来源：电子技术应用 作者：吴明光 姬亚鹏

摘要：在介绍消费总线物理层技术参数的基础上，给出了p89c51rd2单片机与p300/p111构成的电力线扫频载波通讯模块的设计方案，重点论述了通讯模块电力线接口电路设计中所涉及的滤波电路、放大电路、耦合电路及其保护措施。

关键词：电力线载波 消费总线

消费总线使用五种类型的介质(电力线、无线、红外、双绞线和同轴电缆)，其中以电力线的应用最为广泛。消费总线得到ibm、hownywell、microsoft、intellon、lucent、philips、siements等大公司的支持，1992年成为美国电力工业协会的标准（eia600、eia721）。1997年，eia600成为美国ansi标准；2000年6月，微软和cebus委员会共同宣布支持cebus的简单控制协议scp。scp是未来微中upnp协议的子集。

1 cebus电力线物理层

μs，也就是1个ust(unit symble time，在消费总线中用多少个ust来度量时间)。其波形如图1所示。

chirps扫频载波需经过放大耦合到电力线上，放大后的幅度应适中。幅度太低，给接收电路带来困难；幅度太大，又会对电力线上的设备产生干扰。cebus的规定如表1[5]所示。

表1 不同条件下的载波幅度值

设备工作电压

最小幅值

最大幅值

负载范围

～120v

2.5vpp

7vpp

10ω～2kω

～240v

5vpp

14vpp

39ω～8.2kω

表2 不同条件下的设备输入阻抗值

设备工作电压

设备输入阻抗（在频率20khz～50000khz）

载波幅值

～120v

>150ω

6vpp

～240v

>300ω

12vpp

2 通讯模块的设计

3 通讯模块电力线接口电路的设计

p300输出的信号包含丰富的高次谐波，为了减小对电网的干扰，先经过带通滤波器再进行放大。滤波器也采用无源电路，原理与上面类似，这里不再多述。

设计的电力载波放大电路如图6所示，虚线的左边的原理图，右边是实现电路图。可以看出，这个电路有两个输入，一个输出。输入信号来自p300的电力载波，输出使能控制放大器运行。图6的左半部分，t1和t2接成互补式otl输出，它们的偏置电压来自电阻r1、r2的分压。来自p300的信号经过运放u1放大达到期望的幅度，然后通过电容耦合到t1和t2的基极。如果开关s1和s2合上，则t1和t2正常输出电信，p300可以发送数据；如果s1和s2都断开，那么t1和t2的基极都处于悬空状态，输出端也成为悬浮状态，从而不会吸收由电力线传来的信号，p300可以接收信号。

ω。

3.3 耦合电路及保护措施

除了电力线上会产生高压脉冲破坏器件以外，当设备刚刚接上电源时（参看图7），如果电力线刚好处于电压的最大值，而此时电容上的电压为0，会有300v（220v有效值，最大值311v）的高压直接加在变压器两端，引起很大的电流，从而在次级产生尖峰脉冲。这个脉冲的电流相当大，可达几十安培到上百安培，采用一般的稳压管根本没有办法消除这个脉冲。笔者曾经尝试过采用压敏电阻吸收这个脉冲，但压敏电阻的响应比较缓慢，在出现脉冲的一微秒之内仍然有几十伏的电源，足以烧坏放大电路。实践表明，这种刚刚接入电路时的瞬态脉冲所产生的破坏力相当大。幸运的是，它的电流虽然很大，但是能量却不是那么大。笔者采用的瞬变抑制二极管1.5ke6.8ca响应时间是5ns，能够吸收200a电流，瞬态功率可达1500w。可以简单地把它看作是一个具有强大吸收电流能力的稳压二极管，但它的动态电阻比较大，所以还需要d1和d2这两个肖特基二极管进一步把电阻钳位在电源电压左右，电感l1的作用是阻断特别窄的高压脉冲。经过这些保护措施，后面电路没有出现过任何故障。