手工打造电力线通信调制解调器

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当今，能源已经变得异常紧缺，水能源、气能源、电能源…在有限的能源面前我们必须将能源的利用发挥到最大化，更经济更完善更科学地进行开发和利用……
           
          电力线通信 (PLC) 利用现有电力线基础设施，为在许多工业应用引进智能监控和控制提供了经济高效的方法。它让PLC成为用于智能电网应用（如智能抄表、照明控制、太阳能、插入式电动车以及家庭和楼宇中的供暖、空调和安全系统）的首选技术之一。
           
          下面将一起走进电力线通信调制解调器的世界，运用核心器件打造属于自己的电力线通信调制解调器……
           
          电力线通信调制解调器方框图：
           

       

         

          一、通用微控制器
        TMS320F28374D -双核 Delfino 微控制器
        一款具有集成型模拟特性和通信接口的双核微控制器。此双路实时控制子系统基于TI 行业领先的32位TMS320C28x浮点CPU，并且特有两个CLA，为那些对运行并行控制算法以及其他更多算法的应用感兴趣的设计人员提供额外的灵活性。设计人员能够实现高达800MIPS的总体系统性能…
         
        优势及特色：
        1．将TMU引入其中，一款能够大大减少常见三角法函数运行所需周期数量的加速器
        2．具有一个第二代Viterbi复杂数学单元，VCU-II，此单元提高了Viterbi运算和复杂乘法，以及CRC引擎的运算速度
        3．支持高达1MB的受ECC保护的板上闪存存储器，以及高达204KB的支持ECC或奇偶校验的 SRAM
           
          二、运算放大器 – 精密放大器 – DAC - AFE
        OPA2673 -具有电流限制的双宽带高输出电流运算放大器
        LT1013 - 双路精密运算放大器
        DAC7760(中文资料) -单通道、12 位可编程电流输出和电压输出 DAC
        AFE030(中文资料) - 电力线通信模拟前端
        这一路器件将变压器输出的交流信号经过运算放大器和双路精密放大器进行放大，然后经过DAC进行数模转换，最后经过电力线通信模拟前段传输到Delfino 微控制器SPI端口……
         
                        
        三、精密放大器 -可编程增益放大器(PGA)
        LT1013 - 双路精密运算放大器
        该器件是双路精密运算放大器，具有高增益，低电源电流，低噪声和低偏移电压温度系数。同时该器件可从操作采用5V单电源供电，消除交越失真。该LT1013可以用两个双±15-V和单个5 V电源进行操作。
           
          PGA112 -具有 MUX 的零漂移、可编程增益放大器
        该PGA112与PGA113（二进制/范围收益）提供了两路模拟量输入，三针SPI接口和软件关断采用MSOP-10封装。该PGA116与PGA117（二进制/范围收益）提供10路模拟输入，一个四针SPI接口带daisy-chain功能，以及硬件和软件关断采用TSSOP-20封装…
           
          四、时钟发生器
        CDCM6208 - 2:8 超低功耗、低抖动时钟发生器
        是一款多用途、低抖动低功率频率合成器，此合成器可从两个输入中的一个生成8个低抖动时钟输出，同时还特有一个小数分频器架构，此架构使得其输出的四个能够生成频率精度好于 1ppm 的任一频率。 通过 I2C 或者串行外设接口 (SPI) 编程接口，可很简便地对 CDCM6208 进行配置，使用所提供的引脚模式中的控制引脚将器件设置成 32 个不同的预编程配置中的一个…
         
        优势及特色：
        1．通过灵活的 1.8V，2.5V 和 3.3V 电源，可定制器件性能，从而实现混合输出电压
        2. 支持主机时钟信号电平 (HCSL)，与 LVDS 相似的信令、或者 8 个 CMOS 输出
        的4x 小数或者整数分频差分时钟输出
        3. 小数输出分频器可实现0ppm至<1ppm的频率误差并且免除了对于晶体振荡器和
        其它是时钟生成器的需要
         
                       
        五、数字隔离器
        ISO7221B - 2通道1/1 5Mbps 数字隔离器
        一款双通道数字隔离器。为了便于在PCB中布局，通道被定向在相反方向。这款器件具有一个逻辑输入和输出缓冲器，采用TI的硅 - 二氧化硅（SiO2）隔离层分开，提供高达4000 VPK的电气隔离。当与隔离电源配合使用时，这些器件可阻止高电压，隔离接地，避免噪声电流在数据总线或进入本地接地和干扰或损坏敏感电路等电路…
         
        优势及特色：
        1．二进制输入信号调节，转换为平衡信号，然后由电容隔离层分开
        2. 周期性刷新脉冲，跨阻挡层发送，以确保输出的适当DC电平
        3. 如果直流刷新脉冲每隔4微秒没有接收到信息，输入被假定为无动力的或不被积极地驱动，并且在保险电路驱动输出为逻辑高状态
        六、有线接口
          TLK2211 &ndash;0.6 至 1.3Gbps 以太网收发器
        SN65HVD1050 - 高速 EMC 优化 CAN 收发器
        PCA9515A - 双路双向 I2C 总线和 SMBus 中继器
        DP83620 - 具有光纤支持的工业温度单端口 10/100 Mbps 以太网物理层收发器
        MAX3222E - 具有 +/-15kV ESD 保护的 3V 至 5V 多通道 RS-232 线路驱动器/接收器
        SN65HVD10 - 3.3V 差动收发器
        TUSB3410 - RS232/IrDA 串行到 USB 转换器
        ISO1176 - 隔离 PROFIBUS RS-485 收发器
        ISO1050 - 隔离式 5V CAN 收发器
         
                      
        七、LED驱动器
        TCA6507 - 具有强度控制和关断状态的低压 7 位 I2C 和 SMBus LED 驱动器
        7位LED调光器为两线双向总线（I2C），目的是控制通过I2C接口的LED，串行时钟（SCL），串行数据（SDA）。如果没有这种设备，微处理器或微控制器必须经常参与接通和断开LED灯（每个所需的调光率），使用宝贵的处理器时间和过载的I2C总线。该器件通过限制在闪烁的LED，因此需要由处理器操作来减轻操作的次数，有助于创造出更高效的系统…
         
        TLC59116 - 16 通道 Fm+ I2C 总线恒流下沉式 LED 驱动器
        该器件是I2C总线控制的16通道LED是红色/绿色/蓝色/琥珀色（RGBA）混色和背光应用优化的驱动程序。每个LED输出都有自己的8位分辨率（256级），运行在97KHZ，带占空比可调范围为0％至99.6％的固定频率独立PWM控制器。各个PWM控制器使每个发光二极管被设置为特定的亮度值…
         
                       
        八、AC / DC电源供应器
        UCC28720 -具有初级侧调节功能的恒压、恒流控制器
        反激式电源控制器在不使用光耦合器的情况下可提供隔离输出恒定电压 (CV) 和恒定电流 (CC) 输出稳压。 此器件处理来自初级电源开关和一个辅助反激式绕组的信息以实现对输出电压和电流的精确控制，一个内部 700V 启动开关、动态控制的工作状态和一个定制的调制配置文件在不牺牲启动时间或输出瞬态响应的同时支持超低待机功耗…
         
        主要特点和优势：
        1．初级端调节 (PSR) 免除了对光耦合器的需要
        2．80kHz 最大开关频率可实现高功率密度充电器设计
        3．针对最高总体效率的准谐振谷值开关运行
           
          电压监控器
          TL7705A -具有可编程时间延迟的 5V 系统的单电源电压监控器
           
          系统电源
        LM2733 -具有 40V 内部 FET 开关（采用 SOT-23 封装）的 0.6/1.6 MHz 升压转换器
        LM317- 3 端子 1.5A 可调节正电压稳压器
           
          Core和I / O电源
        TPS65980 - Thunderbolt&trade;总线电源管理单元
        TPS3828-33 -处理器监控电路
         
        PS: 同时还包括
        ① 逻辑器件:与门、逆变器、Buffer、或门、开关
        ② 无线模块：
        CC1101-低功耗（低于 1GHz）射频收发器
        CC2500 - 针对 2.4GHz ISM 频带低功率无线应用设计的低成本、低功耗 2.4GHz 射频收发器
           
          在开发高效电力线通信调制解调器的时候会遇到各种困难，由于电力线本身就具有噪声，因此需要强大架构才能确保数据可靠性。此外，每种应用和工作环境都不同，需要工程师们针对各种因素优化设计。
         
        由于协议标准和调制方案多种多样，工程师么还需要灵活的开发平台，以简化设计、实现对环境条件的优化、遵守当地法规的同时可轻松调整以满足不断发展的标准……
         
        OK，通过以上的分析，相信工程师们对电力线通信调制解调器的解决方案必有所掌握，愿为电力系统敲开平坦的光辉大道…
           
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