复合耦合技术在低压电力线载波通信接口电路设计中的应用

　　若将RLC 串联回路表示成二元一阶方程，则由2 个RLC 回路便可得到四元一阶方程组：

　　该方程组含有4 个未知数:i1( t)，i2( t)，uc1(t)，uc2( t)，其定解条件直接由电路的初始储能情况给出。当无初始储能时，为齐次初始条件，即：

　　设所有电路元件都是非时变性元件，则所对应的常系数线性一阶常微分方程组可转化成线性代数方程组进行求解。

　　通过对上述接口电路数学模型的分析、化简可知，基于“复合耦合技术”的接口电路模型，电路的主要参数是可以通过线性代数方程组进行求解，接口电路的原理清晰，计算复杂度较小，符合低压电力线载波通信要求，是简洁、可行的。

　　2 ST 7538 电力线接口电路的设计

　　2. 1 ST 7538 调制解调芯片

　　ST 7538 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
解调器

　　解调器是调制式直流放大电路中的一个重要组成部分.负责把已放大了的交流电压还原为直流电压,其大小和极性与交流电压的幅度和相位要对应。 [全文]

芯片。ST 7538 内部集成了发送和接收数据的所有功能，通过串行通信，可以方便地与微处理器相连接，且只要通过耦合变压器
变压器
　　变压器（Transformer）是利用互感原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。变压器是变换电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。它由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。 [全文]

等少量外部器件，即可连接到电力网中。ST 7538功能强大、集成度很高，采取了多种抗干扰技术，如果能够很好地利用其多频段性，就可以克服窄带通信的缺点。ST7538 作为很有代表性的窄带通信芯片，在远程抄表、灯光控制、智能家电等领域已经有了广泛的应用。

　　除此之外，该芯片还有以下主要特点:

　　(1) 有8 个可编程( 载波) 频率，即60、66、72、76、82. 05、86、110、132. 5 kHz;(2) 内部集成电力线驱动接口，并且提供可编程电压控制和电流控制;(3) 可编程通信速率高达4 800 b /s;(4) 极低的功耗，在接收状态下功耗只有5 mW;(5) 接收灵敏度很高，接收灵敏度为1 mVRMS。

　　2. 2 接口电路框图

　　ST 7538 电力线收发信号通道框图设计如图2 所示。接收信号通道由耦合电路、滤波电路、保护电路、电压放大电路组成。发送信号通道由电压放大电路、功率放大电路、滤波电路、保护电路、耦合电路组成。

　　电力线接口首先是一个耦合电路，用于FSK信号的传输与接收，同时也是一个滤波系统，能可靠地过滤掉220 V/50 Hz 的电力信号、噪声信号和浪涌信号。

图2 ST 7538 的电力线收发信号通道框图。

　　由于希望系统使用时有较远的通信距离，就必须要求模块发送端有足够大的功率输出，而大输出功率的放大电路不宜长时间连续工作，否则容易过热损坏;若设计高要求的大输出功放
功放

　　功放是功率放大器的简称，即是在以定的失真率范围内，能产生最大功率输出来驱动某一负载(例如扬声器)的放大器，通常主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统，这时候就需要用到功放。由此可见，功放在一定程度上决定了系统输出的音质。 [全文]

电路，会增加系统成本。为此，系统采用如图2 框图中的发送放大电路电源
电源
电源是向电子设备提供功率的装置，也称电源供应器，它提供计算机中所有部件所需要的电能。[全文]

控制，使系统只有处于发送状态时发送电路中的电压放大和功率放大电路才能得到合适的工作电源而工作;系统处于接收状态时，发送电路中的电压放大和功率放大电路因得不到电源而不工作;而模块中的接收信号通路的电压放大电路是始终工作的。