2024年3月16日发(作者：福克斯2021款新车价格)
技术?创新
/
Technology
and
Innovation
HomeBUS
载波通讯在多联空调系统中的研究与应用
Research
and
Application
of
HomeBUS
Carrier
Communication
in
Multi
?
connected
Air
Conditioning
System
李玉发
刘泉洲
张争
叶铁英
（
珠海格力电器股份有限公司
珠海
519000
）
摘要
：
HomeBUS
载波通讯具有长距离通讯可靠性高
、
无极性通讯
、
低压载波通讯等优点
，
越来越多的多联空
调系统釆用这种通讯方式
。
本文介绍了两种
HomeBUS
通讯方案
，
研究分析其电路设计及工作原理
，
对比两种
电路优缺点
，
以及在多联空调系统中的应用
。
关键词
：
HomeBUS
；
多联空调系统
；
有源电感
Abstract
:
HomeBUS
carrier
communication
has
the
advantages
of
long-distance
communication
with
high
reliabil
?
ity,
non-polar
communication,
and
low-voltage
carrier
communication.
More
and
more
multi-connected
air-condi
?
tioning
systems
adopt
this
communication
method.
This
article
introduces
two
HomeBUS
communication
schemes,
studies
and
analyzes
its
circuit
design
and
working
principle,
compares
the
advantages
and
disadvantages
of
the
two
circuits,
and
their
application
in
multi-unit
air
conditioning
systems.
Key
words
:
HomeBUS;
multi-unit
air
conditioning
system;
active
inductor
刖旨
_
1
—
2
基于
MM11
92
的
HomeBUS
通讯方案
目前市场上的
HomeBUS
通讯方案多采用
MM1192
芯
随着智能家居和空调行业的发展，
越来越多场合
使用多联空调系统，
多联空调内外机间
、
内机与内机
间、内机与线控器间的通讯距离较远
，
要求长距离通
片
，
芯片结构图见图
lo
MM1192
的工作原理
：
总线上的差分信号从
Pinl5
、
Pinl6
进入
，
经过芯片内部的
Receiving
Circuit
（
接收电路
）
将差分信号转化为数字信号
，
从
Pinl
输出给
MCU;
反之,
讯可靠
，
且线控器一般由内机供电
，
因此
，
两线载波
通讯的
HomeBUS
通讯方式被越来越多的多联空调系
统所应用
[1]
o
MCU
的控制信号从
Pin6
进入
MM1192,
通过芯片内部的
Transmitting
Circuit
（
发射电路
）
将数字信号转换为差分
1
HomeBUS
载波通讯概述
HomeBUS
是由日本提出的一种家庭总线系统
，
它能
以电力载波的方式将差分信号加载到两根总线上
，
实现
信号
，
从
Pin9
、
PinlO
输出
。
基于此工作原理
，
电路应
用如图
2
所示
。
差分信号进入
MM1192
芯片后
，
是通过比较差分信
两根线同时供电和通讯
[2]
o
HomeBUS
总线上的通讯是以
号的差值与接收灵敏度
（
V
rs
）
来进行信号转换
。
当差分
信号的差值
IV
IN1
-V
IN2
I
>
V
ks
,
则
Pinl
输出信号
\"0
”
，
当
差分信号的方式传输
，
能很好抑制共模干扰
，
提高通讯
可靠性
，
适合多联空调这种多节点
、长距离通讯的系统
。
%1
制
<
输出信号
“
1
”
旳
。
在多联空调系统中
，
由于连接的内机台数多
，
且距离远
，
要保证长距离通讯
HomeBUS
通讯总线只需要两根线
，
安装方便
，
且通讯是
无极性的
，
工程安装无需担心接错线切
。
的可靠性
，
就必须保证差分信号在进入
MM1
192
芯片前
44
日用电器
/Electrical
Appliances
的差值能够达到芯片接收灵敏度的识别范围
。
MM1192
芯片的灵敏度在
0.65
一
0.85
V
间
，
如果总线上的信号直接
进入芯片
，
总线上的干扰信号很容易造成信号误翻转
，
因此需要增加衰减电阻
Rl
、
R2
来进行调节
。
图
4
为
HomeBUS
差分信号翻转的电路示意图
，
从电
路分析我们可以得出信号翻转阈值
（
V
ri
Q
、
衰减电阻
阻值
（
Rs
）
与接收灵敏度
（
V
rs
）
三者之间的关系如下
：
w
_
Rs+Rin
”
V
rin
—
-
-
V
rs
Kin
（
,
1
.
）
、
式中
：
V^
—
差分信号翻转阈值
；
V
RS
—
MM1192
芯片接收灵敏度
；
Rs
—
外部串联衰减电阻
；
R
in
—
MM1192
芯片内部输入电阻
。
由以上公式可知
，
我们可以通过调节衰减电阻的阻
值
R
s
来调节信号翻转阈值
V
rin
，
只要设置
V
rin
的值小
于总线上过来差分信号的差值
IV1-V2I,
并且大于总线
上过来的干扰信号幅值
，
就能够保证通讯信号翻转的准
1
DATA
OUT
9
OUT
(A)
2
VIN
10
OUT(B)
3
Boost
Capacitor
11
VCC
4
Boost
Capacitor
12
COLLECTOR(b)
5
RESET
13
GND
6
DATA
IN
14
COLLECTOR(a)
7
out(b)
15
IN
(2)
8
out
(a)
16
IN
⑴
图
1
MM1192
芯片结构
技术?创新
/
曰用电器
确性
。
根据实际工作条件调节衰减电阻后
，在多联空调
系统中实测通讯距离单节点可超过
1
000
m,
16
个节点
250
m
通讯无异常°
3
无差模电感
HomeBUS
通讯方案
现有的
HomeBUS
载波通讯中
，
总线既要供电又要传
输数据
，
为了实现交流通讯信号与直流电源信号的有效
隔离
，
需要在电路中增加差模电感进行隔离
，
防止电源
信号与通讯信号相互干扰从而影响通讯质量
，
如图
5
所
示
。
如果要提高隔离效果和增大负载电流
，
就必须要增
加差模电感的感量跟负载电流
，
将导致差模电感体积增
大
，
占用
PCB
大量布板面积
,
对于终端产品
（
譬如线控器
）
MM1192
D
DO
INI
—
16
■=■
-----
IF
B
doi
?BUS
VIN
IN2
__
|
h
■&线
CAP
COL_A
14
』
C2
CAP
GND
RST
COL_B
星
』
±
C5
DI
VCC
OUI(b)
OUT(B)
OUT
(a)
OUT
(A)
图
2
MM1192
通讯方案电路
参数
符号
最小值
典生值最大值
接收灵墩度
V
rs
0.
65
V
0.
75
V
0.
85
V
图
3
MM1192
接收灵敏度
^3
K
Rin
4
號
2021
年
4
月
/Apr.
2021
45
技术?创新
/
Technology
and
Innovation
的小型化设计极为不利
。
MAX22088
芯片方案可以很好地解决上述问题
。如
图
6
所示
，
MAX22088
芯片内部集成有源电感
，
有源电
感的感量可以通过外置的电容
C
act
进行配置
，
配置关系
如下
：
C
act
1
6x10-7
3
+
25ILO
ad
)
式中:
L
act
—
有源电感感量；
C
act
_
夕卜置配置电容
；
【
LOAD
负载电流
。
总线上的信号进入芯片后经过有源电感将通讯信号
隔离
，
电源从
PinVRAw
输出
，
供设备使用
。
芯片内部
还集成一个
5
VLD
0
模块
，
从有源电感出来的电源经
过
5
V
LDO
模块直接输出一路
5
V/70
mA
的电源
。
这样
不仅省去了体积庞大的差模电感
，
还减少电源转换电路
，
有利于线控器的小型化设计
。
除了内置有源电感和
LDO
模块
，
MAX22088
在通讯
信号的翻转方面与
MM1192
也存在差异
。
如图
7
所示
，
MAX22088
存在两个信号翻转阈值
：
V^
t
和
V^
l
,
这两
个阈值通过外置的电阻
Rl
、
R2
、
R3
分压设置
，
对应关
系如下:
R3
R1+R2+R3
?
VCC
（
3
）
V
R2
+
R3
tvl
=
R1+R2+R3
?
VCC
(4)
式中:
V
tvt
—
信号由
“
0
”
翻转为
“
1
”
的电压阈值;
VDD
GND
图
5
得电端设备电路示意图
46
日用电器
/Electrical
Appliances
V
rl
—
信号由
“
1
”
翻转为
“
0
”
的电压阈值
；
Rl,
R2,
R3
—
分压电阻
；
VCC
—
芯片供电电压
。
当差分信号差值
IV
ini
-V
in
』
>
V
tvl
时
，
输出信号
“
0
”
,
当差值
IV
IN1-V
IN2
I
<
V^T
时
，
输出信号
“
1
”
o
信号翻转
示意图如图
8o
1|iF
180
kQ
R
load
图
6
MAX22088
芯片结构图
（电源部分
）
g
Z=1|#
lUtf
图
7
MAX22088
通讯方案电路
4
HomeBUS
通讯编码方式
HomeBUS
信号在总线上以差分信号的形式进行传
输
，
从芯片输出的信号
“
0
”
有
“
0+
”
和
“
(T
”
两种形式
。
由于总线上的通讯信号进来都要经过去耦电容
，
如果长
时间输出
“
0
”
’
或者
“
(
T
”
信号
，会在去耦电容上累积
直流分量
，
造成通讯质量下降
，
因此信号发送时
“
o+
”
和
“
(
T
”
信号需要交替发送
，
如图
9
所示
。
HomeBUS
通讯采用
AMI
编码方式:正负电平占空比
为
50
%
的方波编码方式
，
将信号
“
0
”
拆分为
“
01
”
,
信号
“
1
”
拆分为
“11
”
，
这样就可以避免连续输出信号
“
0
”
,
保证通讯质量
。
5
两种
HomeBUS
通讯方案对比
基于
MM1192
的
HomeBUS
通讯方案具有稳定性高
、
通讯可靠等优点
，
外部衰减电阻可以调节差分信号的翻
转阈值
，
能根据不同使用环境灵活调节
；
另外
MM1192
芯片驱动能力强，
在多节点通讯网络中
，即使出现多台
设备意外掉电
，
总线通讯波形也不会明显跌落
，
使得其
他设备可以正常通讯
。
但是在实现载波通讯时
，
需要使
用体积庞大的差模电感进行信号隔离
，
对体积较小的产
品
PCB
不仅很不友好
，
也增加物料成本
。
基于
MAX22088
的
HomeBUS
通讯方案弥补了这一缺
陷
，
芯片内部集成有源电感
，实现电源信号与通讯信号
隔离的同时输出一路
5
V/70
mA
的电源
，
不仅省去差模
电感
，
还减少电源转换电路
。
但是
MAX22088
的电源输
出能力不强
，
所以芯片还设计了一路从有源电感出来的
技术?创新
/
曰用电器
电源
，
输出电流高达
200
mA,
可满足大部分场景使用
。
另外
，
MAX22088
还使用了双阈值信号翻转
，
进一步降
低信号误翻转概率
。
6
结语
本文研究了传统的
HomeBUS
通讯电路和无差模电
感的
HomeBUS
通讯电路的工作原理
，
基于
MM1192
的
HomeBUS
通讯方案可以实现两线载波无极性通讯
，应
用在多联空调系统上可以保证长距离通讯可靠性，
方便
工程接线
，
节省成本
，
但是电路需要用体积庞大的差模
电感将通讯信号与电源信号隔离
[5]
0
基于
MAX22088
的
HomeBUS
通讯方案芯片内部集成有源电感
，可以取消
得电端设备电路上的差模电感叫有利于线控器等终端
产品小型化设计
，
缺点是芯片供电能力不强
。
可以根据
实际情况选择合适的
HomeBUS
通讯方案
。
参考文献：
[1]
何惠湘
.
HBS
在多联中央空调中的应用卩].无线互联科技
，
2016,
(20):
132-134
[2]
Kenneth
.
Home
Automation
and
Utility Customer
Services
[Z]
.
Cutter
Information
Corpotation,
1988.
⑶王全福
,
王方
,
李暗阳
?
多联空调系统应用中常见问题分析
[J]
?
温建
筑技术
，
2013,
⑴
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24-26
[4]
-Compatible
Driver
a
nd
Receiver
MM1192[Z].
[5]
方炜
，
任勇峰
,
储成群
,
等
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低电压差分信号远距离通信电缆参数估计
[J].
科学技术与工程
”
2018,
(19)
:
209-212
[6]
王娟会
，
张昌民
，
赵永瑞.有源电感的应用
[
』
.
电子科技
，
2010,
(1):
56-58+61.
作者简介
：
李玉发
(1994
-)
,
男
，
本科
，
自动化专业
，
电气工程师助理
，
主要从
事空调控制器硬件工作
。
2021
年
4
月
/Apr.
2021
47
更多推荐
信号,电感,差分,芯片
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