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電力線通信（PLC）利用現(xiàn)有電力線基礎(chǔ)設(shè)施，為在許多工業(yè)應(yīng)用引進(jìn)智能監(jiān)控和控制提供了經(jīng)濟(jì)高效的方法。它讓PLC成為用于智能電網(wǎng)應(yīng)用（如智能抄表、照明控制、太陽能、插入式電動(dòng)車以及家庭和樓宇中的供暖、空調(diào)和安全系統(tǒng)）的首選技術(shù)之一。

對(duì)這些應(yīng)用實(shí)施低頻窄帶PLC（LFNBPLC）技術(shù)將提供最適合的帶寬、功耗和成本要求。在窄帶域（頻率高達(dá)500kHz）運(yùn)行可確保數(shù)據(jù)完整性，同時(shí)可將系統(tǒng)成本降到最低。數(shù)據(jù)速率從1.2kbps到數(shù)百kbps不等，具體取決于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。

開發(fā)高效PLC實(shí)施也會(huì)遇到困難。電力線本身就具有噪聲，因此需要強(qiáng)大架構(gòu)才能確保數(shù)據(jù)可靠性。此外，每種應(yīng)用和工作環(huán)境都不同，需要開發(fā)人員針對(duì)各種因素優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和調(diào)制方案多種多樣，開發(fā)人員需要靈活的開發(fā)平臺(tái)，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境條件的優(yōu)化、遵守當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)的同時(shí)可輕松調(diào)整以滿足不斷發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)。

電力線通信調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)的調(diào)制信號(hào)首先進(jìn)入接收器級(jí)或有源帶通濾波器，其中為濾波器選擇的運(yùn)算放大器應(yīng)該提供低噪聲、低諧波失真和低輸入偏置（如TI的OPA365或OPA353中所示）。使用可編程增益放大器（PGA）（如PGA112）調(diào)節(jié)接收信號(hào)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)范圍和優(yōu)化信號(hào)處理。它需要足夠快速準(zhǔn)確地連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入，以便正確轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式供處理。這可通過F28235Delfino™或F2802x/03xPiccolo™微處理器（可升級(jí)C2000™32位微處理器（MCU）系列的成員）的片上12位ADC來實(shí)現(xiàn)。12位ADC的工作頻率高達(dá)12.5MSPS，且還包含觸發(fā)機(jī)制，用于支持多頻和相位采樣（二次采樣和保持功能）。C2000™MCU系列讓開發(fā)人員可在同一硬件上支持多種調(diào)制，因此無需重新設(shè)計(jì)調(diào)制解調(diào)器來支持不同的調(diào)制或標(biāo)準(zhǔn)。這使得C2000™32位MCU系列成為用于電力線通信實(shí)施的智能且靈活的平臺(tái)。

已處理的信號(hào)將由用于驅(qū)動(dòng)高輸出電流的PLC發(fā)送器級(jí)傳回電網(wǎng)。使用低至150ps的C2000ePWM支持占空比分辨率可進(jìn)行控制，以便對(duì)諧波進(jìn)行更多的控制并減少采樣輸出延遲。必須仔細(xì)設(shè)計(jì)發(fā)送器級(jí)，以便從MCU接收數(shù)字信號(hào)、對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行濾波以消除能帶發(fā)射以及驅(qū)動(dòng)AC電力線的低阻抗。OPA564是24V、1.5A、17MHz的功率運(yùn)算放大器，能夠滿足PLC線路驅(qū)動(dòng)器的嚴(yán)格要求。將AFE031（高度集成的PLC模擬前端）與C20000TM相結(jié)合時(shí)，可進(jìn)一步改善集成、提升性能和降低成本。AFE031將發(fā)送濾波器、功率放大器、接收濾波器和PGA集成在專為PLC設(shè)計(jì)的可編程集成電路中。

產(chǎn)生的調(diào)制解調(diào)器MCU+AFE可通過其中一個(gè)C2000TM串行接口選項(xiàng)（包括CAN、I2C、LIN、SPI或UART）直接與外部系統(tǒng)（有線和無線應(yīng)用）進(jìn)行通信。

TIPLC軟件通過plcSUITE庫提供，讓開發(fā)人員可以在一個(gè)獨(dú)特設(shè)計(jì)中支持多種調(diào)制和標(biāo)準(zhǔn)。開發(fā)人員可實(shí)施SFSKIEC61334、PRIME和G3標(biāo)準(zhǔn)，將FlexOFDM用于定制OFDM實(shí)施，還可以針對(duì)未來的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行升級(jí)。

從電源管理角度來看，PLC模塊可采用現(xiàn)有系統(tǒng)直流軌的電源或直接采用用于通信的主AC電源。如果是主AC電源，則需要對(duì)美國(guó)的115V、60Hz濾波（或歐洲和亞洲的230V、50Hz）進(jìn)行濾波，并為MCU、AFE和各種支持組件將其轉(zhuǎn)換為隔離DC電源。UCC28600或UCC28610綠色環(huán)保模式反向控制器最適用于提供隔離12V或15V直流軌，以便直接用于功率放大器和連接至DCDC模塊（如PTH08080W）或降壓轉(zhuǎn)換器（如TPS54231），從而提供低電壓（5V）PLC系統(tǒng)軌。如果添加線性穩(wěn)壓器（如TPS79533LDO），則可通過低功率組件（如MCU、PGA、運(yùn)算放大器、USB收發(fā)器和任何其它數(shù)字或模擬組件）提供實(shí)用的低噪聲3.3V電壓軌。