消费总线电力线接口电路的设计

图7中J1接到电力线，R1是压敏电阻，它可以使尖峰脉冲短路，变压器T1实现了高压与低压的隔离。因为载波的频率比较高（100kHz～400kHz），远远大小电网的频率，这样就使载波信号畅通无阻，而能够隔断高压。电容C1阻断低频高压，阻止变压器饱和；电阻R2取值比较大，作用是在离线时使电容放电，防止在设备插头的两端出现高压。Z1是瞬变抑制二极管（Transient Voltage Suppressor，或称TVS），它可以有效地避免后而电路被高压击穿。L1、D1、D2也是为防止高压击穿放大电路而设计的。电力线上的设备接入或者是断开，都有可能引起尖峰脉冲，并导致收发电路的永久损坏。所以高压保护措施是至关重要的。
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    除了电力线上会产生高压脉冲破坏器件以外，当设备刚刚接上电源时（参看图7），如果电力线刚好处于电压的最大值，而此时电容上的电压为0，会有300V（220V有效值，最大值311V）的高压直接加在变压器两端，引起很大的电流，从而在次级产生尖峰脉冲。这个脉冲的电流相当大，可达几十安培到上百安培，采用一般的稳压管根本没有办法消除这个脉冲。笔者曾经尝试过采用压敏电阻吸收这个脉冲，但压敏电阻的响应比较缓慢，在出现脉冲的一微秒之内仍然有几十伏的电源，足以烧坏放大电路。实践表明，这种刚刚接入电路时的瞬态脉冲所产生的破坏力相当大。幸运的是，它的电流虽然很大，但是能量却不是那么大。笔者采用的瞬变抑制二极管1.5KE6.8CA响应时间是5ns，能够吸收200A电流，瞬态功率可达1500W。可以简单地把它看作是一个具有强大吸收电流能力的稳压二极管，但它的动态电阻比较大，所以还需要D1和D2这两个肖特基二极管进一步把电阻钳位在电源电压左右，电感L1的作用是阻断特别窄的高压脉冲。经过这些保护措施，后面电路没有出现过任何故障。

在设计电路板时，应该充分考虑到电路板敷铜皮的阻抗影响，例如在图8的电路板布局中，Z1是瞬变抑制器件，元件的引线和铜皮都会引入电感，从而消弱吸收效果。