一種總線供電電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電路，具體涉及一種總線供電電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在總線供電技術(shù)中，主機(jī)和一定數(shù)量的從機(jī)通過兩根電纜相連接，所有的從機(jī)都并聯(lián)連接在總線上，并且通過總線獲取電源，同時(shí)，總線也作為主機(jī)與從機(jī)相互通信的信號線。主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)采用的是總線電壓調(diào)制的方法，即改變總線電壓值來傳輸數(shù)據(jù)；而從機(jī)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)采用的則是總線電流調(diào)制的方法，即從機(jī)通過從總線上額外抽取一定值的電流來傳輸數(shù)據(jù)。通過總線供電，可以使所有從機(jī)設(shè)備無需配備電池，無需另行布接電源，安裝維護(hù)成本低，環(huán)保無污染。
[0003]根據(jù)現(xiàn)場總線物理層規(guī)格，現(xiàn)場總線供給的電源電壓范圍在9?32V，沖擊電流規(guī)定為從接通電源時(shí)起20ms以內(nèi)的時(shí)間段中抑制在穩(wěn)定電流10+20mA以內(nèi)。現(xiàn)有技術(shù)中，總線供電的從機(jī)電路總線電流的最大值與總線電壓相關(guān)，導(dǎo)致不能夠同時(shí)滿足電源電壓為9V和32V的要求，從而不得不將總線的電源電壓設(shè)定在較窄的范圍中，此外現(xiàn)有技術(shù)中，總線電壓調(diào)制的范圍必須在從機(jī)的最低工作電壓之上以保證從機(jī)在主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)仍能正常工作，這極大的限制了總線電壓調(diào)制的范圍、減小了總線電纜的覆蓋范圍。
[0004]如附圖1所示，是現(xiàn)有技術(shù)中總線供電電路的示意圖，圖中Lp和Ln分別為總線的正極線和負(fù)極線，對于不分極性的總線則需要通過一級橋式整流器轉(zhuǎn)換為圖中的Lp和LntJA機(jī)電路通常可劃分為以下幾個(gè)部分:(I)電源模塊:總線通過第十一電阻(Rll)連接至齊納穩(wěn)壓管(D11)，產(chǎn)生所需要的Vcc電壓，作為從機(jī)電路各模塊的供給電源；(2)CPU:CPU實(shí)現(xiàn)從機(jī)整體的時(shí)序邏輯控制，數(shù)字信號處理等功能；(3)功能電路:功能電路實(shí)現(xiàn)各類從機(jī)的各種功能，如水、電、氣等各項(xiàng)數(shù)據(jù)的計(jì)量或者溫度檢測、煙霧報(bào)警檢測等等；(4)接收電路:接收電路通過檢測總線電壓狀態(tài)來接收主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù);(5)發(fā)送電路:發(fā)送電路通過從總線上額外抽取一定值的電流來實(shí)現(xiàn)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的功能。
[0005]附圖1中示意的總線供電電路存在下列問題:現(xiàn)場總線供給的電源電壓范圍在9?32V,假設(shè)圖1中的從機(jī)電路工作穩(wěn)定時(shí)需要的電流10(穩(wěn)定電流)=10mA，Vcc(從機(jī)工作時(shí)的電源電壓)=5V。若滿足Vbus(總線電源電壓)=9V^ljRll=(Vbus-Vcc)/ 10=400 Ω，但此時(shí)Vbus=32V時(shí)，Ibus(總線電源電流)=(32-5)/400=67.5mA，其值遠(yuǎn)大于從機(jī)電路工作穩(wěn)定時(shí)需要的電流(10mA)，將導(dǎo)致能量上極大的浪費(fèi)。而如果滿足VbuS=32V時(shí)，則Rll = (VbuS-Vcc)/ 10=2.7KΩ，但此時(shí)在Vbus=9V時(shí)，Ibus=(9_5)/2.7K=1.48mA，其值遠(yuǎn)小于從機(jī)電路工作穩(wěn)定時(shí)需要的電流(10mA)。由此可見，圖1中的結(jié)構(gòu)只適應(yīng)于較窄的總線電源電壓范圍，不能同時(shí)滿足9V和32V的要求。
[0006]為了保證在主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，從機(jī)仍然能夠正常工作，主機(jī)對總線電壓的調(diào)制范圍必須在從機(jī)最低工作電壓之上，并且由于總線電纜阻抗的原因，各從機(jī)總線上的實(shí)際電壓值將會低于主機(jī)端的總線電壓，這個(gè)壓差值取決于從機(jī)和主機(jī)的距離及線纜的電阻，因此總線電壓最低值應(yīng)當(dāng)以離主機(jī)最遠(yuǎn)的從機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)，這導(dǎo)致不得不通過降低總線電壓調(diào)制的范圍或者減小總線電纜的覆蓋范圍來保證整個(gè)系統(tǒng)正常工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，從而提供了一種總線供電電路，該電路能夠在整個(gè)電源電壓范圍內(nèi)合理的設(shè)定電流限流值，從而提升主機(jī)對總線電壓調(diào)制的靈活性及總線電纜的覆蓋范圍。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種總線供電電路，包括總線的正極線(Lp)、負(fù)極線(Ln)以及從機(jī)電路，其特征在于，所述從機(jī)電路包括:高壓電源(HVcc)產(chǎn)生電路、Vcc產(chǎn)生電路、其他所需電源產(chǎn)生電路、CPU、功能電路、接收電路和發(fā)送電路，所述高壓電源產(chǎn)生電路中包含限流源電路、二極管(Dl)和儲能電容(Cl)，所述限流源電路的一端連接正極線，其另一端通過二極管分別連接Vcc產(chǎn)生電路和儲能電容;所述Vcc產(chǎn)生電路的一端與二極管的負(fù)端連接，另一端與負(fù)極線相連;所述儲能電容的一端與二極管的負(fù)端連接，另一端接地;所述Vcc產(chǎn)生電路還與一第二電容(C2)并聯(lián);所述其他所需電源產(chǎn)生電路、CPU、功能電路、接收電路和發(fā)送電路都與Vcc產(chǎn)生電路連接，其中，所述CPU還分別連接其他所需電源產(chǎn)生電路、功能電路、接收電路和發(fā)送電路，所述接收電路和發(fā)送電路還與正極線連接。
[0009]優(yōu)選的:所述限流源電路由第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、穩(wěn)壓管(ZD)、第一匪OS管(NI)、第二 NMOS 管(N2 )、第三 NMOS 管(N3 )、第一PMOS 管(P1)、第二 PMOS 管(P2 )、第三 PMOS 管(P3)和偏置VB產(chǎn)生電路組成。
[0010]另一優(yōu)選的是:所述限流源電路由第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第六電阻(R6)、穩(wěn)壓管(ZD)、第一 NMOS 管(NI)、第二 NMOS 管(N2)、第一 PMOS 管(P1)、第二 PMOS 管(P2)和第三PMOS管(P3)組成。
[0011]優(yōu)選的:所述Vcc產(chǎn)生電路由帶隙基準(zhǔn)產(chǎn)生電路、第一運(yùn)放(AMP1)、第六PMOS管P6、第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)組成。
[0012]優(yōu)選的:所述偏置VB產(chǎn)生電路由運(yùn)放(AMP)、第五電阻(R5)、第四NMOS管(N4)、第五NMOS管(N5 )、第四PMOS管(P4 )和第五PMOS管(P5 )構(gòu)成。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本電路中的從機(jī)電路啟動電流限制值(下稱“Ilimitl”)與正常工作電流限制值(下稱“Ilimit2”)可以分別設(shè)置。其中Ilimitl可通過R4自由調(diào)節(jié)，并且11 imi 11、11 imi t2的值與總線電源電壓(Vbus )無關(guān)，通過R4所設(shè)定的啟動電流限制值滿足整個(gè)電源電壓范圍的要求。11 imi t2的電流值可通過R5自由調(diào)節(jié)，且其具有較高的精度和溫度特性，同時(shí)滿足整個(gè)電源電壓范圍的要求。
[0014]本發(fā)明中，主機(jī)對總線電壓進(jìn)行調(diào)制時(shí)不受從機(jī)最低工作電壓的限制，這樣可以極大的擴(kuò)大總線電壓調(diào)制的范圍，增大總線電纜的覆蓋范圍。
[0015]本發(fā)明中，高壓電源電壓(HVcc)僅比Vbus低一個(gè)二極管(Dl)壓降，利用其掛接的儲能電容(Cl)，可以充分的利用總線上的能量，給予主機(jī)與從機(jī)最大限度的通信時(shí)間窗口。
【附圖說明】
[0016]圖1，現(xiàn)有技術(shù)的總線供電電路的示意圖；
圖2，本發(fā)明的電路組成示意圖； 圖3，本發(fā)明第一種實(shí)施方式的電路組成示意圖；
圖4，本發(fā)明第二種實(shí)施方式的電路組成示意圖；
圖5，本發(fā)明中Vcc產(chǎn)生電路的一種實(shí)現(xiàn)方式不意圖；
圖6，本發(fā)明中偏置VB產(chǎn)生電路的一種實(shí)現(xiàn)方式示意圖；
圖7，對應(yīng)圖3中各參數(shù)變化示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖以及優(yōu)選