电力载波芯片 ST7538 及其应用
作者:刘晓胜 徐殿国 来源:互联网
摘要:介绍一种最新推出的电力载波调制解调器芯片 ST7538 的基本原理,给出 ST7538
的主要控制电路和接口电路,讨论应用该芯片后些注意事项。 关键词:电力载波通信
ST7538 家庭网络 工业网络 利用电力线作为通信介质的电力载波通信,具有极大的方便
性、免维护性、即插即用等优点,在很多情况下是人们首选的通信方式。ST7538 是最近
SGSTHOMSON 公司在电力载波芯片 ST7536、ST7537 基础上推出的又一款半双工、同
步/异步 FSK(调频)调制解调器芯片。该芯片是为家庭和工业领域电力线网络通信而设计
的 , 与 ST7536 和 ST7537 相 比 , 主 要 具 有 以 下 特 点 : * 有 8 个 工 作 频 段 , 即 :
60kHz、66kHz、72kHz、76kHz、82.05kHz、86kHz、110kHz 和 132.5kHz; *内
部集成电力线驱动接口,并且提供电压控制和电流控制; *内部集成+5V 线性电源,可对
外提供 100mA 电流; *可编程通信速率高达 4800bps; *提供过零检测功能; *具有看
门狗功能; *集成了一个片内运算放大器; *内部含有一个具有可校验和的、24 位可编程
控制寄存器; *采用 TQFP44 封装。 可以看出,ST7538 是一款功能强大的、单芯片电力
线调制解调器。 图 1 1 ST7538 工作原理 ST7538 是采用 FSK 调制技术的高集成度电力
载波芯片。内部集成了发送和接收数据的所有功能,通过串行通信,可以方便地与微处理
器相连接。内部具有电压自动控制和电流自动控制,只要通过耦合变压器等少量外部器件
即可连接到电力网中。ST7538 还提供了看门狗、过零检测、运算放大器、时钟输出、超
时溢出输出、+5V 电源和+5V 电源状态输出等,大大减少了 ST7538 应用电路的外围器
件数量。此外,该芯片符合欧洲 CENELEC(EN50065-1)和美国 FCC 标准。图 1 为
ST7538 内部原理框图。 1.1 发送数据 当 RxTx 为低时,ST7538 处于发送数据状态。待
发数据从 TxD 脚进入 ST7538,时钟上升沿时被采样,并送入 FSK 调制器调制。调制频
率由控制寄存器 bit0~bit2 决定,速率由控制寄存器 bit3~bit4 决定。调制信号经 D/A
变化、滤波和自动电平控制电路(ALC),再通过差分放大器输同到电力线。当打开时间
溢出功能,且发送数据时间超过 1s 或 3s 时,TOUT 变为高电平,同时发送状态自动转为
接收状态。这样可以避免信道长时间被某一节点(ST7538)点用。 1.2 接收数据 当
RxTx 为高时,ST7538 处于接收数据状态。信号由模拟输入端 RAI 脚进入 ST7538,经
过一个带宽%26;#177;10kHz 的带通滤波器,送入一个带有自动增益 AGC 的放大器。该
滤波器可以通过控制寄存器 bit23 置零取消滤波功能。自动增益放大器可以根据电力线的
信号强度自动调整。为提高信噪比,经过放大器的信号送入一个以通信频率为中心点、带
宽为%26;#177;6kHz 的窄带滤波器。此信号再经过解调、滤波和锁相,变成串行数字信
号 , 输 出 给 出 ST7538 相 连 的 微 处 理 器 。