DC应用的电力线通信实施分析

    　　(3)可靠AC耦合的电力线耦合保护电路

    　　APLC模拟前端(AFE)会受DC电源浪涌的影响。因此必须设计AC耦合级，PLC节点才能在恶劣环境中可靠工作。

    　　图7：第一级AC耦合

    　　图8：第二级AC耦合

    　　为确保整体系统可靠性，DC线路不直接AC耦合至AFE器件。该线路会经过两级AC耦合流程(图7、图8)。在第一级中，DC线路先AC耦合至一个有TVS保护的中间级，这样可针对43.5A的浪涌峰值电流将电压浪涌限制在9.2V.在该级中共模偏向接地。在第二级AC耦合中，数据在7.5V DC偏置电压下AC耦合至AFE器件。

    　　参考设计

    　　DC(额定24V)电力线通信(PLC)参考设计旨在作为评估板帮助用户为工业应用开发最终产品，充分利用该功能在同一DC电力线上实现电力传输与通信。该参考设计能够以极小(大约1英寸的直径)的工业尺寸为主从节点的硬件及固件设计提供完整的设计指南。设计文件包括原理图、材料清单、布局图、Altium文件、光绘文件、带应用层的完整软件套件以及简单易用的图形用户界面(GUI)。

    　　应用层不仅支持从节点，而且还支持主机处理器(比如PC或Sitara ARM MPU)的通信(图9)。主机处理器只通过USB-UART接口与主节点通信。主节点随后通过PLC与从节点通信。评估板(EVM)也提供简单易用的GUI(图10)，其不仅通过主机处理器运行，而且还提供地址管理以及从节点状态监控及用户控制功能。

    　　参考设计针对每个从节点的源阻抗进行了优化，我们可将多个从设备连接至主设备。模拟前端(AFE)已经添加了保护电路，能够可靠AC耦合至24V线路。该参考设计的布局根据AFE031大电流线迹的布局要求进行了优化。

    　　图9：参考设计的系统方框图

    　　图10：GUI工具截图

    　　结论

    　　在本文中，我们回顾了窄带DC电力线PLC是各种工业应用联网的有效工具的原因所在。该方案可充分发挥AC电力线应用的PLC在现有智能电网部署中的成功使用优势。支持PLC的各种工作条件都需要高灵活软硬件解决方案。此外，DC电力线的连接也需要精心的设计考量，以确保系统能够稳健地扩展至多个网络节点。

    　　为解决设计挑战，帮助系统设计人员将DC电力线PLC成功运用于自己的应用，TI推出了一款基于TI模拟前端AFE031及C2000微控制器[2]的DC PLC参考设计[1].该参考设计配套提供完整系列的硬件设计文件、MCU固件、基于GUI的应用软件以及极为详尽的实验室测试结果文档。设计人员可轻松评估该平台，有效构建自己的最终应用。

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本文关键字：通信  PLC工业控制，电器控制 - PLC工业控制