電壓。
[0036]利用開關(guān)模式電壓調(diào)節(jié)的限壓設(shè)備的實(shí)施例可使用不同的開關(guān)模式電壓調(diào)節(jié)拓?fù)?。可適于使用的已知開關(guān)模式電壓調(diào)節(jié)拓?fù)涞氖纠ǖ幌抻?，降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器、降壓-升壓轉(zhuǎn)換器、回掃轉(zhuǎn)換器、半正激轉(zhuǎn)換器、推挽式轉(zhuǎn)換器、半橋式轉(zhuǎn)換器、全橋式轉(zhuǎn)換器、庫克(Cuk)轉(zhuǎn)換器、SEPIC(單端主-電感轉(zhuǎn)換器)、和電荷泵。
[0037]當(dāng)描述繼續(xù)下去、特別是結(jié)合示出一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的相應(yīng)附圖時(shí)，其他方面和特征將變得明顯。
【附圖說明】
[0038]圖1不出分布式控制系統(tǒng)；
[0039]圖2示出通過圖1中所示的系統(tǒng)的干線電路所傳輸?shù)腄C電壓分量和AC數(shù)據(jù)信號電壓分量；
[0040]圖3示出位于外殼內(nèi)的限壓設(shè)備；
[0041]圖4示出位于通用外殼內(nèi)的限壓設(shè)備和限流設(shè)備；
[0042]圖5示出容納于設(shè)備耦合器內(nèi)的限壓設(shè)備和限流設(shè)備；
[0043]圖6示出容納于設(shè)備耦合器內(nèi)的限壓設(shè)備和多個(gè)限流設(shè)備；
[0044]圖7是限壓設(shè)備的電路框圖；
[0045]圖8示出可適于與限壓設(shè)備一起使用的線性電壓調(diào)節(jié)器；
[0046]圖9是利用第一線性電壓調(diào)節(jié)器拓?fù)涞南迚涸O(shè)備的電路框圖；
[0047]圖10是具有圖9中所示的拓?fù)涞南迚涸O(shè)備的電路圖；
[0048]圖11是利用第二線性電壓調(diào)節(jié)器拓?fù)涞南迚涸O(shè)備的電路框圖；
[0049]圖12是具有圖11中所示的拓?fù)涞南迚涸O(shè)備的電路圖；
[0050]圖13是利用第三線性電壓調(diào)節(jié)器拓?fù)涞南迚涸O(shè)備的電路框圖；
[0051]圖14是具有圖13中所示的拓?fù)涞南迚涸O(shè)備的電路圖；
[0052]圖15是利用開關(guān)模式電壓調(diào)節(jié)拓?fù)涞南迚涸O(shè)備的電路框圖；
[0053]圖16是具有圖15中所示的拓?fù)涞南迚涸O(shè)備的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054]圖1示出分布式控制系統(tǒng)10，該系統(tǒng)10包括向一現(xiàn)場設(shè)備14發(fā)送AC數(shù)據(jù)信號并從該現(xiàn)場設(shè)備14處接收AC數(shù)據(jù)信號的控制處理器12?？刂铺幚砥?2連接至干線電路16且現(xiàn)場設(shè)備14連接至連接到干線電路16的支線電路18(為簡化附圖，控制系統(tǒng)10被圖示為僅具有一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備14)。干線電路18還將通過功率調(diào)節(jié)器20所提供的DC功率傳輸至支線電路18來給現(xiàn)場設(shè)備14供電。
[0055]現(xiàn)場設(shè)備14被圖示為位于分區(qū)2 (地域2)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)。風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和安全區(qū)域之間的分離線是用虛線22表示的。支線18從安全區(qū)域延伸至風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)。限壓設(shè)備24和限流設(shè)備26位于安全區(qū)域內(nèi)，串聯(lián)在干線電路16和支線電路18之間。限壓設(shè)備24和限流設(shè)備26遵循固定安全標(biāo)準(zhǔn)來限制送至現(xiàn)場設(shè)備14的電壓和電流。
[0056]圖2以簡化方式示出用于功率傳輸?shù)腄C電壓28和通過干線電路16傳輸?shù)腁C信號電壓30。AC信號電壓30被疊加在DC電壓28上，在圖2中用虛線示出攜載于干線電路16內(nèi)的所得電壓。
[0057]所示出的功率調(diào)節(jié)器20向干線電路16輸出32伏特DC ( S卩，DC電壓28標(biāo)稱32伏特)。數(shù)據(jù)信號30是符合特定控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的AC電壓信號且被疊加在DC電壓28上。所示出的控制系統(tǒng)10是利用了 31.5千比特/秒的AC數(shù)據(jù)信號的基本現(xiàn)場總線系統(tǒng)。
[0058]所示出的限壓設(shè)備24將傳遞至分支電路18的最大DC電壓28限制為24伏特DC，同時(shí)使得AC信號28在干線電路18和支線電路16之間傳送。將在下文進(jìn)一步詳細(xì)描述限壓設(shè)備24的實(shí)施例的構(gòu)造和操作。限流設(shè)備26是常規(guī)的且將不會進(jìn)一步詳細(xì)公開。
[0059]圖3示出容納于外殼32內(nèi)的限壓設(shè)備24。外殼32具有端子組34、36用于將限壓設(shè)備24安裝到控制系統(tǒng)10內(nèi)。
[0060]圖4示出容納于外殼38內(nèi)的限壓設(shè)備24，外殼38還包括了與限壓設(shè)備24串聯(lián)連接的限流設(shè)備26。外殼38包括端子組40、42，用于將限壓設(shè)備24和限流設(shè)備26安裝到控制系統(tǒng)10內(nèi)。
[0061]圖5示出容納在設(shè)備耦合器44內(nèi)的限壓設(shè)備24和限流設(shè)備26，該設(shè)備耦合器44能使多個(gè)支線電路14附連至干線電路16。設(shè)備耦合器44包括支線電路端子組46、48用于將干線電路18延伸至設(shè)備耦合器44或從設(shè)備耦合器44內(nèi)延伸出來，還包括支線電路端子組50A、50B用于將兩個(gè)支線電路附連至設(shè)備耦合器44。限壓設(shè)備24置于串聯(lián)在干線電路端子和支線電路端子之間，以使得限壓設(shè)備24串聯(lián)在連接至設(shè)備耦合器44的干線電路和每一個(gè)支線電路18之間。設(shè)備耦合器還可包括其他特征，諸如設(shè)備耦合器領(lǐng)域內(nèi)已知的端子特征等。
[0062]圖6示出設(shè)備耦合器44的可選實(shí)施例(其中對于與圖5中所示的設(shè)備耦合器實(shí)施例使用相同的附圖標(biāo)記)。在這個(gè)實(shí)施例中，限壓設(shè)備24與數(shù)個(gè)限流設(shè)備26串聯(lián)，每一個(gè)限流設(shè)備與各組支線電路端子50A、50B串聯(lián)。一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備14或支線電路18中的短路并不會切斷其他支線電路。
[0063]圖5和6中所示的設(shè)備耦合器44可連接至位于風(fēng)險(xiǎn)地域內(nèi)的現(xiàn)場設(shè)備14。干線電路16可延伸遠(yuǎn)離設(shè)備耦合器44，且可連接至位于安全區(qū)域內(nèi)的其他現(xiàn)場設(shè)備。限壓設(shè)備24能使得固有安全信號和非固有安全信號兩者被攜載于同一支線電路16內(nèi)。
[0064]圖7是限壓設(shè)備24的電路框圖。限壓設(shè)備24具有與支線電路16連接的輸入側(cè)和與支線電路18連接的輸出側(cè)。在輸入側(cè)上包括的是從干線電路接收輸入電壓的輸入端子52。在輸出側(cè)上包括的是向支線電路提供輸出電壓的輸出端子54。電壓調(diào)節(jié)設(shè)備56將輸入端子和輸出端子相連接。電壓調(diào)節(jié)設(shè)備56配置為基于輸入端子52處的輸入電壓向輸出端子54傳遞輸出電壓。電壓調(diào)節(jié)設(shè)備56可在兩個(gè)操作模式中操作。電壓調(diào)節(jié)設(shè)備56可在其中輸出電壓等于輸入電壓的第一模式中操作。電壓調(diào)節(jié)設(shè)備56還可在其中輸出電壓等于預(yù)定最大電壓的第二模式中操作。
[0065]控制設(shè)備58連接至輸出端子54且連接至電壓調(diào)節(jié)設(shè)備56?？刂圃O(shè)備58配置為使用輸出端子54處的電壓將電壓調(diào)節(jié)設(shè)備56置于合適的操作模式一當(dāng)輸出端子54處的電壓處于或低于最大電壓時(shí)是第一操作模式、且如果電壓調(diào)節(jié)設(shè)備24正以第一模式操作而當(dāng)輸出端子54處的電壓超過最大值或?qū)⒁^最大值時(shí)是第二操作模式。
[0066]AC信號設(shè)備60也連接至輸入端子52和輸出端子54。AC信號設(shè)備60配置為在輸入和輸出端子之間攜載AC數(shù)據(jù)信號30，同時(shí)電壓調(diào)節(jié)設(shè)備56以第二模式操作并調(diào)節(jié)電壓，且還可一直攜載AC數(shù)據(jù)信號。
[0067]在操作中，如果輸出端子54處的DC電壓低于最大DC電壓(在所示實(shí)施例中，最大DC電壓是24伏特)，控制系統(tǒng)50將電壓調(diào)節(jié)設(shè)備56置于被動第一操作模式，且輸出端子54處的電壓等于輸入端子52處的電壓。如果輸出端子54處的電壓企圖滿足或超過最大DC電壓，則控制系統(tǒng)58將電壓調(diào)節(jié)設(shè)備56置于主動第二操作模式從而將輸出端子54處的DC電壓限制為最大DC電壓。當(dāng)輸出端子處的DC電壓落在低于最大電壓時(shí)，控制電路58使得電壓調(diào)節(jié)設(shè)備56返回至被動第一操作模式。
[0068]圖8示出可適于用在限壓設(shè)備24內(nèi)的線性電壓調(diào)節(jié)器62。電壓調(diào)節(jié)器電路62被圖示為具有形成為電容器C的AC信號設(shè)備60，該電容器C能使AC信號在調(diào)節(jié)器電路62的輸入端子52和輸出端子54之間傳輸。
[0069]在圖8中，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備56被實(shí)現(xiàn)為與輸入端子52和輸出端子54串聯(lián)連接的功率MOSFET Ml，其中該MOSFET Ml的源極端子連接至輸入端子52且該MOSFET Ml的漏極端子連接至輸出端子54。
[0070]控制設(shè)備58連接至該MOSFET Ml的柵極且包括連接至驅(qū)動設(shè)備66的監(jiān)測設(shè)備64。監(jiān)測設(shè)備64包括運(yùn)算放大器68，用于有效地將輸出端子54處的輸出電壓與由常規(guī)電壓參考70所提供的參考電壓比較。運(yùn)算放大器68的所得誤差(error)輸出被連接至形成驅(qū)動設(shè)備66的一部分的功率MOSFET M2的柵極。該MOSFET M2的漏極連接至MOSFET Ml的柵極，且MOSFET M2的源極連接至地。
[0071]電容器C與MOSFET Ml并聯(lián)連接在輸入和輸出端子52、54之間，且能使得AC數(shù)據(jù)信號30在輸入和輸出端子之間傳輸。
[0072]在操作中，MOSFET Ml用作與輸入和輸出端子串聯(lián)的可變電阻器?？勺冸娮杵鱉l的電阻受控于MOSFET M2，該MOSFET M2繼而受控于由運(yùn)算放大器68所生成的誤差信號。
[0073]圖9是利用了改自線性功率調(diào)節(jié)器電路62的線性功率調(diào)節(jié)器拓?fù)涞南迚涸O(shè)備24的電路框圖。電壓調(diào)節(jié)設(shè)備56被形成為可變阻抗設(shè)備72，且控制設(shè)備58