單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及單線數(shù)據(jù)傳輸領域，尤其涉及一種單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路。
【背景技術】
[0002]電子設備中的數(shù)據(jù)交換有多種多樣的協(xié)議，其中一種帶上拉電阻且可供電的單線傳輸協(xié)議，它是一種傳輸數(shù)字信號的協(xié)議(比如由美國達拉斯半導體公司實用新型的One-Wire, OW協(xié)議)，其可以應用至個人電腦、平板電腦、手機、MP3或MP4等。由于此協(xié)議具有簡單且占用管腳少等優(yōu)點從而得到了廣泛的應用。
[0003]但是由于上拉電阻的供電原理是上拉電阻一端接主機的電源，另一端接公共的單線數(shù)據(jù)線。主機和從機以此線來進行數(shù)據(jù)的交換，同時從機經過一個二極管和一個電容來存儲從電阻上所得到的電能同時起到整流的作用。從機為了上傳數(shù)據(jù)，一般的方法是通過不同阻值的電阻或使用推挽或開漏輸出級，在數(shù)據(jù)線上產生不同的電壓，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
[0004]此方法的最大的問題是，從機的邏輯驅動不管是用推挽驅動或開漏驅動或者電阻切換驅動，都需要額外的電能。特別是由于單線傳輸協(xié)議系統(tǒng)的電能只能從單線上取得，當傳輸?shù)倪壿嬃汶娖綍r(線上電平為低或零)，并不能提供電能，因此傳輸?shù)倪壿嬃汶娖匠掷m(xù)的時間不能太長，以免消耗完所有的所儲存的電能。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路，能夠避免在傳輸邏輯零電平時消耗存儲的電能。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出了一種單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路，用于從機和主機之間進行數(shù)據(jù)交換，包括:
[0007]上拉電阻、數(shù)據(jù)控制模塊及輸出功率控制模塊，所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸入端接待發(fā)送數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端接所述輸出功率控制模塊的一個輸入端，所述輸出功率控制模塊的另一輸入端接所述上拉電阻，所述輸出功率控制模塊的輸出端接負載模塊，所述上拉電阻的電壓為發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0008]進一步的，在所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路中，所述輸出功率控制模塊包括放大器、MOS器件及DC/DC轉換模塊，所述放大器的一個輸入端接所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端，另一個輸入端接所述上拉電阻，所述放大器的輸出接所述MOS器件的柵極，所述MOS器件的源極接所述DC/DC轉換模塊的輸出端，所述DC/DC轉換模塊的輸入端接所述上拉電阻。
[0009]進一步的，在所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路中，所述輸出功率控制模塊包括放大器、穩(wěn)壓反饋回路及DC/DC轉換模塊，所述放大器的一個輸入端接所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端，另一個輸入端接所述上拉電阻，所述穩(wěn)壓反饋回路包括第一電阻和第二電阻，所述第一電阻一端接地，另一端接所述放大器輸出端，所述第二電阻一端接所述放大器輸出端，另一端接所述DC/DC轉換模塊輸出端，所述DC/DC轉換模塊的輸入端接所述上拉電阻。
[0010]進一步的，在所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路中，所述輸出功率控制模塊包括整流放大器、MOS器件及AC/DC轉換模塊，所述整流放大器的一個輸入端接所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端，另一個輸入端接所述上拉電阻，所述整流放大器的輸出接所述MOS器件的柵極，所述MOS器件的源極接所述AC/DC轉換模塊的輸出端，所述AC/DC轉換模塊的輸入端接所述上拉電阻。
[0011]進一步的，在所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路中，所述輸出功率控制模塊包括整流放大器、穩(wěn)壓反饋回路及AC/DC轉換模塊，所述整流放大器的一個輸入端接所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端，另一個輸入端接所述上拉電阻，所述穩(wěn)壓反饋回路包括第一電阻和第二電阻，所述第一電阻一端接地，另一端接所述整流放大器輸出端，所述第二電阻一端接所述整流放大器輸出端，另一端接所述AC/DC轉換模塊輸出端，所述AC/DC轉換模塊的輸入端接所述上拉電阻。
[0012]進一步的，在所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路中，串聯(lián)一低壓差線性穩(wěn)壓器至所述AC/DC轉換模塊和負載模塊之間。
[0013]進一步的，在所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路中，所述負載模塊為2個，所述輸出功率控制模塊包括比較器、反相器、二極管、電容和2個MOS器件，所述比較器的一個輸入端接所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端，另一個輸入端接所述上拉電阻，一個MOS管的柵極接所述比較器的輸出端，漏極接一個負載模塊，另一個MOS管的柵極通過所述反相器接所述比較器的輸出端，漏極接另一個負載模塊，所述二極管正端接所述上拉電阻，負端接所述電容的正端及兩個MOS器件的源極，所述電容的負端接地。
[0014]進一步的，在所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路中，所述MOS器件為NMOS器件或PMOS器件。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果主要體現(xiàn)在:數(shù)據(jù)控制模塊根據(jù)需要傳輸?shù)拇l(fā)送數(shù)據(jù)來控制輸出功率控制模塊，從而控制負載模塊所消耗或所能提供給其它電路的能量。由于負載模塊的負載功率對應多個電壓信號，因此，可以在保持負載功率不變的情況下，通過改變數(shù)據(jù)控制模塊的輸出信號，以改變上拉電阻上的電壓，即改變發(fā)送數(shù)據(jù)值，同時能夠避免在傳輸邏輯零電平時消耗存儲的電能，從而實現(xiàn)邏輯數(shù)據(jù)的傳輸或者模擬信號的傳輸。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型實施例一中單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路的原理結構示意圖；
[0017]圖2為本實用新型實施例一中負載功率與發(fā)送數(shù)據(jù)之間的曲線圖；
[0018]圖3為本實用新型實施例一中待發(fā)送數(shù)據(jù)、輸出信號及發(fā)送數(shù)據(jù)時序圖；
[0019]圖4為本實用新型實施例一中單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路的結構示意圖；
[0020]圖5為本實用新型實施例二中單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路的結構示意圖；
[0021]圖6為本實用新型實施例三中單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將結合示意圖對本實用新型的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路進行更詳細的描述，其中表示了本實用新型的優(yōu)選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本實用新型，而仍然實現(xiàn)本實用新型的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本實用新型的限制。
[0023]為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本實用新型由于不必要的細節(jié)而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，例如按照有關系統(tǒng)或有關商業(yè)的限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應當認為這種開發(fā)工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領域技術人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0024]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本實用新型。根據(jù)下面說明和權利要求書，本實用新型的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。
[0025]實施例一
[0026]請參考圖1，在本實施例中，提出了一種單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路，用于從機和主機之間進行數(shù)據(jù)交換，包括:
[0027]上拉電阻Ru、數(shù)據(jù)控制模塊(MCU)及輸出功率控制模塊，所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸入端接待發(fā)送數(shù)據(jù)DUP，所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端發(fā)出輸出信號Vc (控制電壓)，其接所述輸出功率控制模塊的一個輸入端，所述輸出功率控制模塊的另一輸入端接所述上拉電阻Ru，所述輸出功率控制模塊的輸出端接負載模塊，所述上拉電阻Ru的電壓V1為發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0028]具體的，請參考圖4，所述輸出功率控制模塊包括放大器、MOS器件及DC/DC轉換模塊，所述放大器的一個輸入端接所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端，另一個輸入端接所述上拉電阻Ru，所述放大器的輸出接所述MOS器件的柵極，所述MOS器件的源極接所述DC/DC轉換模塊的輸出端VDDc，所述DC/DC轉換模塊的輸入端接所述上拉電阻Ru，所述負載模塊可以為消耗電能的電路也可以為電能存儲單元。理想的DC/DC轉換模塊的輸入輸出功率守恒。由于DC/DC轉換模塊的穩(wěn)壓作用，改變負載模塊的耗電只能改變其中的電流，在本實施例中可以用NMOS管來實現(xiàn)，也可以是實現(xiàn)類似功能的雙極型三極管等等。當然改變電流不限于NMOS管，也可以用PMOS管或其它混合電路來實現(xiàn)，此處不一一列舉。
[0029]在本實施例中，所示的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路為閉環(huán)控制電路，即通過MCU產生不同的輸出信號Vc，使整個反饋電路將迫使上拉電阻Ru的電壓收斂至同樣的值，即Vc =V10
[0030]假設從主機的電源驅動值為VDD，可以推導出主機從上拉電阻Ru上所能提供給從機的功率PWR = (VDD-V1) *V10o假設從機上其它電路不耗電，所提供的功率PWR和拉電阻Ru線上電壓V1的曲線關系如圖2所示。其存在一個極值PWRopt，對應的位置是V1 =VDD/2時，且曲線兩邊呈軸對稱分布，即在非極值所提供的負載功率，相應的總是存在兩個上拉電阻Ru的電壓值，即V10和V101。因此可以通過改變輸出信號Vc來控制上拉電阻Ru線上的電壓V10，實現(xiàn)功率的輸送和數(shù)據(jù)的傳輸?shù)膬?yōu)化配置。
[0031]基于上述原理，在本實施例中還提出了一種單線供電數(shù)據(jù)傳輸方法，采用如上文所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路進行數(shù)據(jù)的傳輸，包括步驟:
[0032]由所述單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路獲得負載功率與發(fā)送數(shù)據(jù)之間的曲線關系；
[0033]由數(shù)據(jù)控制模塊輸入端的待發(fā)送數(shù)據(jù)調節(jié)負載功率，改變發(fā)送數(shù)據(jù)值，以進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0034]具體的，由圖2中的曲線可以知曉，同一個負載功率對應兩個發(fā)送數(shù)據(jù)值，定義其中一個發(fā)送數(shù)據(jù)值為高電平，另一個發(fā)送數(shù)據(jù)值為低電平，所述負載功率存在一個極值，所述極值對應一個發(fā)送數(shù)據(jù)值，定義極值對應的發(fā)送數(shù)據(jù)值為高電平或低電平；對于極值的定義可以由本領域技術人員根據(jù)不同的需要進行選擇，在此不作限定。
[0035]當需要進行傳輸數(shù)據(jù)時，可以控制輸出信號Vc在上拉電阻Ru線上產生不同的電壓值，如圖2所示，V1l和V10兩個電壓值所對應的上拉電阻Ru所提供的負載功率都等于PWRf，此為等功率數(shù)據(jù)傳輸。若需發(fā)送的待發(fā)送數(shù)據(jù)為圖3中的DUP，則利用上面的等功率數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)控制模塊通過切換相應的輸出信號Vc的值，例如為Vcl和VcO，其中，Vcl和VcO在上拉電阻Ru線上產生電壓分別為V1l和V100。例如，定義上拉電阻Ru線上電壓在V10時為高電平，在V1l時為低電平，如圖3所示，此時即可發(fā)送對應的Vcl和VcO數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
[0036]此時不管是發(fā)送邏輯O還是邏輯1，從上拉電阻Ru上所取的電能不變，即負載