由連接至驅(qū)動設(shè)備78的監(jiān)測設(shè)備74中形成。監(jiān)測設(shè)備74監(jiān)測輸出端子54處的DC輸出電壓和電壓參考76之間的電壓差。監(jiān)測設(shè)備74的輸出連接至驅(qū)動電路78，驅(qū)動電路78繼而連接至可變阻抗設(shè)備72。驅(qū)動設(shè)備78響應于監(jiān)測設(shè)備74的輸出來改變可變阻抗設(shè)備72的阻抗。AC信號設(shè)備60形成為連接在輸入端子52和輸出端子54之間與可變阻抗72并聯(lián)的電容器C。
[0074]圖10示出實現(xiàn)圖9所示電路拓撲的限壓設(shè)備24。
[0075]可變阻抗設(shè)備72被形成為與輸入端子52和輸出端子54串聯(lián)連接的功率MOSFETMl，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。AC信號設(shè)備60被形成為電容器C，該電容器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52、54之間傳輸。
[0076]監(jiān)測設(shè)備74包括運算放大器80和電壓參考76。驅(qū)動設(shè)備78在輸入端子56和地之間延伸，且包括與連接至地的電阻器R6串聯(lián)的連接至輸入端子52的電阻器R1。功率MOSFET M2與電阻器R1、R6串聯(lián)，其中MOSFET M2的源極連接至電阻器R6且MOSFET M2的漏極連接至電阻器Rl。
[0077]運算放大器80具有非反相輸入，通過由在輸出端子54和地之間延伸的串聯(lián)電阻器R3和R4形成的分壓器接收輸出端子電壓。運算放大器80的反相輸入從電壓參考76處接收參考電壓VREF。
[0078]AC電壓跟隨器將來自運算放大器80的輸出的負反饋提供至運算放大器的反相輸入。AC電壓跟隨器用于將所提供的電壓中的AC信號跟隨至非反相輸入，且AC電壓跟隨器由與電阻器R7串聯(lián)的電容器Cpm形成。該電容器CF%僅允許通過非反相輸入接收的電壓的AC數(shù)據(jù)信號分量反饋回反相輸入，且阻隔電壓的DC分量。因此，通過利用反饋環(huán)中的單位增益，通過AC電壓跟隨器的負反饋，提供至非反相輸入的電壓的AC數(shù)據(jù)信號分量從運算放大器80的輸出信號中被有效地移除。
[0079]通過從運算放大器的輸出中移除AC信號分量，該輸出表示了輸出端子處的DC電壓分量與參考電壓之間的電壓差。作為結(jié)果，由DC電壓分量控制了驅(qū)動電路78，且驅(qū)動電路78沒有受到AC信號分量的影響。
[0080]R4/R3和R5/R7的比值設(shè)置了 AC電壓跟隨器的幅值。如果，R4/R3 = R5/R7，則對于其中(R5+R7) >>Ζ?^的所有頻率實現(xiàn)單位增益，其中Z 是給定頻率處C -的阻抗。
[0081]接著描述圖10中所示的限壓設(shè)備24限制傳輸至支線電路14的最大DC電壓分量28的操作。假設(shè)運算放大器80是理想放大器，則限壓設(shè)備24將調(diào)節(jié)(限制)的DC電壓是:
[0082]VDCfflax_output= (VREF/R4) * (R3+R4)
[0083]在所示實施例中，VREF, R3、和R4的值被選擇為將最大DC電壓輸出限制為24伏特。
[0084]當輸入電壓小于24伏特時，且假設(shè)Ml是理想MOSFET，
[0085]VDC_output — V DC_input
[0086]當輸入電壓的DC分量小于或等于預定最大DC電壓時，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備以被動模式操作。當處于被動模式時該電壓調(diào)節(jié)設(shè)備僅僅將輸入端子處的DC電壓分量傳遞至輸出端子。當輸入電壓中的DC電壓分量超過最大DC電壓時，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備以主動模式操作，將傳遞至輸出端子的DC電壓限制為最大DC電壓。
[0087]圖11是類似于圖8中所示的圖的限壓設(shè)備24的電路框圖。在這個實施例中，然而，可變阻抗設(shè)備72還在輸入端子52和輸出端子54之間傳輸AC數(shù)據(jù)信號。
[0088]圖12示出實現(xiàn)圖11所示電路拓撲的限壓設(shè)備24。圖12中所示的設(shè)備類似于圖10中所示設(shè)備，但不包括MOSFET Ml兩端的電容器。在這個實施例中，然而，MOSFET Ml主動將AC信號從輸入端子52調(diào)制至輸出端子54。MOSFET Ml在合適的AC頻率范圍內(nèi)是動態(tài)的，能消除電容器C以減少組件數(shù)量。圖12中所示的電路的頻率響應必須使得電路可實時跟隨并調(diào)制AC信號，一般要求更高成本的組件。
[0089]圖13是利用不同的線性功率調(diào)節(jié)器拓撲的限壓設(shè)備24的電路框圖。電壓調(diào)節(jié)設(shè)備56被形成為固定電阻82和電流吸收器84。電阻82與輸入端子52和輸出端子54串聯(lián)，其中電流吸收器84連接在電阻82的輸出側(cè)和地之間。驅(qū)動設(shè)備78調(diào)節(jié)流過電流吸收器84的電流來調(diào)節(jié)電阻82兩端的電壓降。電容器C攜載電阻82兩端的AC數(shù)據(jù)信號。
[0090]圖14示出實現(xiàn)圖13所示電路拓撲的限壓設(shè)備24。將僅討論圖10中所示實施例和圖14中所不實施例之間的電路差異。
[0091]串聯(lián)電阻82形成為串聯(lián)連接在輸入端子52和輸出端子54之間的電阻器R，其中電容器C在電阻器R兩端并聯(lián)地延伸。M2的源極端子連接至地，且M2漏極端子直接連接至電阻器R的輸出側(cè)。MOSFET M2形成驅(qū)動設(shè)備78和電流吸收器84兩者。運算放大器80的輸出連接至M2柵極端子。
[0092]接著描述圖14中所示的限壓設(shè)備24限制傳輸至支線電路14的最大DC電壓分量28的操作。監(jiān)測設(shè)備74的操作與之前為圖10中所示設(shè)備26描述的相同。
[0093]當輸入電壓的DC分量大于24伏特，且假設(shè)流過R3的電流是可忽略的，則DC電流分流至地F-以將期望的最大DC輸出電壓維持為:
[0094]Im2= (V DC-1nput-24V)/R-1DC_output
[0095]因此，R的值需要為以使得:
[0096]R〉(VDC_input_24V) /IDC-output
[0097]使得分流至地的電流有效地為零的R的最佳值是:
[0098]R= (VDC-1nput_24V)/IDC_output
[0099]當設(shè)備耦合器上的電流負載為靜態(tài)時，在其他實施例中，固定電阻器R可被設(shè)置為分壓計(“固定電阻”意味著在限壓設(shè)備調(diào)節(jié)電壓的操作期間，電阻器R的電阻基本是恒定的電阻)。將電阻器R形成為分壓計(具有手動可變電阻的電阻器)將允許用于來改變電阻器R的固定電阻并為特定應用“調(diào)諧”該設(shè)備以使得在將電流分流至地方面耗散的功率最小化。
[0100]圖15是利用開關(guān)模式電壓調(diào)節(jié)器拓撲的限壓設(shè)備24的電路框圖。使用部署于輸入端子52和輸出端子56之間的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器86來完成電壓調(diào)節(jié)。在所示實施例中，電容器C在電壓調(diào)節(jié)器86兩端傳遞DC數(shù)據(jù)信號。
[0101]圖16示出實現(xiàn)圖15所示電路拓撲的限壓設(shè)備24。所示設(shè)備24利用降壓調(diào)節(jié)器拓撲來調(diào)節(jié)輸入端子52處的DC電壓分量。MOSFET Ml用作開關(guān)并與電感器L串聯(lián)連接在輸入端子52和輸出端子54之間。續(xù)流二極管(catch d1de)D連接在MOSFET Ml和電感器L之間。如前所述，驅(qū)動設(shè)備78響應于監(jiān)測設(shè)備74來控制MOSFET Ml的開關(guān)操作。
[0102]限壓設(shè)備的實施例可包括雙工電路、電路模塊、或組件來提供冗余。冗余可以是備用冗余的形式，其中一個元件或模塊是空閑的，除非另一個元件或模塊故障。負載共享是優(yōu)選的冗余模式，因為負載共享減少了在所共享的電路上的壓力、增加了設(shè)備的總體壽命。
[0103]所圖示的實施例在形成AC電壓跟隨器時利用電容器Cra來將AC電壓從電壓監(jiān)測設(shè)備的輸出中減去。在其他實施例中，可使用帶通濾波器或其他濾波器電路來移除AC電壓分量。
[0104]如果相比參考電壓，AC電壓分量沒有完全從電壓中移除，則在電壓監(jiān)測設(shè)備的輸出電壓中可存在一些“波紋”。波紋可被保持在最小幅值之下，以使得該輸出有效地是DC輸出。在其他實施例中，驅(qū)動電路可補償AC波紋，或電壓調(diào)節(jié)設(shè)備的開關(guān)操作模式的電壓閾值被設(shè)置為補償AC電壓分量。
[0105]在設(shè)備耦合器或結(jié)合了限壓設(shè)備的其他組成部件的又一些實施例中，限壓設(shè)備可包括在設(shè)備故障情況下的冗余設(shè)備或組件。
[0106]如果網(wǎng)絡(luò)應用不要求限流，控制網(wǎng)絡(luò)的又一些實施例可包括沒有與限流設(shè)備26串聯(lián)的一個或多個限壓設(shè)備24。
[0107]盡管本公開公開且描述了一個或多個實施例，要理解的是本公開能夠修改且本公開不限于上述的精細細節(jié)，而是包括落在隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的這樣的修改和變化。
【主權(quán)項】
1.一種限壓設(shè)備，用于限制從分布式控制網(wǎng)絡(luò)的干線電路傳輸至支線電路的DC電壓，在所述分布式控制網(wǎng)絡(luò)中所述干線電路與所述支線電路在附連至所述支線電路的現(xiàn)場設(shè)備和附連至所述干線電路的控制處理器之間傳輸疊加在所述DC電壓上的