青岛东软新型载波收发电路设计说明

青岛东软电脑技术有限公司

新型载波收发电路设计说明

Version：1.71

青岛东软电脑技术有限公司

2008年12月12日

概述

随着市场对载波通信产品的要求也越来越高，我们也在不断的提升我们产品的质量和性能，经过多年的使用和验证，发现以前的载波通信电路存在一定可以提高的地方，经过长时间的研究和试验，我们开发出了一套新的载波收发电路，这套电路在解决目前发现的部分问题的同时，还提升了产品的性能、质量和可靠性。

这次改进主要解决的问题有以下几个：

1、提高通信能力，包括发送能力和接收能力；

2、将温度系数很差的高压瓷片电容换成性能更优的安规电容；

3、将耐压低的中周换成高耐压的信号耦合变压器，使强、弱电之间的耐压能达到工频4kV，冲击6kV；

4、将容易损坏的放大三极管2SD1782K-R更换为MOSFET；

5、彻底解决自激问题；

6、解决存在疑点的三极管基极处的负电压问题；

7、扩大整个载波电路的工作电压范围和电源功率范围；

8、更加合理的分配各个载波节点的输入、输出阻抗；

9、加入功率控制，使低电压试验更容易通过；

10、优化AFE3361的外围电路，提升接收灵敏度；

因为考虑到输入阻抗的分配、各个设备电源系统的不同、成本的控制等问题，所以没能把所有载波通信产品的载波通信电路统一，就目前的产品大致分了四类，这四类的载波通信电路略微有些差别，但大体的思路是一致的，这四类有单相表、三相表、RS485采集器和集中器，（载波小板的原理与三相表的一致，电力线Modem和路由版的原理与集中器的一致），下面就这四类电路分别进行说明。

一、单相表载波通信电路

1.1 单相表信号耦合电路

信号耦合电路采用高通滤波器形式，需要说明的是：

1.1.1 安规电容要求

电容C81采用长寿命、高性能的安规电容，因为安规电容存在寿命问题，随着使用时间的推移，容量会变得越来越小，若容量小于10nF将导致耦合电路失效，而市面上存在很多兼容的安规电容，其中大多数是国产品牌，而能保证质量和使用寿命的又很少，所以在考虑到产品质量的前提下，不建议随意采购这颗电容，推荐OKAYA、优普或更好品牌的0.15uF/310V AC、0.15uF/305V AC、

0.15uF/300V AC的安规电容；

1.1.2 信号耦合变压器要求

信号耦合变压器中磁芯的材质是很关键的，直接影响到通信效果，它的参数不仅是电感量，还有漏磁、损耗等一些参数，所以推荐使用越峰电子材料股份有限公司（）生产的型号为A102的磁芯（或具不低于其特性的磁芯，A102的特性详见附录四和附录五），尺寸：10*6*5（即外径10毫米，孔径6毫米，厚度5毫米），绕线采用直径0.3mm的高绝缘强度漆包线，两个绕组各绕12圈，绕制完成后浸漆，等漆干后再套热缩管加固，在270kHz/0.1V条件下测得单个绕组电感量500uH±30%；

注意：因为信号耦合变压器的强-弱电之间的管脚间距已经小到极限，所以不允许在信号耦合变压器下面有任何走线。

1.1.3、TVS管P6KE22CA起到消除瞬间冲击电压的作用，保护内部电路；

1.2 单相表信号功率放大电路

这部分电路的作用是把SSCout的5V TTL电平的信号转化为更高电平的方波信号，然后对方波信号进行滤波，最后输入的是标准的正弦波信号，需要说明的有以下几点：

1.2.1 稳压二极管要求

TS5是一颗20V的肖特基稳压管，但在这里没有用到它的稳压特性，用到而是它的正向导通电压低的特点，来保护P沟道的MOS管，考虑到产品的可靠

性，推荐这颗稳压二极管选用1N5817或SS12，或具有更低正向导通电压的二极

管。

注意：不允许使用1N4148、1N4007等正向导通电压较高的二极管！更不允

许省掉！否则会损伤MOS管！

1.2.2 电阻R8说明

电阻R8/0.22k在这里起到保护载波芯片的作用，因为载波芯片采用的

是MOSFET工艺，不推荐驱动容性负载，而这套放大电路的输入是容性的，所

以在这里串联一颗0.22k的电阻来保护载波芯片；

1.2.3 双MOS管US6M2说明

US6M2内部具有一颗P沟道的MOS管和一颗N沟道的MOS管，P沟

道的耐流为1A，N沟道的耐流为1.5A，这就使整个载波电路的耐流为1A，所

以供给这个放大电路的电源的功率不能太大，假如电源能提供的功率非常大，当

外界的阻抗很小时，就会有很大的电流流过US6M2这颗器件，当超过它的额定

值时，有可能会把US6M2烧掉，所以推荐载波通信电路采用变压器供电，不考

虑其它电路的要求，载波部分对变压器的具体参数要求如下：

序号参数名称测试端技术要求(AC) 测试条件

1 空载电流原边输入≤5mA IN：220V/50(60)Hz

2 空载电压输出端 13V±2V IN：220V/50(60)Hz

3 负载电压输出端 10V±2V IN：220V/50(60)Hz

4 输出功率输出端 2.5V A±0.5V A IN：220V/50(60)Hz

5 抗电强度原边-副边不击穿 AC4.0kV/1mA/1min

6 440V耐压原边输入4小时不烧毁 440V/50Hz

注：○1、输出电流参数可以通过所设计变压器的输出功率与电压的比值获得；

○2、以上只是载波部分对变压器的要求，还需根据实际情况重新设计；

○3、当采用变压器的功率参数超过上述值时，就要考虑把US6M2换成

SP8M3，同时把输出功率控制部分的2SB1132T100R换成2SB1188T100R。

○4、我们公司所用单相表变压器的详细参数请参见附录一；

1.2.4、对于电容C31/33nF，因为这个放大电路的输出功率比较大，建议采

用0805封装，耐压不小于50V的贴片电容，如有条件可以考虑换成性能更可靠

的其他电容；

1.2.5、对于电感L5/10uH，要求耐持续电流不小于1.2A；

1.2.6、关于电阻R1和R2的说明

当变压器的功率小于2.5V A(满载电压小于等于10V AC)时，这两个电阻可以省略掉；

当变压器的功率大于等于2.5V A(满载电压小于等于10V AC)时，这两个电阻需要保留；

对于采用3个或2个变压器供电的三相电表来说，因为变压器加起来的功率比较大，所以这两个电阻需要保留。