CN110932761A - 一种电力线宽带载波衰减器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力线宽带载波衰减器，包括PC控制接口、MCU、π型衰减器、耦合电容、第一大电感变压器隔离电路以及第二大电感变压器隔离电路，所述PC控制接口的输入端连接到PC端，用以接收PC端给出的衰减指令，PC控制接口的输出端连接到MCU的输入端，用已将PC端的衰减指令导入到MCU中,MCU的输出端连接到π型衰减器的控制端，用以控制π型衰减器输出的衰减值；本发明不需要继电器切换，具有调节精度高，衰减调节范围宽的特点。

Description

一种电力线宽带载波衰减器

技术领域

本发明属于电力电子领域，特别是一种电力线宽带载波衰减器。

背景技术

在低压集抄综合测试系统当中，需要测试低压电力线载波通信单元的功能和通讯能力，接收性能测试是通讯能力的重要指标，目前使用载波衰减器来实现对载波通信单元接收机性能测试，现有技术的载波仅能实现单一载波频率信号衰减，不能实现全频率衰减，对载波信号衰减值是固定的，不可程控，测试接收机性能时，需要不断更换固定衰减值的衰减器模块，测试过程繁琐而且工作效率低下。

目前，宽带载波通信技术已经成为低压电力线通讯的重要组成部分，现有的程控衰减器存在如下两个问题，1.微波领域用的程控衰减是单端衰减不能接入工频220v电压，2.窄带载波用的衰减器不能适应高频(300K～100M)的信号衰减，并且现有技术方案，往往利用继电器的方式进行衰减叠加从而来实现适应高频衰减，利用阻容衰减，涉及的模拟滤波器，在一段带宽内的衰减值不恒定。全部用模拟电路搭建，系统复杂，成本高。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种电力线宽带载波衰减器，不需要继电器切换，具有调节精度高，衰减调节范围宽。

本发明的技术方案：

一种电力线宽带载波衰减器，包括PC控制接口、MCU、π型衰减器、耦合电容、第一大电感变压器隔离电路以及第二大电感变压器隔离电路。

所述PC控制接口的输入端连接到PC端，用以接收PC端给出的衰减指令，PC控制接口的输出端连接到MCU的输入端，用已将PC端的衰减指令导入到MCU中,MCU的输出端连接到π型衰减器的控制端，用以控制π型衰减器输出的衰减值。

载波主机端连接到带载波信号电力线输入端，带载波信号电力线输入端通过耦合电容连接到π型衰减器的输入端，π型衰减器的输出端通过耦合电容连接到带载波信号电力线输出端，带载波信号电力线输出端连接到载波从机，所述带载波信号电力线输入端上连接第一大电感变压器隔离电路，带载波信号电力线输出端上连接第二大电感变压器隔离电路，第一大电感变压器隔离电路和第二大电感变压器隔离电路连接到市电用以给π型衰减器的两端提供50HZ的电力线电压。

所述MCU包括单片机输出控制单元以及可变电压输出单元，所述可变电压输出单元的输入端连接MCU的控制输出端，可变电压输出单元的输出端通过第一电阻R1接入到π型衰减器，耦合电容包括第二电容C2以及第三电容C3，所述π型衰减器包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第四电容C4、第五电容C5、第一RF二极管VD1、第二RF二极管VD2、第一瞬态抑制二极管TVS1、第二瞬态抑制二极管TVS2，所述第一电阻R1的输入端接变电压输出单元的输出端，第一电阻R1的输出端分别接第一RF二极管VD1的E脚和第二RF二极管VD2的B脚，所述第一电容C1的输入端与第一电阻R1的输入端相连，第一电容C1的输出端接地，所述第一RF二极管VD1的C脚连接到第三电容C3的输入端，第三电容C3的输出端输出衰减后的信号并连接到第二大电感变压器隔离电路输出的火线上，在第一RF二极管VD1的C脚与第三电容C3的输入端之间还并联有接地的第四电阻R4以及接地的第一瞬态抑制二极管TVS1，所述第一RF二极管VD1的B脚分别连接到第三电阻R3和第四电容C4的输入端，第三电阻R3的输出端通过第五电阻R5接5V电压，第四电容C4的输出端接地，所述第二RF二极管VD2的E脚分别连接到第二电阻R2和第五电容C5的输入端，第二电阻R2的输出端通过第五电阻R5接5V电压，第五电容C5的输出端接地，所述第二RF二极管VD2的C脚连接第二电容C2的输出端，第二电容C2的输入端接第一大电感变压器隔离电路连接过来的火线，所述第二RF二极管VD2的C脚与第二电容C2的输出端之间还并联有接地的第六电阻R6以及接地的第二瞬态抑制二极管TVS2，所述第一大电感变压器隔离电路连接过来的零线接地。

所述第一大电感变压器隔离电路包括串联的第一电感L1、第二电感L2、第一变压器T1、第三电感L3、第四电感L4，所述第一大电感变压器隔离电路的输入端接市电的零线和火线，第一大电感变压器隔离电路的输出端的零线接地，火线接第二电容C2；所述第二大电感变压器隔离电路包括串联的第五电感L5、第六电感L6、第二变压器T2、第七电感L7、第八电感L8，所述第二大电感变压器隔离电路的输入端接市电的零线和火线，第二大电感变压器隔离电路的输出端的零线接地，火线接第三电容C3使π型衰减器的两端电压一致。

所述第一RF二极管VD1和第二RF二极管VD2采用型号为HSMP-3810的RF二极管。

所述第一瞬态抑制二极管TVS1和第二瞬态抑制二极管TVS2采用型号为P6KE6.8CA的瞬态抑制二极管。

所述第二电容C2和第三电容C3容量为47000pF，所述第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6、第七电感L7、第八电感L8均为10mH的大电感。

所述MCU的采用型号为STM32F100的单片机。

所述第一变压器T1和第二变压器T2变比绕组为1:1。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：使用PIN型π衰减原理，可以通过220V高压。采用变压器进行高频信号的隔离，使用变压器两级隔离，充分将载波信号给隔离开，可以通过PC端设置指令来修改衰减值，不需要继电器切换，具有调节精度高，衰减调节范围宽，通过PC端和单片机实现，系统简单，成本低廉。

附图说明

图1所示为本发明电力线宽带载波衰减器应用系统示意图；

图2所示为本发明载波发送工作流程图；

图3所示为本发明π型衰减器电路原理图；

图4所示为本发明大电感变压器隔离电路原理图；

图5所示为本发明可调电源输出电路原理图；

图6所示为本发明单片机控制输出原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，一种电力线宽带载波衰减器，包括PC控制接口3、MCU4、π型衰减器5、耦合电容6、第一大电感变压器隔离电路10以及第二大电感变压器隔离电路11，

所述PC控制接口3的输入端连接到PC端，用以接收PC端给出的衰减指令，PC控制接口3的输出端连接到MCU4的输入端，用已将PC端的衰减指令导入到MCU4中,MCU4的输出端连接到π型衰减器5的控制端，用以控制π型衰减器5输出的衰减值；

载波主机端1连接到带载波信号电力线输入端2，带载波信号电力线输入端2通过耦合电容6连接到π型衰减器5的输入端，π型衰减器5的输出端通过耦合电容6连接到带载波信号电力线输出端7，带载波信号电力线输出端7连接到载波从机8，所述带载波信号电力线输入端2上连接第一大电感变压器隔离电路10，带载波信号电力线输出端7上连接第二大电感变压器隔离电路11，第一大电感变压器隔离电路10和第二大电感变压器隔离电路11连接到市电9用以给π型衰减器5的两端提供50HZ的电力线电压。

请参阅图3-图5，所述MCU4包括单片机输出控制单元以及可变电压输出单元，所述可变电压输出单元的输入端连接MCU4的控制输出端，可变电压输出单元的输出端通过第一电阻R1接入到π型衰减器5，耦合电容6包括第二电容C2以及第三电容C3，所述π型衰减器5包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第四电容C4、第五电容C5、第一RF二极管VD1、第二RF二极管VD2、第一瞬态抑制二极管TVS1、第二瞬态抑制二极管TVS2，所述第一电阻R1的输入端接变电压输出单元的输出端，第一电阻R1的输出端分别接第一RF二极管VD1的E脚和第二RF二极管VD2的B脚，所述第一电容C1的输入端与第一电阻R1的输入端相连，第一电容C1的输出端接地，所述第一RF二极管VD1的C脚连接到第三电容C3的输入端，第三电容C3的输出端输出衰减后的信号并连接到第二大电感变压器隔离电路11输出的火线上，在第一RF二极管VD1的C脚与第三电容C3的输入端之间还并联有接地的第四电阻R4以及接地的第一瞬态抑制二极管TVS1，所述第一RF二极管VD1的B脚分别连接到第三电阻R3和第四电容C4的输入端，第三电阻R3的输出端通过第五电阻R5接5V电压，第四电容C4的输出端接地，所述第二RF二极管VD2的E脚分别连接到第二电阻R2和第五电容C5的输入端，第二电阻R2的输出端通过第五电阻R5接5V电压，第五电容C5的输出端接地，所述第二RF二极管VD2的C脚连接第二电容C2的输出端，第二电容C2的输入端接第一大电感变压器隔离电路10连接过来的火线，所述第二RF二极管VD2的C脚与第二电容C2的输出端之间还并联有接地的第六电阻R6以及接地的第二瞬态抑制二极管TVS2，所述第一大电感变压器隔离电路10连接过来的零线接地。

请参阅图4，所述第一大电感变压器隔离电路10包括串联的第一电感L1、第二电感L2、第一变压器T1、第三电感L3、第四电感L4，所述第一大电感变压器隔离电路10的输入端接市电的零线和火线，第一大电感变压器隔离电路10的输出端的零线接地，火线接第二电容C2；所述第二大电感变压器隔离电路11包括串联的第五电感L5、第六电感L6、第二变压器T2、第七电感L7、第八电感L8，所述第二大电感变压器隔离电路11的输入端接市电的零线和火线，第二大电感变压器隔离电路11的输出端的零线接地，火线接第三电容C3使π型衰减器5的两端电压一致。由于电力线载波的特殊性，在通过衰减器后仍需要向后级提供电源，而衰减器只能通过高频信号，因此，增加了电源隔离部分，为了充分隔离，将高频的载波信号隔离，按照电感阻抗RL＝2πfL，因此利用大电感的变压器。使用变压器两级隔离，充分将载波信号给隔离开，其中，变压器变比绕组为1:1，为了使π型衰减器的两端电压一致。

所述第一RF二极管VD1和第二RF二极管VD2采用型号为HSMP-3810的RF二极管。

所述第一瞬态抑制二极管TVS1和第二瞬态抑制二极管TVS2采用型号为P6KE6.8CA的瞬态抑制二极管。

所述第二电容C2和第三电容C3容量为47000pF，所述第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6、第七电感L7、第八电感L8均为10mH的大电感。

所述MCU的采用型号为STM32F100的单片机。

所述第一变压器T1和第二变压器T2变比绕组为1:1。

最后说明的是，以上所述仅是实施例仅为说明本发明技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行的详细的说明，本领域的普遍技术人员应当理解，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电力线宽带载波衰减器，其特征在于，包括PC控制接口(3)、MCU(4)、π型衰减器(5)、耦合电容(6)、第一大电感变压器隔离电路(10)以及第二大电感变压器隔离电路(11)，

所述PC控制接口(3)的输入端连接到PC端，用以接收PC端给出的衰减指令，PC控制接口(3)的输出端连接到MCU(4)的输入端，用已将PC端的衰减指令导入到MCU(4)中,MCU(4)的输出端连接到π型衰减器(5)的控制端，用以控制π型衰减器(5)输出的衰减值；

载波主机端(1)连接到带载波信号电力线输入端(2)，带载波信号电力线输入端(2)通过耦合电容(6)连接到π型衰减器(5)的输入端，π型衰减器(5)的输出端通过耦合电容(6)连接到带载波信号电力线输出端(7)，带载波信号电力线输出端(7)连接到载波从机(8)，所述带载波信号电力线输入端(2)上连接第一大电感变压器隔离电路(10)，带载波信号电力线输出端(7)上连接第二大电感变压器隔离电路(11)，第一大电感变压器隔离电路(10)和第二大电感变压器隔离电路(11)连接到市电(9)用以给π型衰减器(5)的两端提供50HZ的电力线电压。

2.根据权利要求1所述的一种电力线宽带载波衰减器，其特征在于，所述MCU(4)包括单片机输出控制单元以及可变电压输出单元，所述可变电压输出单元的输入端连接MCU(4)的控制输出端，可变电压输出单元的输出端通过第一电阻(R1)接入到π型衰减器(5)，耦合电容(6)包括第二电容(C2)以及第三电容(C3)，所述π型衰减器(5)包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第一电容(C1)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第一RF二极管(VD1)、第二RF二极管(VD2)、第一瞬态抑制二极管(TVS1)、第二瞬态抑制二极管(TVS2)，所述第一电阻(R1)的输入端接变电压输出单元的输出端，第一电阻(R1)的输出端分别接第一RF二极管(VD1)的E脚和第二RF二极管(VD2)的B脚，所述第一电容(C1)的输入端与第一电阻(R1)的输入端相连，第一电容(C1)的输出端接地，所述第一RF二极管(VD1)的C脚连接到第三电容(C3)的输入端，第三电容(C3)的输出端输出衰减后的信号并连接到第二大电感变压器隔离电路(11)输出的火线上，在第一RF二极管(VD1)的C脚与第三电容(C3)的输入端之间还并联有接地的第四电阻(R4)以及接地的第一瞬态抑制二极管(TVS1)，所述第一RF二极管(VD1)的B脚分别连接到第三电阻(R3)和第四电容(C4)的输入端，第三电阻(R3)的输出端通过第五电阻(R5)接5V电压，第四电容(C4)的输出端接地，所述第二RF二极管(VD2)的E脚分别连接到第二电阻(R2)和第五电容(C5)的输入端，第二电阻(R2)的输出端通过第五电阻(R5)接5V电压，第五电容(C5)的输出端接地，所述第二RF二极管(VD2)的C脚连接第二电容(C2)的输出端，第二电容(C2)的输入端接第一大电感变压器隔离电路(10)连接过来的火线，所述第二RF二极管(VD2)的C脚与第二电容(C2)的输出端之间还并联有接地的第六电阻(R6)以及接地的第二瞬态抑制二极管(TVS2)，所述第一大电感变压器隔离电路(10)连接过来的零线接地。

3.根据权利要求2所述的一种电力线宽带载波衰减器，其特征在于，所述第一大电感变压器隔离电路(10)包括串联的第一电感(L1)、第二电感(L2)、第一变压器(T1)、第三电感(L3)、第四电感(L4)，所述第一大电感变压器隔离电路(10)的输入端接市电的零线和火线，第一大电感变压器隔离电路(10)的输出端的零线接地，火线接第二电容(C2)；所述第二大电感变压器隔离电路(11)包括串联的第五电感(L5)、第六电感(L6)、第二变压器(T2)、第七电感(L7)、第八电感(L8)，所述第二大电感变压器隔离电路(11)的输入端接市电的零线和火线，第二大电感变压器隔离电路(11)的输出端的零线接地，火线接第三电容(C3)使π型衰减器(5)的两端电压一致。

4.根据权利要求2所述的一种电力线宽带载波衰减器，其特征在于，所述第一RF二极管(VD1)和第二RF二极管(VD2)采用型号为HSMP-3810的RF二极管。

5.根据权利要求2所述的一种电力线宽带载波衰减器，其特征在于，所述第一瞬态抑制二极管(TVS1)和第二瞬态抑制二极管(TVS2)采用型号为P6KE6.8CA的瞬态抑制二极管。

6.根据权利要求3所述的一种电力线宽带载波衰减器，其特征在于，所述第二电容(C2)和第三电容(C3)容量为47000pF，所述第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第四电感(L4)、第五电感(L5)、第六电感(L6)、第七电感(L7)、第八电感(L8)均为10mH的大电感。

7.根据权利要求3所述的一种电力线宽带载波衰减器，其特征在于，所述MCU的采用型号为STM32F100的单片机。

8.根据权利要求3所述的一种电力线宽带载波衰减器，其特征在于，所述第一变压器(T1)和第二变压器(T2)变比绕组为1:1。

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