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窄带电力线通信技术解决OFDM问题

星星科技指导员 来源:Maxim 作者:Jim Harrison 2022-05-24 15:50 次阅读

在我们的行业中似乎一遍又一遍地发生的一件事是一个新产品领域的出现,它在工程领域引起了巨大的轰动,然后在黑暗干燥的角落里苦苦挣扎多年。技术听起来不错!我们可以用它来彻底改变我们的产品。然后,随着一些公司提供一些新版本,这项技术逐渐衰落并徘徊了几年。但是,它从来没有真正成为大时代。几年后,它终于成为一种非常可行的方法,并在各地使用。

这种情况经常发生,因为产品并没有真正达到炒作产生的预期。或者,可能有如此多的竞争版本,以至于没有人完全弄清楚该转向哪种方式。然后技术成熟并运行良好,你会看到它在你转向的任何地方都被使用。

在我看来,电力线通信 (PLC) 就是这种情况。几年前,PLC 似乎是许多通信问题的解决方案。但后来它消失了,现在它似乎终于开始大踏步前进了。它被用于公用事业智能电网和抄表应用程序、家庭自动化以及我们稍后将讨论的许多其他领域。当然,它的一大优势是不需要新的布线。而且,PLC 可以在相当长的距离上使用。

实际上,通过电力线发送数据在很久以前就被认为是一件好事。在用于配电的同一对电线上发送通信信号的概念可以追溯到 1924 年实现“电力电路载波传输”的专利。用于语音电话的 PLC 始于 20 世纪初,并于 1920 年代末在欧洲和美国普及。

电力线通信方式现在分为宽带和窄带。宽带用于在家中发送高速数据,如以太网,而窄带则以更悠闲的速度工作,用于公用事业抄表、工业命令和控制、家庭自动化和许多照明控制应用。

可以肯定的一件事是,PLC 的工作环境很艰苦。未绞合的电源线不仅起到天线的作用,而且在工业环境或家庭中总是有多个电路,通信信号可能必须先到达主电路面板,然后再到达目的地接收器。来自主面板的每个电路都有多个抽头,创建了一个非常复杂的阻抗和噪声环境,以便在其中发送射频信号。电源线通常是一种极其困难和嘈杂的通信介质,其特点是几种不可预测的强烈干扰形式。

宽带PLC

特别是宽带系统在抑制干扰和产生干扰方面都遇到了困难。HomePlug AV 于 2005 年推出,现已成为宽带 PLC 的中流砥柱。适配器可用于宣传 200Mbps、500Mbps 和现在超过 1Gbps 的物理速率。虽然 HomePlug 连接的理论最大速度可能为 200Mbps,但大多数实际产生的速度约为 30Mbps 到 50Mbps——只要它可靠且一致,在大多数情况下仍足以将视频从路由器传输到电视。HomePlug 已获得 IEEE® 1901 规范的批准,可确保互操作性。

窄带PLC

但今天我们想谈谈窄带电力线通信。

长距离电力线(交流和高压直流)的通信是电网基础设施的重要组成部分。自动化公用事业抄表现在是无处不在的常态。照明、暖通空调和电器的家庭自动化是一个重要且不断增长的使用领域。所有这些领域都在使用窄带PLC。工业控制系统的设计者正在利用这项技术。其他迅速出现的应用包括路灯、自动售货机、太阳能电池板和电动汽车充电的控制。

用于使用电力线的通信技术已经发展。最初部署的方案包括基本单载波频移键控 (FSK) 和相移键控 (PSK) 调制的变体。这些技术在可靠地应对恶劣的电力线环境的能力方面受到限制,因此,早期的 PLC 系统遇到了问题。

目前窄带有两个主要标准:G3 和 PRIME。一般来说,G3(或类似的 IEEE P1901.2)标准更侧重于鲁棒性。对于工业应用,您必须确定数据会到达,也许不是以最快的速度到达,但它确实到达了。G3 提供 20.36Kbps、34.76Kbps 和 46Kbps(带编码)数据速率、前向纠错 (FEC) 以及与 6LoWPAN/IPv6 的兼容性。G3 在欧洲的 CENELEC-A 或 –B 频段 (20Kbps–40Kbps) 上运行,并可用于整个 FCC 频段,在美国提供高达 400Kbps 的数据速率。它提供第 2 层 128 位 AES 加密以提供数据安全性。

OFDM 解决问题

G3 和 PRIME 使用正交频分复用 (OFDM),这是一种通过噪声信道传输大量数字数据的技术。它结合了许多慢速数据速率的载波以形成整体更高的数据速率。自动选择一组载波频率或信道以远离干扰。多个子信号以不同的(正交)频率同时传输。每个数据子载波都使用 PSK 或 QAM 进行调制。这与纠错一起确保在非常嘈杂的环境中可以无错误地接收数据。

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图 1. 多个等幅 OFDM 子载波的频谱。

使 OFDM 成为实际传输系统的技巧是将子载波调制率链接到子载波。通过将子载波间隔设置为符号率的倒数,峰值和零点完美对齐,这样在任何子载波频率上,子载波都是正交的,并且它们之间没有干扰。

用于工业控制的窄带 PLC 控制器 IC

一些芯片供应商制造支持 PRIME、G3 和 IEEE 1901.2 标准的控制器。OFDM 以及纠错技术使窄带 PLC 在其典型的电噪声环境中非常适用于工业控制系统。这些技术确实使用了一些非常繁重的数学函数,并且需要一些强大的计算能力。现在这不是什么大问题,但请确保您选择的控制器芯片有能力处理您的特定环境。

窄带 PLC 控制器 IC 的一个例子是 Maxim 的 ZENO MAX79356,它使用两个流水线 32 位 RISC 处理器。该芯片已通过 G3-PLC 认证,其可编程性确保它可以处理标准的修订和国家变化。

MAX79356 在聆听模式下的最大功耗仅为 80.6mW。该 IC 包括一个完整的模拟前端 (AFE) 并具有一个 AES-CCM 加密引擎,以实现高安全性。它采用 48 引脚 LQFP 封装,工作温度范围为 -40° 至 85°C。

审核编辑:郭婷

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    发表于 10-29 12:09 258次 阅读
    HVLED001BTR STMicroelectronics HVLED001B高功率因数反激式控制器

    STNRGPF02TR STMicroelectronics STNRGPF02和STNRGPF12PFC 数字控制器

    oelectronics STNRGPF02和STNRGPF12因数校正 (PFC) 数字控制器设计用于交错PFC升压拓扑,适用于大功率应用。STNRGPF02提供传统的涌入电流控制,通过基于继电器和限制器电阻器的机械解决方案来实现。STNRGPF12具有数字涌入电流控制功能,通过基于可控硅整流器的固态解决方案来实现。两款器件均可驱动多达2个交错通道。 STNRGPF02和STNRGPF12 PFC数字控制器在基于混合信号(模拟/数字)架构的应用中以固定频率在CCM中工作,具有平均电流模式控制。 这些控制器可通过专用软件工具 (eDesignSuite) 进行配置,以匹配各种特定应用。该工具可生成完整的原理图,其中包括完整的材料清单和最终二进制对象代码 (FW),可下载至IC。 特性 2个交错通道升压PFC 固定频率CCM平均电流模式 半数字架构 集成浪涌电流限制器功能 过流和热保护 软启动 切相功能 高工作频率 轻松集成其他应用 灵活的设计定制,可满足特...
    发表于 10-29 12:07 261次 阅读
    STNRGPF02TR STMicroelectronics STNRGPF02和STNRGPF12PFC 数字控制器

    HVLED007TR STM icroelectronics HVLED007电流模式PFC控制器

    oelectronics HVLED007电流模式PFC控制器采用特殊电路(输入电流整形器),支持高PF准谐振反激转换器从电源线中获取理论上的正弦输入电流。该IC具有一个控制输入,用于由光耦合器的光电晶体管驱动,以关闭二次侧稳压的隔离控制环路。然而,通过添加简单的外部电路,它也可用于关闭一次侧稳压的电压环路。 HVLED007具有各种保护特性,可处理过载、短路和过压情况。推拉输出电路输出级具有600mA拉电流和800mA灌电流能力,适用于大型MOSFET驱动器。得益于推拉输出电路级以及其他特性,该器件成为非常适合用于符合EN61000-3-2标准的SMPS(高达100W)的低成本解决方案。 HVLED007 PFC控制器是室内和室外固态照明应用的理想选择,具有低至-40°C的扩展工作温度范围,并可保证电气规格。 特性 对反激式PFC前置稳压器进行转换模式(准谐振)控制 专有的输入电流整形器,可实现最小的线路电流THD 用于隔离反馈和光耦合器驱动的控制输入 输出过压保护 过载和短路保护 低 (&le...
    发表于 10-28 15:08 183次 阅读
    HVLED007TR STM icroelectronics HVLED007电流模式PFC控制器

    MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

    MAX25612高压LED控制器是一款单通道高亮度LED (HB LED) 驱动器,适用于汽车前灯应用。这些应用包括远光灯、近光灯、日间行车灯 (DRL)、转向指示灯、雾灯和其他LED灯。该器件的输入电压范围为5V至48V,可以驱动一个LED灯串,最大输出电压为65V。MAX25612是完全同步型器件,适合需要同步整流的升压和降压-升压应用,可提供大于90%的效率。 MAX25612可检测LED灯串高侧的输出电流。需要进行高侧电流检测,以防止输出端到接地或电池输入端发生短路。该器件也是用于驱动LED的最灵活方案,支持升压、高侧降压或降压-升压模式配置。PWM输入提供高达5000:1的LED调光比,ICTRL输入在MAX25612中提供额外的模拟调光功能。MAX25612还包括一个FLT标志,用于指示灯串开路、灯串短路和热关断。MAX25612还支持内置扩频调制,以提高电磁兼容性能。 特性 集成度高,可最大限度地减少BOM、降低成本 +5.0V至+48V的宽输入电压范围和+65V的最大升压输出 集成pMOS调光FET驱动器 用于模拟调光的ICT...
    发表于 10-28 14:57 249次 阅读
    MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

    EVAL-IBD002-35W STMicroelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板

    oelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板设计用于演示HVLED002控制器。HVLED002控制器管理主要由D1、L1和Q1组件组成的反向降压电路,能够提供大约700mA作为最大LED负载电流。外部0V至10V信号专门用于管理调光输出LED电流(最大值的1%至100%),具有模拟 (100%至10%) 和PWM (10%至1%) 控制功能。需要15V辅助电压才能为HVLED002控制器上电。 特性 VIN - 48VDC至60VDC;VAUX - 15VDC输入电压 LED输出电压:24VDC至48VDC LED输出电流:700mA(最大值) 调光:1%至100% 低于50mW(60VIN时)直流无负载 效率 满载:>97% >95%(负载超过20%时)(模拟#...
    发表于 10-21 11:24 189次 阅读

    STEVAL-ILL066V2 STEVAL-ILL066V2使用STLUX385A数字控制器100瓦LED路灯照明评估板

    STLUX385A数字控制器 高效率(92%) 初级侧控制 高达100瓦上(100伏,1 A或0.5 A 200 V) 适于LED连接单个隔离输出 宽输入电压范围:90 V至265 V AC 在STEVAL-ILL066V2评估板是一个完整的和可配置的解决方案,有效地控制使用STLUX385A数字控制器的单个,可调光,高亮度LED串。
    发表于 05-20 23:05 242次 阅读

    ST23L48A ST23L48AST23联系安全MCU具有48 KB的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt加密处理器

    型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 用户的ROM 390千字节 用户RAM的6个字节 2千字节NESCRYPT RAM的 48个字节用户EEPROM,包括128个字节的用户OTP区的 30年的数据保存在25℃下 在25℃下500000次擦/写 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 工作温度:-25°至+ 85°C 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 FIPS PUB 197兼容的AES加速器 使用看门狗和中断3个8位的定时器能力 ST23L48A设备是串行存取微控制器定制设计的用于安全智能卡应用程序。...
    发表于 05-20 22:05 263次 阅读

    STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

    ernal resistor necessary for driver output (P-channel open drain + pull down resistor output) General purpose input port (4 bits) Many display modes (11 segments & 11 digits to 16 segments & 4 digits) Dimming circuit (eight steps) Key scanning (6 x 4 matrix) LED ports (4 chs, 20mA max) Serial interface (CLK, STB, DIN, DOUT) High-voltage output (VDD- 35V max) The STM86312 is a VFD (Vacuum Fluorescent Display) controller/driver that is driven on a 1/4 to 1/11-duty factor. It consists of 11-segments output lines, 6 grid output lines, 5 segments/grid output drive lines, a display memory, a control circuit, and a key scan circuit. Serial data are input to the STM86312 through a three-line serial interface. This VFD controller/driver is ideal as a peripheral device for a single-chip microcomputer....
    发表于 05-20 20:05 416次 阅读

    PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器™

    尔® VR13 6 + 1相紧凑数字控制器 VR13符合25MHz的SVID总线rev.1.7 高性能数字控制回路(数字STVCOT™) 专有自动调谐技术 通过PMBus的完全可配置的™ AutoDPM - 自动动态相位管理 远程感; 0.5%Vout的精度与校准 使用校准 在PM6776是被设计为功率英特尔VR13处理器的高性能数字双控制器电流监测信号:所有所需的参数是通过PMBus的™接口编程。
    发表于 05-20 19:05 449次 阅读

    EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY评估板

    的单IC应用板专用于VNH7070AY 提供电连接和热散热,易于成型 EV-VNH7070AY为您提供了一种简单的方法,以ST的VIPower M0-7 H桥驱动器连接到现有的原型电路。该评估板自带预装配有VNH7070AY H桥。电气元件的车载最小设定(作为用于设备数据表建议)使用户能够直接连接的负载,在电源与所述微控制器在没有外部部件的设计和连接的任何额外的努力。
    发表于 05-20 18:05 242次 阅读

    STM805T/S/R STM805T/S/R3V主管

    RST 输出 NVRAM监督员为外部LPSRAM 芯片使能选通(STM795只)用于外部LPSRAM( 7 ns最大值丙延迟) 手册(按钮)复位输入 200毫秒(典型值)吨 REC 看门狗计时器 - 1.6秒(典型值) 自动电池切换 在STM690 /795分之704/804分之802/八百零六分之八百零五监督员是自载装置,其提供微处理器监控功能与能力的非挥发和写保护外部LPSRAM。精密电压基准和比较监视器在V
    发表于 05-20 16:05 287次 阅读

    STSW-STPM003 STSW-STPM003为STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件实现

    4个STPMs计量 用于保存参数EEPROM支持(可选) USB虚拟Com端口(VCP),用于支持GUI和LabTools Minishell(命令行分析器),用于通过USB发送命令 在UART或SPI STPM通信 STM32处理程序和驱动程序支持基于立方MX 使用STPM3x和STM32F407装置中的固件实现的三相应用的开发。它已经开发了基于STM32F407VGT与EVALSTPM32接口的STM32F4发现套件,但它可以很容易地移植到其它微控制器。
    发表于 05-20 15:05 183次 阅读

    STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

    包STM32微控制器ARM ®皮质® -M0 +和ARM的Cortex-M3 符合STM32Cube开发框架 在其他STM32平台便携式 基于RS-485通信的PC接口 通信层用于交换主站和传感器节点 传感器配置和传感器数据采集 快速傅立叶变换(FFT)运算,以评估振动谱 此试剂盒包括用于一个完整的固件版本STEVAL-IDP004V1和STEVAL-IDP003V1评估板,以促进在配置中,数据交换和处理方面的系统管理。它是基于STM32CubeHAL库,并使用功能强大的STM32CubeMX工具来配置微控制器和更新而不会丢失数据的创建工作区。...
    发表于 05-20 15:05 236次 阅读

    STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1软件包STEVAL-BFA001V1B

    固件实施例来构建应用程序状态监测和预测性维护基于三维数字加速度计,环境和声学MEMS传感器 中间件包括算法为先进的时间和频率域信号处理振动分析 可编程FFT大小(512,1024或2048点) 可编程FFT平均和重叠 可编程窗(平顶,汉宁,汉明) 速度RMS均线,加速度最大峰值 中间件集成麦克风算法: PDM到PCM 声压 音频FFT 固件包STM32F469AI开发了在不同的微控制器系列便于携带 PC数据监视通过任何游离终端模拟器 示例示范固件STEVAL-IDP004V1 IO-Link的主功能的多端口评估板和DE通信dicated PC GUI 特殊STSW-BFA1PREDMNT状态监测固件配置成与STSW-IDP4PREDMNT相互作用,并且允许经由STM32MP157C-DK2网关数据上传至云。 在固件包旨在帮助您开发基于状态监测的工业预测性维护解决方案。...
    发表于 05-20 14:05 101次 阅读

    STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源适配器发货

    包与应用实例的二进制为STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源输送适配器。 应用固件基于所述认证X-CUBE-USB-PD软件设计的ARM ® 32位皮质® -M0 STM32F051 MCU和PD3.0认证STUSB1602A C型控制器。 在STSW-USBPD45CFW软件包被设计为支持STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型电源输送适配器参考设计。
    发表于 05-20 13:05 202次 阅读

    STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收发器设备IC评估软件

    62A IO-Link通信收发器装置IC集成在STEVAL-IOD003V1评估板的管理驱动程序层 GPIO和IRQ的配置 用于接收和发射I / Q信道控制 故障中断处理 用于控制L6362A设备 易于在不同的微控制器系列可移植性示例应用程序,这要归功于STM32Cube 自由的,用户友好许可证条款 在STSW-IOD003是用于STEVAL-IOD003V1评估板它集成了L6362A IO-的评估软件链路收发器设备。
    发表于 05-20 13:05 183次 阅读

    EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦过渡模式PFC预调节器演示板

    压范围:90至265 VAC 最小线频率(f →):47赫兹 稳压输出电压:400伏 额定输出功率:100W 最大2F →输出电压纹波:20 V峰峰值 保持时间:10毫秒(V DROP 后保持时间:300 V) 最小开关频率:40千赫 最低估计效率: 92%(@ V 在 = 90 VAC,P OUT = 100 W) 最高环境温度:50℃ PCB类型和大小:单面为35μm,CEM-1,90×83毫米 此演示板是基于新的过渡模式PFC控制器L6564H和器具100 W,宽范围的电源输入,PFC预调节器适用于镇流器,适配器,平面屏幕显示器,并且所有具有SMPS以满足IEC61000-3-2或JEITA-MITI法规。...
    发表于 05-20 12:05 302次 阅读

    STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A图形用户界面

    RS232端口连接与微控制器 自动COM连接 L9177A SPI寄存器读取和写入 能够生成可编程durationactuations 可能性控制L9177A并行致动。 在STSW-L9177A是一个图形用户界面(GUI),其允许以初始化并通过SPI协议改变参数控制EVAL-L9177A评估板,管理并行PWM输入和读出的输出。该L9177A GUI已经使用Labview的开发和其使用,如微控制器接口,在SPC56M发现板。
    发表于 05-20 12:05 428次 阅读