PLC设计规范

本文详细介绍了电力线通信(PLC)的原理、模块组成,特别是电源模块的设计,包括初级电路、变压器及开关电路、次级电路、安规处理和电源效率优化。此外,还探讨了PLC模块的AFE电路、DSP电路和PHY电路设计,以及插头的硬件要求。同时,文章提到了Wi-Fi模块在PLC产品中的应用及其设计挑战,如温升、天线、结构、安规、干扰和无线性能等问题。

1、PLC简介

PLC全称PowerLine communication,是指电力线通信网桥。可以在100~240VAC的供电环境下,通过电力线进行信号传输。以PLC为基础,目前有PLC+Wifi,PLC+POE等复合产品。

2、PLC模块介绍

PLC主要由电源供电模块、PLC模块组成,对于复合产品如PLC+Wifi产品,则在PLC的基础上增加Wifi模块。

3、电源模块

PLC产品较为特殊,它利用高压电力线为传输媒介,传输通信信号。因此,其供电采用了内置AC-DC开关电源模块。电源设计与适配器设计大同小异,总结公司PLC设计传承技术积累,主要从以下一些方面做介绍,以起到承前启后的作用。

3.1 初级电路设计

就PLC产品而言,低压通信系统所需功率较小,从目前所做方案来看,其重载条件所需输出功率大多不超过5W,因此,一般设计均采用反激式开关电源拓扑结构,这种拓扑结构具有结构简单的优点,因而在电子产品中得到了广泛运用。

如下是反激拓扑结构的简单结构图:

 

现针对各部分做简要设计说明:

3.1.1 输入电路

输入电路由AC-DC全波整流电路构成,如下为实际电路:

 

其中BD201为全波整流器,2、3引脚为交流AC输入端;1、4脚为直流整流输出端,同时做为开关变换器电路的输入端。整流器选用桥堆,选择耐压1KV的。C201为平滑滤波电容,使得交流整流后电压在开关动作期间压降不致太大。此电容可按下式估算:C=I*T/∆U。

其中,I为最小交流电压输入条件下的整流输出负载直流电流,T为工频交流电周期的一半(全波整流),∆U为允许的纹波电压峰峰值(通常选择小于等于30V)。此电容经验值一般根据输出功率按照2-3uF/W选取。

3.1.2 变压器及开关电路

目前我司PLC产品电源设计多采用LINK系列的LNK623DG芯片。该芯片集成了一颗耐压700V的MOS管,且稳压方式采用原边反馈的方式,可大大简化外围电路,变压器设计也较为容易。如下所示电路中T201为变压器。

 

总结以往设计经验,这个器件在设计时需注意以下几点:

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