消费总线电力线接口电路的设计

信号发生了畸变,也不会影响到前级而发生振荡。实践证明这种做法是很可行的。其对容性负载、感性负载以及纯电阻的负载都有较稳定的输出,输出阻抗小于2Ω。

3.3 耦合电路及其保护措施

　　图7中J1接到电力线,R1是压敏电阻,它可以使尖峰脉冲短路,变压器T1实现了高压与低压的隔离。因为载波的频率比较高(100kHz～400kHz),远远大于电网的频率,这样就使载波信号畅通无阻,而能够隔断高压。电容C1阻断低频高压,防止变压器饱和;电阻R2取值比较大,作用是在离线时使电容放电,防止在设备插头的两端出现高压。Z1是瞬变抑制二极管(Transient Voltage Suppressor,或称TVS),它可以有效地避免后面电路被高压击穿。L1、D1、D2也是为防止高压击穿放大电路而设计的。电力线上的设备接入或者是断开,都有可能引起尖峰脉冲,并导致收发电路的永久损坏。所以高压保护措施是至关重要的。

　　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压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。

　　在设计电路板时,应该充分考虑到电路板敷铜皮的阻抗影响,例如在图8的电路板布局中,Z1是瞬变抑制器件,元件的引线和铜皮都会引入电感,从而削弱吸收效果。