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直流载波耦合电路的剖析与规划

所谓耦合电路就是低压电力线路与载波信号发送、载波信号接收电路之间信号连接方式的电路,通过耦合电路来实现信号的交链。根据信号种类和电路环境,采

所谓耦合电路便是低压电力线路与载波信号发送、载波信号接纳电路之间信号衔接方法的电路,经过耦合电路来完成信号的交链。依据信号品种和电路环境,选用正确的耦合方法对信号的正常传输将起到至关重要的效果。

1.1载波发送端耦合电路

本体系的信号发送端电路见图1,三极管V1、变压器T1的原边线圈(设为L2)和C3、C4组成单调谐功率扩大电路。

图1载波发送端耦合电路

这儿谐振变压器T1有着两层效果:一方面,经过变压器耦合载波信号;另一方面,使通讯电路与工频沟通强电阻隔。T1选用带有抽头的变压器,以减小由于V1的接入而使由C3、C4跟T1原边线圈组成的并联谐振网络的Q值下降乃至停振。

前级输出的高频载波小信号经由三极管V1及外围元件组成的单调谐功率扩大器进行选频功率扩大后,载波信号的输出功率可以进步近10倍左右。经过调整C4的大小可微调网络振动频率。本体系选取载波中心频率为120kHz,当网络回路的固有振动频率

为120kHz时,回路谐振阻抗为最大且为纯电阻Z=R0=1/g0;回路两头的电压值也为最大值U0=IS/g0。谐振电压U0经变压器T1的副边线圈将其耦合到低压电力线上,一起变压器T1将电力线与载波发送电路相阻隔。为避免电路自激,在V1发射极接入电阻R2,此电阻不能太大否则将影响发送功率。本体系取值1Ω。

为了将载波信号以较高的功率传输到低压电力线上。需求滤除掺杂在载波信号中的噪声和伪信号。一般,发送信号的二次谐波和三次谐波(本体系的二次谐波和三次谐波分别为240kHz和360kHz)对电网的噪声污染比较大,所以有必要对载波信号进行滤波整形。设置由L1、C1组成的串联谐振式带通滤波器,设定其振动频率

 也为120kHz。当发送的载波信号对L1、C1振动网络串联谐振时,串联回路阻抗Z最小且为Z=r,由于它串联在电路中,频率为120kHz的载波信号极易经过,而对其它频率的信号或噪声阻抗则很大。其阻抗为Z=r+j(2πfL-12πfC)。式中:r为L1的直流内阻。可见,电容器C1和电感器L1组成的带通滤波电路对发送的载波信号能进行滤波整形。此外,电容C1还能对50HZ工频沟通电起降压的效果,以减小变压器T1所接受的工频沟通电压,一起也可以避免变压器T1饱满。所以C1的挑选应考虑具有足够高的耐压。

1.2载波接纳端耦合电路

由发送机发送的载波信号经由低压电力线传送到接纳端,再由耦合电路交链到接纳机。载波接纳端耦合电路见图2。

关于接纳端的耦合电路,选用无源滤波器要优于有源滤波器,这是由于有源滤波器会发生一个与接纳信号适当的白噪声。本体系选用无源带通滤波器(由C11、C12和L10组成),选用并联谐振回路方式。并联回路的中心频率由电容器C11、C12和电感L10的数值决议,中心频率 

本体系规划值为120kHz。经核算当选取L10=68μH时,则对应(C11+C12)=25.86nF,不过这儿的C11须由几个电容并联组合后才干取得该值。

载波耦合部分由变压器T2、电容器C10和电感器L9组成。变压器T2选用1:1的阻隔变压器。电容C10将变压器与工频沟通强电阻隔,使通讯电路能彻底地阻隔电力网工频信号。这样就会阻挠低频信号进入电路而能使某些高频信号经过。假如电容器C10因短路而失掉过滤50Hz工频信号的才能,接口电路就会被损坏。故C10要选用具有短路维护功用的X2型电容器。并联在C10两头的电阻R10是一个泄荷电阻,其效果是在设备离线时给电容C10放电供给通道,避免在设备输入端呈现高压。此电阻取值可稍大些,本规划中取1MΩ。

电容器C10和电感器L9还组成带通滤波器,其效果一方面可将来自电力线上的其它搅扰噪声、带外杂波滤除,另一方面确保前后级之间的阻抗匹配,以到达顺畅传递载波信号的意图。

1.3接口维护电路

电力线上的一切设备接入或者是断开,都有或许引起尖峰脉冲,并导致收发电路的永久性损坏。一起体系或许遭到比如强雷电脉冲等瞬时过电压的搅扰,所以不管在载波发送端仍是载波接纳端与电力线的接口耦合电路中,运用维护电路十分必要。

电路中,TVS是瞬变按捺二极管,起浪涌维护的效果,有效地避免后边电路被高压击穿。除电力线上会偶然发生高压脉冲损坏器材以外,当设备刚刚接上电源时,假如电力线刚好处于电压的最大值,此刻%&&&&&%上的电压为0V,则会有300V以上的高压直接加在变压器两头,将引起很大的电流,然后在次级发生尖峰脉冲。这个脉冲的电流适当大,可达几十安培到上百安培,选用一般的稳压管无法消除这个脉冲,压敏电阻的呼应又比较缓慢,在呈现脉冲的1μs之内依然有几十伏的电压,足以烧坏扩大电路。试验标明,这种刚刚接入电路时的瞬态脉冲所发生的损坏力适当大。不过尽管它的电流很大,但能量却较小。选用的瞬变按捺二极管1.5KE6.8CA呼应时刻是5ns,可以吸收200A电流,瞬态功率可达1500W。

一般前方与零线间的搅扰为差模搅扰;前方与地线、零线与地线间的搅扰为共模搅扰。若选用一个双向稳压管只对差模尖峰信号起效果而对共模尖峰信号不起效果,当呈现共模尖峰信号时就会对电路形成损坏。本体系选用3个二极管D7、D8和D9连成星形结构,如图2所示。关于差模尖峰信号,D7和D8构成一个双向稳压管;关于共模尖峰信号,这种星形结构适当于2个双向稳压管。

在图2电路中,稳压二极管D10、D11组成了双向限幅电路,当接纳信号起伏等于或大于稳压管的稳压值时,稳压管将接纳信号的电位箝制在稳压值上,避免信号起伏太大而损坏后边的解码%&&&&&%。R11、R12是并联谐振网络的阻隔电阻,这儿取27kΩ。

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