專利名稱：一種m-bus總線驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
M-BUS (Meter-BUS,EN1434-3)是消費(fèi)類儀表國際通行標(biāo)準(zhǔn)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線結(jié)構(gòu)，采用普通的兩芯電纜連接，兩芯電纜同時(shí)完成電源供給和數(shù)據(jù)通信的功能，其廣泛應(yīng)用于三表集抄、智能家庭控制網(wǎng)絡(luò)、消防報(bào)警及聯(lián)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、小區(qū)智能化控制網(wǎng)絡(luò)、中央空調(diào)控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)主要包括七部分，分別為電源模塊、發(fā)送模塊、接收模塊、M-BUS接口、過載檢測電路、中繼電路、主機(jī)通訊接口。如圖1，為現(xiàn)有的M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路圖，其存在以下不足
(1)帶負(fù)載能力弱。傳統(tǒng)的M-BUS總線電源模塊是采用DC/DC轉(zhuǎn)化器將18V的電壓轉(zhuǎn)換到總線驅(qū)動(dòng)需要的電壓30V。18V電源可帶負(fù)載電流大約為1. 5A，當(dāng)總線電流rtus=150mA 時(shí)，能夠確保放大器輸入電壓有一個(gè)穩(wěn)定的工作點(diǎn)。各個(gè)結(jié)點(diǎn)終端在數(shù)據(jù)通訊時(shí)，所有的結(jié)點(diǎn)設(shè)備全部從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到工作狀態(tài)，終端結(jié)點(diǎn)設(shè)備的功耗成倍增加(普遍從5uA增加到300uA左右)，而完成所有終端結(jié)點(diǎn)的通訊總時(shí)間比較長，通訊過程中，總線驅(qū)動(dòng)發(fā)熱比較嚴(yán)重，總線壓降增大，超過一定負(fù)荷時(shí)，通訊不能正常進(jìn)行。大量實(shí)踐使用證明，現(xiàn)有的 M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路可帶終端結(jié)點(diǎn)設(shè)備(睡眠模式5uA、被喚醒時(shí)300uA)只能帶約150臺終端結(jié)點(diǎn)設(shè)備，超過180臺-200臺就容易出現(xiàn)通訊失敗現(xiàn)象。(2)由于通訊下行脈沖的幅度相對比較小(10V-12V)，外界的干擾信號疊加在總線上時(shí)，容易造成數(shù)據(jù)出錯(cuò)，必須要靠降低波特率來保證其通訊的可靠性。如圖1所示傳統(tǒng)的M-BUS發(fā)送電路中主設(shè)備到從設(shè)備方向的信息發(fā)送是通過總線電壓調(diào)制傳輸?shù)?，輸出信號輻值?2V，由電阻R204和R205以及Vcc電壓設(shè)定。信號發(fā)送電路包括來自M-BUS的電源端電源放大器IC201，其配置為與地共模模式以確保參考電壓Vcc與總線電平及總線的低阻抗相匹配，以能夠精確地設(shè)定輸出引腳(3、6)相對于地的電勢為12V。電源放大器IC201輸出端，使用基本負(fù)載R208、R213和C206來設(shè)定特定數(shù)據(jù)傳輸率的工作點(diǎn)。這樣外部電容對脈沖上升時(shí)間和下降時(shí)間的影響就能夠保持在限制范圍內(nèi)。圖1中電路的其他部分為從設(shè)備向主設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)時(shí)提供總線電流及總線電流檢測， 這些功能電路的實(shí)現(xiàn)也僅當(dāng)總線電壓保持恒定時(shí)才是可能的。(3)由于各個(gè)結(jié)點(diǎn)終端靠電流環(huán)的轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)據(jù)上行傳送，外界干擾信號疊加在電流環(huán)上容易導(dǎo)致信號出錯(cuò)，適當(dāng)增大終端結(jié)點(diǎn)設(shè)備電流環(huán)的電流對提高其抗干擾能力有良好幫助，而增大終端設(shè)備電流環(huán)的電流會(huì)導(dǎo)致其功耗增大，終端設(shè)備功耗的增大必然導(dǎo)致M-BUS所帶終端設(shè)備數(shù)量減少
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可帶負(fù)載能力強(qiáng)通訊可靠的新型M-BUS 總線驅(qū)動(dòng)電路。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路， 包括信號發(fā)送電路，所述信號發(fā)送電路包括光耦、第一 MOSFET管及第二 MOSFET管。其中， 第一 MOSFET管柵極連接于第一光耦集電極，漏極連接總線電源正極，源極連接第一光耦發(fā)射極，同時(shí)該端作為信號發(fā)送電路正輸出端；第二 MOSFET管柵極連接于第二光耦發(fā)射極， 漏極連接總線電源負(fù)極，源極連接第二光耦集電極，同時(shí)該端作為信號發(fā)送電路負(fù)輸出端； 所述第一光耦、第二光耦輸入端二極管正極均連接3. 3V驅(qū)動(dòng)電源，待發(fā)送信號TXD端接入第一光耦輸入端二極管負(fù)極，控制信號BUSKG端接入第二光耦輸入端二極管負(fù)極。所述第一光耦集電極通過第一偏置電阻連接驅(qū)動(dòng)電源+VA，第二光耦發(fā)射極通過第二偏置電阻連接驅(qū)動(dòng)電源-VB0優(yōu)選的，所述M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路還包括過流檢測電路，檢測信號由信號發(fā)送電路+B2端輸入比較器同相輸入端，比較器反相輸入端輸入設(shè)定電壓；當(dāng)電流過載時(shí)，比較器輸出低電平，與其連接的光耦導(dǎo)通則LOAD端電平被拉低，MCU檢測LOAD端的信號變化則將控制信號BUSKG端置低，第二 MOSFET管截止，切斷M-BUS總線電源輸出。更優(yōu)選的，M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)一步包括過壓檢測電路，總線電源正極電壓輸入比較器反相輸入端，比較器同相輸入端接設(shè)定電壓；當(dāng)電壓過載時(shí)，比較器輸出端輸出低電平則與其連接的光耦導(dǎo)通，拉低LOADV端電平，MCU檢測到LOADV端的信號變化則將控制信號BUSKG端置低，第二 MOSFET管截止，切斷M-BUS總線電源輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于采用MOSFET管構(gòu)建信號發(fā)送電路和供電電路，為M-BUS總線上的節(jié)點(diǎn)設(shè)備提供電源，由于MOSFET帶負(fù)載能力強(qiáng)，使M-BUS總線上可以掛載的終端設(shè)備大大增加；同時(shí)所述電路使輸出信號幅值增加，有效避免干擾信號影響，提高通訊可靠性，配合MCU軟件通訊速率可達(dá)現(xiàn)有M-BUS總線通訊速率的兩倍以上；設(shè)置過流、過壓檢測電路配合MCU軟件實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路的過流、過壓保護(hù)，進(jìn)一步保證通訊的安全性及穩(wěn)定性。


附圖1為現(xiàn)有技術(shù)中M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路原理示意圖； 附圖2本發(fā)明所述M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路實(shí)施例電路原理示意圖； 附圖3為過流保護(hù)電路實(shí)施例電路原理示意附圖4為過壓保護(hù)電路實(shí)施例電路原理示意圖。
具體實(shí)施例方式為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面將結(jié)合附圖以及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明所述的M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)主要在于其信號發(fā)送電路及電源電路。如圖2所示，該實(shí)施例所揭示的M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路的信號發(fā)送電路，包括光耦 U11、第一 MOSFET管Ql及第二 MOSFET管Q2，光耦芯片中含兩個(gè)光耦器件。其中，第一 MOSFET管Ql柵極通過電阻R102連接于第一光耦集電極，漏極依次連接限流電阻R103、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲FUl及濾波電容C100，濾波電容另一端接地，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲 FUl另一端作為信號發(fā)送電路正輸出端。第二 MOSFET管Q2柵極通過電阻R107連接于第二光耦發(fā)射極，漏極連接總線電源負(fù)極，源極連接第二光耦集電極，同時(shí)該端作為信號發(fā)送電路負(fù)輸出端；在信號發(fā)送電路正輸出端BUS+與負(fù)輸出端BUS-之間連接有起保護(hù)作用的防雷管PS1。第一光耦、第二光耦輸入端二極管正極均連接3. 3V驅(qū)動(dòng)電源，待發(fā)送信號T)(D端接入第一光耦輸入端二極管負(fù)極，控制信號BUSKG端接入第二光耦輸入端二極管負(fù)極。其中，待發(fā)送信號T)(D、控制信號BUSKG都是由MCU發(fā)出的。由于MOSFET管需要較大的驅(qū)動(dòng)電流，則在第一 MOSFET管Ql的柵極通過偏置電阻RlOl連接驅(qū)動(dòng)電源+VA，第二 MOSFET管Q3 的柵極通過偏置電阻R106連接驅(qū)動(dòng)電源-VB0第一 MOSFET管Ql源極與第一光耦發(fā)射極還連接有保護(hù)二極管D100，保護(hù)二極管 DlOO正極接地，負(fù)極連接第一光耦發(fā)射極。圖2所示實(shí)施例中，當(dāng)T)(D端和BUSKG端沒有信號輸出時(shí)，即T)(D和BUSKG為高電平時(shí)光耦Ull處于截止?fàn)顟B(tài)，則MOSFET管Q1、Q2導(dǎo)通，此時(shí)M-BUS總線兩端電壓為36V ；當(dāng)發(fā)送信號時(shí)，T)(D端為低電平、正常無過載時(shí)BUSKG端輸出高電平，則光耦Ull的第一光耦導(dǎo)通，MOSFET管Ql截止、MOSFET管Q2導(dǎo)通，此時(shí)M-BUS兩端的電壓為17. 3V。則M-BUS總線上電壓最小值和最大值分別為toin=17. 3V、UmaX=36V，滿足M-BUS總線的設(shè)計(jì)要求，且信號幅值比原12V信號幅值大大提高，可在保證信號傳輸速度的同時(shí)有效避免干擾，通訊穩(wěn)定可靠。如圖3、4，本發(fā)明所述總線驅(qū)動(dòng)電路還包括過流檢測電路及過壓檢測電路。過流檢測的檢測信號由信號發(fā)送電路+B2端輸入比較器UlA同相輸入端，比較器UlA反相輸入端輸入設(shè)定電壓；當(dāng)電流過載時(shí)，比較器UlA輸出低電平，光耦Ul導(dǎo)通則LOAD端電平被拉低，MCU檢測LOAD端的信號變化則將控制信號BUSKG端置低，第二 MOSFET管Q2截止，切斷 M-BUS總線電源輸出。過壓檢測的信號是將總線電源正極電壓BUS+18V輸入比較器U2A反相輸入端，比較器U2A同相輸入端接設(shè)定電壓；當(dāng)電壓過載時(shí)，比較器U2A輸出端輸出低電平則光耦U2 導(dǎo)通，拉低LOADV端電平，MCU檢測到LOADV端的信號變化則將控制信號BUSKG端置低，第二 MOSFET管Q2截止，切斷M-BUS總線電源輸出。上述實(shí)施例為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的優(yōu)選方案，并非限定性窮舉，在相同構(gòu)思下本發(fā)明還可以有其他變換形式，需要說明的是，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思前提下，任何顯而易見的替換和微小變化均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路，包括信號發(fā)送電路，其特征在于所述信號發(fā)送電路包括光耦、第一 MOSFET 管(Ql)及第二 MOSFET 管(Q2)；第一 MOSFET管(Ql )，其柵極連接于第一光耦集電極，漏極連接總線電源正極，源極連接第一光耦發(fā)射極，同時(shí)該端作為信號發(fā)送電路正輸出端；第二 MOSFET管(Q2)，其柵極連接于第二光耦發(fā)射極，漏極連接總線電源負(fù)極，源極連接第二光耦集電極，同時(shí)該端作為信號發(fā)送電路負(fù)輸出端；所述第一光耦、第二光耦輸入端二極管正極均連接3. 3V驅(qū)動(dòng)電源，待發(fā)送信號T)(D端接入第一光耦輸入端二極管負(fù)極，MCU控制信號BUSKG端接入第二光耦輸入端二極管負(fù)極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述第一光耦集電極通過第一偏置電阻連接驅(qū)動(dòng)電源+VA，第二光耦發(fā)射極通過第二偏置電阻連接驅(qū)動(dòng)電源-VB0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述信號發(fā)送電路正輸出端與負(fù)輸出端之間連接有防雷管(PS1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述第一MOSFET管(Ql) 漏極依次連接限流電阻(R103)、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(FUl)及濾波電容(C100)，濾波電容另一端接地，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(FUl)另一端作為信號發(fā)送電路正輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述第一MOSFET管(Ql) 源極與第一光耦發(fā)射極還連接有保護(hù)二極管(D100)，保護(hù)二極管(D100)正極接地，負(fù)極連接第一光耦發(fā)射極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于還包括過流檢測電路，檢測信號由信號發(fā)送電路+B2端輸入比較器(UlA)同相輸入端，比較器(UlA)反相輸入端輸入設(shè)定電壓；當(dāng)電流過載時(shí)，比較器(UlA)輸出低電平，光耦 (Ul)導(dǎo)通則LOAD端電平被拉低，MCU檢測LOAD端的信號變化則將控制信號BUSKG端置低， 第二 MOSFET管(Q2)截止，切斷M-BUS總線電源輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于還包括過壓檢測電路，總線電源正極電壓輸入比較器(U2A)反相輸入端，比較器(U2A)同相輸入端接設(shè)定電壓；當(dāng)電壓過載時(shí)，比較器(U2A)輸出端輸出低電平則光耦(U2)導(dǎo)通，拉低LOADV端電平，MCU檢測到LOADV端的信號變化則將控制信號BUSKG端置低，第二 MOSFET管(Q2)截止，切斷M-BUS 總線電源輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種M-BUS總線驅(qū)動(dòng)電路。所述電路的信號發(fā)送電路包括光耦、第一、第二MOSFET管。其中，第一MOSFET管柵極連接于第一光耦集電極，漏極連接總線電源正極，源極連接第一光耦發(fā)射極，同時(shí)該端作為信號發(fā)送電路正輸出端；第二MOSFET管柵極連接于第二光耦發(fā)射極，漏極連接總線電源負(fù)極，源極連接第二光耦集電極，同時(shí)該端作為信號發(fā)送電路負(fù)輸出端。本發(fā)明采用MOSFET管構(gòu)建信號發(fā)送電路和供電電路，為M-BUS總線上的節(jié)點(diǎn)設(shè)備提供電源，由于MOSFET內(nèi)阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)，使M-BUS總線上可以掛載的終端設(shè)備大大增加；同時(shí)所述電路使輸出信號幅值增加，有效避免干擾信號影響，提高通訊可靠性。
文檔編號H04L25/02GK102185805SQ20111012742
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者羅學(xué)武 申請人:惠州市奧羅拉科技有限公司