鄒宏亮 左 攀 解超群

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

目前家用空調的內外機通訊一般采用強電電流環(huán)通訊電路實現，電流環(huán)通訊主要的特點在于通訊電路與強電電源供電電路可以共用零線，只需外加一根通訊線即可實現內外機間的通訊，整個通訊電路連接線少、成本低。但也正因為電流環(huán)通訊需要與電源電路共用零線，所以在實際安裝時，通訊線與電源線多是并行走線，并行走線必然會導致通訊線與電源線間會有寄生電容產生，當連接線較短時，寄生電容較小，電容充放電對通訊線電平的影響較小，當連接逐漸加長后，寄生電容也隨之增大，電容充放電對通信線電平的影響也將加大，當連接線加到一定長度后，寄生電容充放電引起的電平波動會干擾通訊線上有效電平的傳遞，從而導致通訊失敗。所以傳統(tǒng)電流環(huán)通訊的有效通訊距離往往都比較短，一般只有30～50 m，這也電流環(huán)通訊電路很少在需要長距離通訊的產品上使用的主要原因。

為了實現100 m的有效通訊距離，本文在傳統(tǒng)電流環(huán)電路的基礎上，設計了新的電流環(huán)通訊電路，電路采用雙環(huán)路控制方案，減弱了寄生電容對通訊信號的影響，減小了連接線長度對電流環(huán)通訊距離的限制；通過鉗位分壓，通訊電流提高了一倍，加大了電流環(huán)的驅動能力，提高了電流環(huán)通訊的抗干擾能力。既繼承了傳統(tǒng)電流環(huán)通訊方案連接線少、成本低的優(yōu)點，又彌補了傳統(tǒng)電流環(huán)方案通訊距離不夠長的缺點。

1 傳統(tǒng)電流環(huán)通訊電路

傳統(tǒng)電流環(huán)通訊電路如圖1所示，其中L為火線，N為零線，S為通訊線。火線L經過半波整流、鉗位后向電容C1充電，充滿后電壓U0作為電流環(huán)通訊的電源。PC10、PC11、PC20、PC21為光耦，可以隔離強弱電信號，R1～R6為電阻，D1～D5為二極管，D6為鉗位二極管。主機發(fā)送端發(fā)送信號經過PC10、PC11、S線、PC20、PC21、最后經過零線N形成閉環(huán)，且所有信號都是經過這個環(huán)路。

圖1 傳統(tǒng)電流環(huán)電路

為了研究長距離連接線的寄生電容對電流環(huán)通訊的影響，本文選取了市場上常用的兩種連接線：1.5 mm2和2.5 mm2，其中測量的100 m線長、1.5 mm2線徑連接線的電容值如圖2。并測量了50 Hz頻率下，不同長度連接線的電容值，如表1。

表1 50 Hz下的電容值

圖2 100 m線長1.5 mm2線徑連接線電容值

由于要求實際使用有效距離是100 m，所以本文直接使用100 m四芯2.5 mm2連接線，傳統(tǒng)電流環(huán)電路的通訊波形如圖3，其中通道1為220 V市電電壓波形，通道2為S線對零線N的通訊波形。從圖中可以看出，主機和從機無法通訊，只有主機點名數據，從機無答復，通訊波形中的低電平應該為0 V，但由于火線電壓波動、寄生電容放電的影響變?yōu)樨撝?，進而影響通訊回路中光耦的導通與關斷，造成通訊異常。

圖3 100 m下傳統(tǒng)電流環(huán)電路通訊波形

2 雙環(huán)路控制電流環(huán)通訊電路

為了解決寄生電容帶來的干擾，本文在傳統(tǒng)電流環(huán)通訊電路的基礎上進行了升級，如圖4示，其中C2表示寄生電容。由于低電平信號和高電平信號分別走不同的通訊環(huán)路，故稱之為雙環(huán)路控制電流環(huán)通訊電路。

圖4 雙環(huán)路控制電流環(huán)通訊電路

其中，C1、PC10、PC11、D4、D5、R3、R4、R5、D6、D8、R7、R8、PC20、PC21、D9、R9 構成主通訊環(huán)路，由C2、R6、PC12構成第一放電環(huán)路；C2、D7構成第二放電環(huán)路，由C1、PC10、R4、R5、D6、C2構成充電回路。

由于高低電平走不同的通訊環(huán)路，整個通訊過程可以分為主機發(fā)送高電平信號、主機發(fā)送低電平信號、從機發(fā)送高電平信號、從機發(fā)送低電平信號等四部分。

2.1 主機發(fā)送高電平信號

主機控制PC10導通、PC12關斷，從機控制PC20持續(xù)導通狀態(tài)不變，這樣第一通訊環(huán)路就被激活，而第一、第二放電環(huán)路均處于關斷狀態(tài)，電流流過從機的接收光耦PC21，即可實現主機到從機的高電平信號傳遞。

2.2 主機發(fā)送低電平信號

主機控制PC10關斷、PC12導通，從機控制PC20保持導通狀態(tài)不變，主通訊環(huán)路被關斷，當寄生電容C2受電源線火線電壓波動影響，處于充電狀態(tài)時，此時S線電壓高于N線電壓，由于PC12導通，第一放電回路激活，C2可通過第一放電回路放電，確保S線與N線電平基本保持一致，從機接收光耦PC21無法導通，即可實現主機到從機的低電平信號傳遞；當寄生電容C2受電源線火線電壓波動影響，處于放電狀態(tài)時，此時S線電壓低于N線電壓，第二放電回路激活，C2可通過第二放電回路放電，確保S線與N線電平基本保持一致，從機接收光耦PC21無法導通，即可實現主機到從機的低電平信號傳遞。

2.3 從機發(fā)送高電平信號

主機控制PC10導通PC12關斷，從機控制PC20導通，第一通訊環(huán)路被激活，第一、第二放電環(huán)路均處于關斷狀態(tài)，電流流過主機接收光耦PC11，即可實現從機到主機的高電平信號傳遞。

2.4 從機發(fā)送低電平信號

主機控制PC10導通PC12關斷，從機控制PC20斷開，主通訊環(huán)路被關斷，S線電壓等于C1電源電壓，當寄生電容C2受電源線火線電壓波動影響，處于充電狀態(tài)時，此時S線電壓被抬高，主機接收光耦PC12無法導通，可實現從機到主機的低電平傳遞；當寄生電容C2受電源線火線電壓波動影響，處于放電狀態(tài)時，電源C1通過PC10、R4、R5、D6給寄生電容C2充電，從機接收光耦PC21無電流通過，即可實現主機到從機的低電平信號傳遞。

為了對比驗證連接線寄生電容對電流環(huán)通訊的影響，本文只能調整了電路參數，機組、連接線、電源等始終使用同一套設備。

經過多次實驗、不斷調整電路參數后，使用100 m線長2.5 mm2連接線通訊波形如圖5示，為S線對N的通訊波形，從圖中可以看出，主機與從機通訊正常，在傳輸高電平時，由于環(huán)路電流較大，L線電壓波動對S線通訊電平的影響可以忽略；在傳輸低電平時，采用補償環(huán)路把S線的電平與N線電平牢牢的固定住，使得通訊S線電平不再受L線電壓波動的影響，從而減弱了長連接線耦合電容對電流環(huán)通訊的影響，通訊距離由30 m提高至100 m。

圖5 100 m下雙環(huán)路電流環(huán)電路通訊波形

3 結論

本文在傳統(tǒng)強電電流環(huán)通訊電路的基礎上，針對實際使用中遇到的難題，分別對不同線徑、不同長度的連接線進行了通訊測量實驗，不斷調整電路參數，最終調整出了適合長距離通訊的雙環(huán)路控制電流環(huán)通訊電路，減弱了連接線寄生電容對通訊線S的影響，并且鉗位分壓提高了整個通訊環(huán)路電流，提高了驅動能力和抗干擾能力，既兼容的傳統(tǒng)電流環(huán)電路的優(yōu)點，又實現了長距離通訊，對強電電流環(huán)通訊的研究具有一定的參考價值，并且具有很強的可行性。