CN106953297A - 一种保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保护电路，属于电路技术领域。该保护电路包括欠压保护电路，耐高压保护电路，过流检测和过流关断保护电路；所述过流检测电路与外部输入电源IN12V相连；所述耐高压保护电路与过流检测电路相连；所述过流关断保护电路分别与过流检测电路和欠压保护电路相连。其同时有过压保护和欠压保护电路，当低压电力线电压过高，防止后级电路过压损坏；当电压过低时，使能关闭发送电路，防止设备异常导致电路损坏，从而更加适于实用。

Description

一种保护电路

技术领域

本发明涉及电路技术领域，特别是涉及一种基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路的保护电路。

背景技术

低压电力线载波通信系统在远程抄表、路灯远程监控、智能家居等领域应用广泛。由于低压电力线环境复杂，对于载波通信产生很大影响，尤其是电力线负载较重时，会导致载波通信系统的功耗剧增，更甚者会烧坏设备；另外由于用电设备会在电力线随机地连接或断开，所以不同时间，电力线电压也会发生较大的幅度的变化，当电压超过载波通信系统的电子元器件耐压值时会烧坏器件。通过以上描述，对于低压电力线载波通信系统，可靠的保护电路是至关重要的。

目前已知的现有保护电路，只有限流功能，功能单一，可靠性低，并且存在限流值精度低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种保护电路，其同时有过压保护和欠压保护电路，当低压电力线电压过高，防止后级电路过压损坏；当电压过低时，使能关闭发送电路，防止设备异常导致电路损坏，从而更加适于实用。

为了达到上述目的，本发明提供的保护电路的技术方案如下：

本发明提供的保护电路包括欠压保护电路，耐高压保护电路，过流检测和过流关断保护电路；所述过流检测电路与外部输入电源IN12V相连；所述耐高压保护电路与过流检测电路相连；所述过流关断保护电路分别与过流检测电路和欠压保护电路相连。

本发明提供的保护电路还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，所述过流检测电路，包括并联的取样电路R9和C4，控制三极管V1，钳位二极管VD3和由分压电阻R11、R14、R40，构成的过流值调整电；其中控制三极管V1的BE结连接R11和R9。

作为优选，所述过流保护关断电路，包括分压电阻R30、R43、R44、R47，延时电阻R44，延时电容C41、C42，续流二极管TS2和稳压二极管沟通；其中续流二极管TS2阳极与延时电路的R44、C41、C42相连，续流二极管TS2阴极与稳压二极管VD4相连，用于钳位使能信号PA_SDN的电压为5.1V。

作为优选，所述欠压保护电路，包括控制三极管V2，限流电阻R46，分压电阻R45、R48，参考电压Vref取自稳压管二极管VD2的阳极；其中控制三极管V2的基极B与分压电阻R45、R48相连，集电极C与R46相连；另外欠压设定值可以通过分压电阻R45、R48调整。

作为优选，所述耐高压保护电路，包括LDO TS1，分压电阻R10、R29、R13、R38和稳压二极管VD2；其中TS1为5V的LDO，其引脚2与引脚3并联电阻R8，其引脚1与引脚3并联电阻R10；VD2的阳极与电阻R13连。

作为优选，

在欠压、过流检测与过流关断保护电路的中，

IN12V与C161、C162、C163、R161的一端和三极管V161的射极连接，C161、C162的另一端与GND连接；C163与R161并联，其另一端与R162、VD161的一端连接，R162的另一端与三极管V161的基极和R163的一端连接；OUT12V与VD161的一端连接，VD161D的另一端与R164和R163的一端连接，R164的另一端与GND连接；

三极管V161的集电极与R165的一端连接，R165的另一端与R166、R167、R168的一端连接；R166的另一端与OVER_I连接，OVER_I与SSC1663的8引脚连接，R168的另一端与GND连接，R167的另一端与C164、C167、TS161的一端连接，C164与C167并联，其另一端与GND连接，TS161的另一端与VD163的一端连接，VD163的另一端与GND连接，TS161的另一端与R171的一端和PA_SDN连接，PA_SDN与THS6214的23、24引脚连接；R171的另一端与三极管V162的集电极连接；三极管V162的射极与TX_SDN连接，TX_SDN与SSC1663的20引脚连接；三极管的基极与R170和R169的一端连接，R170的另一端与GND连接，R169的一端与VD162的一端和Vref连接，Vref与耐高压保护电路中的Vref连接，VD162的另一端与C165、C166的一端和P12V连接，C165与C166并联，其另一端与GND连接；

在耐高压保护电路中，

芯片TS261的Vin引脚同时连接于OUT12V和电阻R267的一端；芯片TS261的Vout引脚同时连接于P12V、电阻R267的另一端和电阻R261的一端；芯片TS261的接地引脚同时连接于电阻R261的另一端和电阻R262的一端；电阻R262的另一端同时连接于电阻R263的一端和电阻R264的一端；电阻R263的另一端连接参考电压；电阻R264的另一端接地。

本发明提供的保护电路根据低压电力线负载和电压时变性比较大的特点，设计一种能进行电流检测，过电流时通过三极管控制电路将过流信号输出通知载波芯片，另外经过一段时间延时后，通过三极管控制电路将发送电路使能关闭，防止由于低压电力线负载过重，导致发送电路器件烧坏。保护电路同时有过压保护和欠压保护电路，当低压电力线电压过高，防止后级电路过压损坏；当电压过低时，使能关闭发送电路，防止设备异常导致电路损坏。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路的功能原理概括示意图；

图2为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路中应用的宽带电力线载波芯片及存储部分的电路结构示意图；

图3为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路中应用的欠压、过流监测与过流关断保护电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路中应用的耐高压保护电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路中应用的3.3V输出DC-DC电路的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路中应用的1.2V输出DC-DC电路的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路中应用的THS6214载波发送电路的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路中应用的载波接收滤波电路的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路中应用的耦合电路的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路中应用的过零检测电路的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路中应用的弱电接口电路的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路中应用的强电接口电路的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路中应用的第三种接口电路的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路中应用的指示灯电路的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路中应用的Flash电路的接口结构示意图。

具体实施方式

本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路，其一端通过宽带电力线载波通信电路将数据进行OFDM调制并发送到电力线中，另一端通过宽带电力线载波通信电路将OFDM调制信号解调，实现数据的远距离传输，从而更加适于实用。

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。

参见附图1～15，本发明提供的基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路，包括宽带电力线载波芯片、存储电路、载波发送电路、载波接收滤波电路、耦合电路、电源电路。宽带电力线载波芯片用于对数据进行调制和解调等处理；存储电路用于宽带电力线载波芯片功能程序的存储；载波发送电路用于对经由宽带电力线载波芯片输出的OFDM调制载波信号进行功率放大；载波接收滤波电路用于将宽带内的OFDM载波信号耦合到宽带电力线载波芯片内；耦合电路用于隔离强弱电，其中，强电为电力线，弱电为模块上面的电平，并且，允许载波信号传输；电源电路用于为宽带电力线载波芯片供电。

其中，宽带电力线载波芯片为青岛东软的SSC1663宽带电力线载波芯片或者青岛东软的SSC1664宽带电力线载波芯片。

其中，基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路还包括过零检测电路，过零检测电路用于将工频交流电的过零信号以脉冲的方式通知宽带电力线载波芯片。

其中，基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路还包括接口电路，接口电路用于宽带电力线载波芯片的通信接口。

其中，通信接口选自MCU、STA、TXD中的任意一种或者几种。

其中，基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路还包括外部MOS管，实现PLC_TXD和PLC_STA通信接口的OD开漏要求，其中V71的源极S与SS1663的22引脚PLC_TXD相连，V71的漏极D通过电阻R72与弱电接口XS-CARR的5引脚TXD相连；V72的栅极G通过电阻R76与SS1663的4引脚PLC_STA相连，V72的漏极D通过电阻R75与弱电接口XS-CARR的10引脚STA相连。

其中，基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路还包括指示灯电路，指示灯电路用于指示宽带电力线载波芯片接收和/或发送OFDM载波信号的工作状态。

其中，基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路存储电路为flash存储芯片。

其中，基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路还包括保护电路，保护电路用于对电路进行欠压保护和/或耐高压保护和/或过流监测和/或过流关断保护。

其中，基于OFDM模式调制的宽带电力线载波通信电路，载波接收滤波电路还用于滤除来自电力线上的杂波。

其中，宽带电力线载波芯片为青岛东软的SSC1663宽带电力线载波芯片；载波发送电路的输入信号通过C31和C32，分别连接到SSC1663宽带电力线载波芯片的43引脚和42引脚；载波发送电路的使能信号通过V162与SSC1663宽带电力线载波芯片的20引脚相连；载波接收滤波电路通过C131和C132，将耦合滤波输出的载波信号输入到SSC1663宽带电力线载波芯片的41引脚和40引脚；过零检测电路的将过零点信息传输到SSC1663载波芯片的5引脚；Flash电路直接与SSC1663宽带电力线载波芯片的25、26、28、29引脚相连；接口电路的RXD通过R19与SSC1663载波芯片的23引脚相连；EVENTOUT通过R95与SSC1663宽带电力线载波芯片的1引脚相连；SET通过R94与1663宽带电力线载波芯片的18引脚相连；指示灯链路直接与1663宽带电力线载波芯片的15引脚相连，发送指示灯直接与SSC1663宽带电力线载波芯片的11引脚相连；保护电路的通过R166将过流信号OVER_I输入到SSC1663宽带电力线载波芯片的8引脚。

其中，SSC1663宽带电力线载波芯片及其外围电路中各元器件的具体连接关系如下：SSC1663载波芯片D1的36引脚XTAL_OUT与R27的一端连接，R27的另一端与C11的一端和晶振的1引脚OE连接，C11的另一端与GND连接；SSC1663载波芯片D1的37引脚XTAL_IN与C12和R28的一端连接，R28的另一端与G1的3引脚OUT连接，C12的另一端与GND连接；晶振G1的4引脚VDD与R0和C15的一端连接，R0的另一端与VDD3V连接，C15的另一端与GND和G1的2引脚GND连接；SSC1663载波芯片D1的34引脚RESET_MR#与C30、C9、VD1和R25的一端连接，R25的另外一端与弱电接口XS-CARR的9引脚/RST和R24的一端连接，VD1的另一端与VDD3V3连接，C30和C9的另外一端与GND相连，R24的另一端与VDD3V3相连；SSC1663载波芯片D1的45引脚ANA_REFN与C1、R3和R4的一端连接，C1和R4的另一端与GND连接，R3的另一端与ANA_REFP和R2的一端连接；SSC1663载波芯片D1的46引脚ANA_REFP与R2、R3和C2的一端连接，R2的另一端与R1的一端连接，R1的另一端与VDDA连接，C2的另一端与GND连接。本发明创造中，采用青岛东软第6代电力线载波通信芯片SSC1663，它将模拟前端、基带调制解调、数字信号处理、CPU内核及丰富的功能外设集于一体，提供物理层(PHY)、介质访问控制层(MAC)、适配层(ADP)、网络层(NET)、应用层(APP)等完整的电力线通信解决方案。相比传统的窄带芯片信号带宽宽，传输速率高。SSC1663集成了处理器、本地RAM、8MB SDRAM、及UART、I2C、SPI、GPIO等接口。存储芯片D2采用flash存储芯片，用于载波通信程序的存储。

其中，载波发送电路中各元器件的具体连接关系如下：芯片THS6214的D1_IN+引脚上串联电容C31和连接到电阻R31的一端；芯片THS6214的D2_IN+引脚上串联电容C32和连接到电阻R32的一端；电阻R31和R32的另一端同时连接于Vmid；芯片THS6214的0引脚、GND引脚、两个VS-引脚分别接地；芯片THS6214的IADJ引脚上连接电阻R33后接地；芯片THS6214的BIS1/D1D2和BAS2/D1D2两引脚并联后连接运放使能关断PA_SDN；芯片THS6214的D1_OUT引脚连接于电阻R36的一端、电阻R37的一端，电阻R36的另一端分别连接于电容C34的一端、第一肖特基二极管中的二级管TS31；电容C34的另一端发送正差分信号；芯片THS6214的D1_IN-引脚同时连接于电阻R37的另一端和电容C33的一端，电容R33的另一端连接于电阻R39的一端；芯片THS6214的D2_IN-引脚分别连接于电阻R39的一端和电阻R41的一端；芯片THS6214的D2_OUT引脚分别连接于电阻R41的另一端和电阻R42的一端，电阻R42的另一端分别连接于电容C35的一端和第一肖特基二级管中的二级管TS32；电容C35的另一端发送负差分信号；芯片THS6214的去耦电路包括并联的电容C38和电容C39，其中，电容C38的一端和电容C39的一端分别接地，电容C38和电容C39的另一端分别将12V电压耦合到芯片THS6214的两个VS+引脚；芯片THS6214的分压电路中，电阻R34的一端分别连接12V电压和电容C36的一端；电阻R34的另一端同时连接电容C37的一端和电阻R35的一端；电容C36的另一端、电阻R35的另一端和电容C37的另一端连接后同时接地；Vmid从电阻R34和电阻R35的中间被引出。信号放大电路的功能是把从SSC1663载波芯片输出的模拟信号进行放大，并经过简单的滤波之后，由信号耦合电路耦合到电力线上，满足电力线传输的要求。本发明使用的宽带PLC专用放大芯片THS6214，载波芯片输出的差分载波信号经过C31和C32耦合到THS6214的输入端，R31,R32为匹配电阻，R33为电流配置电阻，R34、R35、C36、C37组成分压电路，为输入信号提供6V直流偏置电平；R37和R41为反馈电阻，R39为增益电阻，C33为隔直电容，载波信号通过限流电阻R36、R42和隔直电容C34、C45将放大后的载波信号传输到耦合电路中，TS31、T32为续流保护二极管。

其中，载波接收滤波电路中各元器件的具体连接关系如下：电阻R121一端接收正差分信号RX+，电阻R121的另一端依次连接电感L121、电容C123、电容C125、电容C127、肖特基二级管TS121、电容C131后接收输入正差分信号Ain P；电阻R122一端接收负差分信号RX-，电阻R122的另一端依次连接电感L122、电容C124、电容C126、电容C128、肖特基二级管TS122、电容C132后接收输入负差分信号Ain N；电阻R123和电阻R124串联后接地，并且，通过电阻R123的另一端连接于电阻R121和电感L121之间，通过电阻R124的另一端端连接于电阻R1222和电感L122之间；电容C121的一端连接于电阻R121、电阻R123、电感L121之间，电容C121的另一端连接于电阻R122、电阻R124、电感L122之间；电容C122的一端连接于电感L121、电容C123之间，电容C122的另一端连接于电感L122、电容C124之间；电感L123的一端连接于电容C123、电容C125之间，电感L123的另一端连接于电容C124和电容C126之间；电感L124的一端连接于电容C125、电容C127之间，电感L124的另一端连接于电容C126和电容C128之间；电阻R125的一端连接于电容C127、肖特基二级管TS121之间，电阻R125的另一端连接于电容C128和肖特基二级管TS122之间；此外，肖特基二级管TS121的一端连接于模拟3.3V的VDDA，肖特基二级管TS121的另一端接地；肖特基二极管TS122的一端连接于模拟3.3V的VDDA，肖特基二极管TS122的另一端接地。接收滤波电路用于滤除载波信号带外信号，提高接收信号的信噪比。接收滤波器由3阶低通切比雪夫滤波器和5阶高通切比雪夫滤波器组成。R121、R122为限流电阻，另一作用是做阻抗匹配；R123、R124限制接收滤波电路的整体直流电平；TS121、TS122接收信号幅度限制，防止存在干扰时，芯片接收引脚存在电压冲击，损坏芯片接收引脚；L121、L122、C121、C122构成低通电路，用于滤除12MHz以上高频干扰；C123、C124、L123、C125、C126、L124、C127、C128构成高通电路，因为电力线常见的大功率干扰基本都出现在1MHz以下的低频段，故需要多阶高通滤波，滤除低频噪声。

其中，耦合电路中各元器件的具体连接关系如下：耦合变压器T101通过其引脚1连接于肖特基二级管TS101的一端，并连接发送负差分信TX-号；耦合变压器T101通过其引脚2连接于肖特基二级管TS101的另一端，并连接发送正差分信号TX+；耦合变压器T101通过其引脚3连接于肖特基二级管TS102的一端；耦合变压器T101通过其引脚4连接于肖特基二级管TS102的另一端；耦合变压器T101通过其引脚5连接于零线N；耦合变压器T101通过其引脚6串联电容C101后连接于火线L。C101安规电容，对于50Hz低频相当于开路，对于高频载波信号相当于短路，用于隔离50Hz和传输高频信号；T101隔离变压器，用于强弱电隔离，还用于发送信号的放大和接收信号的阻抗变换；TS101、TS102用于防护电力线干扰，保护载波发送电路和接收滤波电路。

其中，电源电路中各元器件的具体连接关系如下：在3.3VDC-DC电路中，芯片TS51的第一引脚连接于电容C50的一端，电容C50的另一端连接于电阻R53的一端，电阻R53的另一端连接于芯片TS51的第6引脚；芯片TS51的第6引脚上还连接二极管VD51的输出端、电感L51的一端；芯片TS51的第2引脚接地；芯片TS51的第3引脚同时连接于电阻R51的一端和电阻R52的一端；电阻R52的另一端接地；电阻R51的另一端同时连接于电感L51的另一端、电容C55的一端、电容C56的一端和VDD3V3；芯片TS51的第4引脚同时连接于电容C54的一端、电阻R58的一端和电阻R54的一端；电容C54和电阻R58的另一端连接后同时接地；电阻R54和芯片TS51的第5引脚同时连接于电阻R54的另一端，电容C51的一端、电容C52的一端电感L52的一端；电容C51的另一端和电容C52的另一端同时连接于二级管VD51的输入端、电容C55的另一端和电容C56的另一端；电容C53的一端同时连接于电感L52的另一端和OUT12V；二极管VD51、电容C51的另一端、电容C52的另一端、电容C55的另一端、电容C56的另一端、电容C53的另一端连接后同时接地；

在1.2V输出DC-DC电路中，芯片TS52的第一引脚同时连接于电阻R55的一端和电容C49的一端，电阻R55的另一端连接于VDD3V3，电容C49的另一端接地；芯片TS52的第2引脚同时连接于电容C57的一端、电容C58的一端后接地；芯片TS52的第3引脚同时连接于电感L53的一端和SW 1V2；电感L53的另一端同时连接于电容C57和电容C58的另一端，电感L53的另一端还连接与VDD1V2；芯片TS52的第4引脚同时连接于电容C59的一端、电容C60的一端和VDD3V3；芯片TS52的第5引脚同时连接于电阻R56的一端和电阻R57的一端；电阻R56的另一端连接于VDD1V2；电阻R57的另一端同时连接于电容C59的另一端、电容C60的另一端后接地。DC-DC电路分别输出的3.3V和1.2V为SSC1664载波芯片提供电源。

其中，过零检测电路中各元器件的具体连接关系如下：二级管VD61的输入端连接于零线，二级管VD61的输出端连接于电阻R61的一端，电阻R61的另一端连接于电阻R62的一端，电阻R62的另一端连接于光偶E61中的二级管的输入端；电阻R64的一端连接于火线，电阻R64的另一端连接于三级管V61的基极，三级管V61的集电极连接于光耦E61中的二级管的输出端；电阻R63的一端连接于电阻R62和光耦E61中的二级管的输入端之间，电阻R63的另一端连接于火线L；电容C61的一端连接于电阻R62和光耦E61中的二级管的输入端之间，电容C61的另一端连接于火线L；电容C62的一端连接于电阻R62和光耦E61中的二级管的输入端之间，电容C62的另一端连接于二级管VD62的输入端、稳压二级管VD63的输入端之间；二极管VD62的输出端连接于火线L；稳压二级管VD63的输出端连接于电阻R62和光耦E61中的二级管的输入端之间；电容C63连接于电阻R64和三极管V61的基极之间，电容C63的另一端同时连接于二级管VD62的输入端、电容C62的另一端、二级管VD63的输入端和三极管V61的发射极；光耦E61中的三极管的集电极连接于电容C64后接地、光耦E61中的三极管的集电极还连接于VDD3V3；光耦E61中的三级管的发射极连接于过零信号输出；其中，光耦E61中的三极管的基极能够感应到光耦E61中二极管的感光。该电路的基本原理是在工频正半周让C62电容积蓄能量，在工频过零点处开启三极管V61放电，使光耦E61导通，输出脉冲信号。工频零点开启V61的时刻由VD63的稳压值以及R61、R62、R63的分压决定。E61光耦隔离，隔离强电信号；VD61用于降低功耗；VD63、C62电压钳位和电能保存，用于为过零脉冲信号提供能量；V61过零点检测三极管，电流放大，用于驱动光耦，输出脉冲信号；R61、R62、R63、C61输入限流，输入电压分压电路；VD62提供VD63、C62充电回路。

其中，Flash电路中各元器件的具体连接关系如下：芯片D2的1引脚连接电阻R16的一端后连接于VDD3V3，芯片D2的1引脚与SSC1663载波芯片的26引脚SPI_CS#连接；芯片D2的2引脚连接电阻R18的一端后连接于VDD3V3，芯片D2的2引脚与SSC1663载波芯片的28引脚SPI_MISO连接；芯片D2的3引脚连接电阻R20的一端后连接于VDD3V3；芯片D2的4引脚连接GND；芯片D2的5引脚与SSC1663载波芯片的25引脚SPI_MISO连接；芯片D2的6引脚与SSC1663载波芯片的29引脚SPI_MISO连接；芯片D2的7引脚连接电阻R21的一端后连接于VDD3V3；芯片D2的8引脚连接VDD3V3。

其中，接口电路中各元器件的具体连接关系如下：

弱电接口XS-CARR的第2引脚通过连接电容C91后接地输入12V电压；弱电接口XS-CARR的第4引脚接地；弱电接口XS-CARR的第6引脚连接+5V电压；弱电接口XS-CARR的第8引脚同时连接于电阻R91的一端和电阻R92的一端，电阻R91的另一端连接PLC，电阻R92的另一端连接于VDD3V3；弱电接口XS-CARR的第8引脚连接于STA；弱电接口XS-CARR的第12引脚连接于电阻R97后接地；弱电接口XS-CARR的第1引脚输入12V电压；弱电接口XS-CARR的第3引脚接地；弱电接口XS-CARR的第5引脚连接于TXD；弱电接口XS-CARR的第7引脚同时连接于电阻R94的一端和电阻R93的一端，电阻R94的另一端连接SET，电阻R93的另一端连接于VDD3V3；弱电接口XS-CARR的第9引脚连接于RST；弱电接口XS-CARR的第11引脚同时连接于电阻R95的一端和电阻R96的一端，电阻R95的另一端连接于事件输入端，电阻R96的另一端连接于VDD3V3；

强电接口XS220的第1引脚和第2引脚分别连接于零线，强电接口XS220的第7引脚和第8引脚分别连接于火线；

VDD3V3连接于电阻R73的一端，电阻R73的另一端连接于晶体管V71的栅极，晶体管V71的漏极同时连接于电阻R71的一端和电阻R72的一端，电阻R71的另一端连接5V电压，电阻R72的另一端连接于TXD，晶体管V71的源极连接于PLC_TXD；PLC_STA连接于电阻R76的一端，电阻R76的另一端同时连接于晶体管V72的栅极和电阻R79的一端，晶体管V72的漏极同时连接于电阻R74的一端和电阻R75的一端，电阻R74的另一端连接于5V电压，电阻R75的另一端连接于STA，晶体管V72的源级同时连接于电阻R79的另一端和接地。R92、R93、R96接收引脚的上拉电阻；R91、R94、R95接收引脚的限流电阻，载波芯片为3.3V系统，而电表插针可能是5V电平，需要串联电阻防止静态功耗过大和保护载波芯片接收引脚；R71、R72、R73、V71为串口发送OD开漏电路，其中R71为上拉电阻，为了兼容性09/13都为5.1K，R72用于IO限流防护；R76、R79、R74、R75为STA接口OD开漏电路，其中R74为上拉电阻，R75用于IO限流防护，R79为V72的下拉电阻。

其中，指示灯电路中各元器件的具体连接关系如下：VDD3V3连接于电阻R77的一端，电阻R77的另一端连接于发光二级管HL71的输入端，发光二极管HL71的输出端连接于RXLED；TX LED连接于电阻R78的一端，电阻R78的另一端连接于发光二级管HL72的输入端，发光二级管HL72的输出端接地。HL71为接收指示灯，R77为其限流电阻；HL72发送指示灯电路，R78为其限流电阻。

其中，保护电路中各元器件的具体连接关系如下：

在欠压、过流检测与过流关断保护电路的中，

IN12V与C161、C162、C163、R161的一端和三极管V161的射极连接，C161、C162的另一端与GND连接；C163与R161并联，其另一端与R162、VD161的一端连接，R162的另一端与三极管V161的基极和R163的一端连接；OUT12V与VD161的一端连接，VD161D的另一端与R164和R163的一端连接，R164的另一端与GND连接；

三极管V161的集电极与R165的一端连接，R165的另一端与R166、R167、R168的一端连接；R166的另一端与OVER_I连接，OVER_I与SSC1663的8引脚连接，R168的另一端与GND连接，R167的另一端与C164、C167、TS161的一端连接，C164与C167并联，其另一端与GND连接，TS161的另一端与VD163的一端连接，VD163的另一端与GND连接，TS161的另一端与R171的一端和PA_SDN连接，PA_SDN与THS6214的23、24引脚连接；R171的另一端与三极管V162的集电极连接；三极管V162的射极与TX_SDN连接，TX_SDN与SSC1663的20引脚连接；三极管的基极与R170和R169的一端连接，R170的另一端与GND连接，R169的一端与VD162的一端和Vref连接，Vref与耐高压保护电路中的Vref连接，VD162的另一端与C165、C166的一端和P12V连接，C165与C166并联，其另一端与GND连接。

在耐高压保护电路中，

芯片TS261的Vin引脚同时连接于OUT12V和电阻R267的一端；芯片TS261的Vout引脚同时连接于P12V、电阻R267的另一端和电阻R261的一端；芯片TS261的接地引脚同时连接于电阻R261的另一端和电阻R262的一端；电阻R262的另一端同时连接于电阻R263的一端和电阻R264的一端；电阻R263的另一端连接参考电压；电阻R264的另一端接地。

其原理分别如下：

欠压保护：当12V电源电压低于7.4V时，通过VD162、R169、R170、的分压，V162的VBE电压低于0.65V开启电平时，V162三极管关断，从而使发送电路使能关闭，防止发送功率过大，将12V电源电压拉低导致电表异常。欠压值可以通过电阻调整。

过流检测：当12V输入电流超过150mA时，R162电阻两测电压超过0.65V，使三极管V161导通，通过R165、R166、R168电阻分压，将过流信号实时通知MCU，MCU可以通过降低发送幅度来减小电源电流消耗。过流值可以通过电阻调整。

过流保护关断：当12V输入电流超过150mA，并R162电阻两测电压超过0.65V，使三极管V161导通，通过R165、R168电阻分压和R167与C164、C167组成的延时电路，若MCU未及时调整发送功率，此时电路将强制将发送电路使能电平拉高观点，限制发送电流。过流不动作时间可以通过电阻电容调整。

耐高压保护电路：当输入12V电源电压为6～24V时，TS261输出端与输入端等效为8欧内阻，当12V电源电压为24V～40V时，TS261输出端为稳压24V。该电路用于保护PA芯片，防止接地故障等情况导致载波电源达到30V以上高压损坏PA芯片。

进一步地，参见附图3和附图15，过流检测电路1，包括并联的取样电路R9和C4，控制三极管V1，钳位二极管VD3和由分压电阻R11、R14、R40，构成的过流值调整电路。当12V输入电流超过设定值时，R9电阻两测电压超过0.65V，使控制三极管V1导通，此时V1三极管的集电极VC电平为(12-VCEO)V。此VC电平通过R30、R43、R47电阻分压，将过流信号实时通知载波芯片，载波芯片可以通过降低发送幅度来减小电源电流消耗，另外通过R44，C41和C42的组成的延时电路，一段延时时间后，如果仍处于过流状态，那么强制将发送电路使能引脚PA_SDN拉高关断，防止因为电力线负载过重稍后发送电路器件，实现过流保护关断功能3。

耐高压保护电路2，包括LDO TS1，分压电阻R10、R29、R13、R38和稳压二极管VD2；当输入12V电源电压范围在6～24V时，TS1输出电压值约等于输入电压值，当12V电源电压为24V～40V时，TS261输出端为稳压24V。该电路用于保护载波发送电路，防止低压电力线电压升高和接地故障等情况导致载波电源达到30V以上高压损坏载波发送电路。

欠压保护电路4，包括控制三极管V2，限流电阻R46，分压电阻R45、R48，参考电压Vref取自稳压管二极管VD2的阳极；当12V电源电压低于7.4V时，通过R45、R48、的分压，V2的VBE电压低于0.65V开启电平时，V2三极管关断，从而使发送电路使能关闭，防止由于发送功率过大，将12V电源电压拉低导致电表异常。欠压值可以通过分压电阻R45、R48调整。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种保护电路，其特征在于，包括欠压保护电路(4)，耐高压保护电路(2)，过流检测电路(1)和过流关断保护电路(3)；所述过流检测电路(1)与外部输入电源IN12V相连；所述耐高压保护电路(2)与过流检测电路相连；所述过流关断保护电路(3)分别与过流检测电路(1)和欠压保护电路相连(4)。

2.根据权利要求1所述保护电路，其特征在于，所述过流检测电路(1)，包括并联的取样电路R9和C4，控制三极管V1，钳位二极管VD3和由分压电阻R11、R14、R40，构成的过流值调整电；其中控制三极管V1的BE结连接R11和R9。

3.根据权利要求1所述保护电路，其特征在于，所述过流保护关断电路(3)，包括分压电阻R30、R43、R44、R47，延时电阻R44，延时电容C41、C42，续流二极管TS2和稳压二极管沟通；其中续流二极管TS2阳极与延时电路的R44、C41、C42相连，续流二极管TS2阴极与稳压二极管VD4相连，用于钳位使能信号PA_SDN的电压为5.1V。

4.根据权利要求1所述保护电路，其特征在于，所述欠压保护电路(4)，包括控制三极管V2，限流电阻R46，分压电阻R45、R48，参考电压Vref取自稳压管二极管VD2的阳极；其中控制三极管V2的基极B与分压电阻R45、R48相连，集电极C与R46相连；另外欠压设定值可以通过分压电阻R45、R48调整。

5.根据权利要求1所述保护电路，其特征在于，所述耐高压保护电路(2)，包括LDO TS1，分压电阻R10、R29、R13、R38和稳压二极管VD2；其中TS1为5V的LDO，其引脚2与引脚3并联电阻R8，其引脚1与引脚3并联电阻R10；VD2的阳极与电阻R13连。

6.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，

IN12V与C161、C162、C163、R161的一端和三极管V161的射极连接，C161、C162的另一端与GND连接；C163与R161并联，其另一端与R162、VD161的一端连接，R162的另一端与三极管V161的基极和R163的一端连接；OUT12V与VD161的一端连接，VD161D的另一端与R164和R163的一端连接，R164的另一端与GND连接；

三极管V161的集电极与R165的一端连接，R165的另一端与R166、R167、R168的一端连接；R166的另一端与OVER_I连接，OVER_I与SSC1663的8引脚连接，R168的另一端与GND连接，R167的另一端与C164、C167、TS161的一端连接，C164与C167并联，其另一端与GND连接，TS161的另一端与VD163的一端连接，VD163的另一端与GND连接，TS161的另一端与R171的一端和PA_SDN连接，PA_SDN与THS6214的23、24引脚连接；R171的另一端与三极管V162的集电极连接；三极管V162的射极与TX_SDN连接，TX_SDN与SSC1663的20引脚连接；三极管的基极与R170和R169的一端连接，R170的另一端与GND连接，R169的一端与VD162的一端和Vref连接，Vref与耐高压保护电路中的Vref连接，VD162的另一端与C165、C166的一端和P12V连接，C165与C166并联，其另一端与GND连接；

芯片TS261的Vin引脚同时连接于OUT12V和电阻R267的一端；芯片TS261的Vout引脚同时连接于P12V、电阻R267的另一端和电阻R261的一端；芯片TS261的接地引脚同时连接于电阻R261的另一端和电阻R262的一端；电阻R262的另一端同时连接于电阻R263的一端和电阻R264的一端；电阻R263的另一端连接参考电压；电阻R264的另一端接地。