安森美半導(dǎo)體針對智能電表PLC通信應(yīng)用的線路驅(qū)動器

　　在方興未艾的智能電網(wǎng)應(yīng)用中，智能電表發(fā)揮關(guān)鍵作用。設(shè)計人員需要為智能電表與數(shù)據(jù)集中器之間的通信選擇適合的通信方式。而電力線載波(PLC)技術(shù)利用電力線作為數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，利用已有的電力配電網(wǎng)進(jìn)行通信，不需要重新布線，信號不會因為通過建筑物墻壁而受到衰減甚至屏蔽，而且成本相對較為低廉，故在智能電表以及路燈和智能插頭等應(yīng)用中頗受青睞。當(dāng)今世界上許多國家或地區(qū)都已經(jīng)或即將部署智能電表系統(tǒng)，并采用PLC自動遠(yuǎn)程抄表方式。如歐盟要求成員國在2022年前將電表全部更換為智能電表。一些業(yè)界先導(dǎo)公司及其先期試驗項目也頗具示范及借鑒意義。如法國啟動了備受業(yè)界關(guān)注的Linky電表項目，計劃在2012年到2017年間，將法國的3,500萬只傳統(tǒng)電表統(tǒng)一更新為Linky智能電表。這個項目為智能電表到數(shù)據(jù)集中器之間的通信選擇了PLC技術(shù)，然后再利用通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)技術(shù)將數(shù)據(jù)傳送到該公司的數(shù)據(jù)中心。

　　PLC智能電表應(yīng)用涉及PLC電表(單相或三相)、數(shù)據(jù)集中器、耦合變壓器及相關(guān)電纜等組件。圖1顯示的是典型的PLC智能電表網(wǎng)絡(luò)示意圖。由圖可見，為數(shù)眾多的PLC智能電表通過電力線連接至數(shù)據(jù)集中器，然后再藉GPRS、GSM或以太網(wǎng)等方式將數(shù)據(jù)從集中器傳送至電力機構(gòu)的數(shù)據(jù)中心。

　　數(shù)據(jù)信號在PLC電表網(wǎng)絡(luò)中的傳輸包含發(fā)送和接收兩方面。在發(fā)送路徑方面，集成在電表中的PLC調(diào)制解調(diào)器調(diào)制出S-FSK信號，經(jīng)過PLC線路驅(qū)動器放大和濾波后，經(jīng)變壓器耦合到電力線上。變壓器實現(xiàn)電壓變換和阻抗匹配，也用于強電(特點是電壓高、電流大、功率大、頻率低，處理的對象是電力)和弱電(特點是電壓低、電流小、功率小、頻率高，處理的對象是信息)的隔離。在接收路徑方面，變壓器從電力線耦合過來的信號經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器內(nèi)置放大器構(gòu)成的低通濾波器后傳送至應(yīng)用微控制器進(jìn)行FSK解調(diào)分析。

　　如上所述，線路驅(qū)動在PLC通信應(yīng)用中用于功率發(fā)射部分，是PLC的重要組成部分(參見圖2)，故需要為應(yīng)用選擇適合的PLC線路驅(qū)動器。這樣的線路驅(qū)動器要求具有大輸出電流能力、低壓降、低諧波失真、寬工作溫度范圍和便于散熱等特性。此外，前述ERDF的Linky項目需要符合嚴(yán)格的歐洲EN-50065規(guī)范，故除了調(diào)制解調(diào)器，參照此項目的設(shè)計中，線路驅(qū)動器也需要配合遵從這規(guī)范。