安森美半导体针对智能电表PLC通信应用的线路驱动器

在方兴未艾的智能电网应用中，智能电表发挥关键作用。设计人员需要为智能电表与数据集中器之间的通信选择适合的通信方式。而电力线载波(PLC)技术利用电力线作为数据传输介质，利用已有的电力配电网进行通信，不需要重新布线，信号不会因为通过建筑物墙壁而受到衰减甚至屏蔽，而且成本相对较为低廉，故在智能电表以及路灯和智能插头等应用中颇受青睐。当今世界上许多国家或地区都已经或即将部署智能电表系统，并采用 PLC 自动远程抄表方式。如欧盟要求成员国在 2022 年前将电表全部更换为智能电表。一些业界先导公司及其先期试验项目也颇具示范及借鉴意义。如法国启动了备受业界关注的 Linky 电表项目，计划在 2012 年到 2017 年间，将法国的 3,500 万只传统电表统一更新为 Linky 智能电表。这个项目为智能电表到数据集中器之间的通信选择了 PLC 技术，然后再利用通用分组无线业务(GPRS)技术将数据传送到该公司的数据中心。



图 1：典型的 PLC 智能电表网络示意图。

PLC 智能电表应用涉及 PLC 电表(单相或三相)、数据集中器、耦合变压器及相关电缆等组件。图1 显示的是典型的 PLC 智能电表网络示意图。由图可见，为数众多的 PLC 智能电表通过电力线连接至数据集中器，然后再藉 GPRS、GSM 或以太网等方式将数据从集中器传送至电力机构的数据中心。

数据信号在 PLC 电表网络中的传输包含发送和接收两方面。在发送路径方面，集成在电表中的PLC 调制解调器调制出 S-FSK 信号，经过 PLC 线路驱动器放大和滤波后，经变压器耦合到电力线上。变压器实现电压变换和阻抗匹配，也用于强电(特点是电压高、电流大、功率大、频率低，处理的对象是电力)和弱电(特点是电压低、电流小、功率小、频率高，处理的对象是信息)的隔离。在接收路径方面，变压器从电力线耦合过来的信号经过调制解调器内置放大器构成的低通滤波器后传送至应用微控制器进行 FSK 解调分析。

如上所述，线路驱动在 PLC 通信应用中用于功率发射部分，是 PLC 的重要组成部分(参见图 2)，故需要为应用选择适合的 PLC 线路驱动器。这样的线路驱动器要求具有大输出电流能力、低压安森美半导体针对智能电表 PLC 通信应用的线路驱动器降、低谐波失真、宽工作温度范围和便于散热等特性。此外，前述 ERDF 的 Linky 项目需要符合严格的欧洲 EN-50065 规范，故除了调制解调器，参照此项目的设计中，线路驱动器也需要配合遵从这规范。

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