專利名稱：一種m-bus總線驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種M-BUS總線驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
M-BUS (Meter-BUS,EN1434-3)是消費類儀表國際通行標(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)、消防報警及聯(lián)動網(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、主機通訊接口。如圖1，為現(xiàn)有的M-BUS總線驅(qū)動電路圖，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 Ibus=150mA時，能夠確保放大器輸入電壓有一個穩(wěn)定的工作點。各個結(jié)點終端在數(shù)據(jù)通訊時，所有的結(jié)點設(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)點的通訊總時間比較長，通訊過程中，總線驅(qū)動發(fā)熱比較嚴(yán)重，總線壓降增大，超過一定負(fù)荷時，通訊不能正常進(jìn)行。大量實踐使用證明， 現(xiàn)有的M-BUS總線驅(qū)動電路可帶終端結(jié)點設(shè)備(睡眠模式5uA、被喚醒時300uA)只能帶約 150臺終端結(jié)點設(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，容易造成數(shù)據(jù)出錯，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)模敵鲂盘栞椫禐?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。這樣外部電容對脈沖上升時間和下降時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)時提供總線電流及總線電流檢測， 這些功能電路的實現(xiàn)也僅當(dāng)總線電壓保持恒定時才是可能的。(3)由于各個結(jié)點終端靠電流環(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，適當(dāng)增大終端結(jié)點設(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
實用新型內(nèi)容
[0009]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可帶負(fù)載能力強通訊可靠的新型 M-BUS總線驅(qū)動電路。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種M-BUS總線驅(qū)動電路，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。所述第一光耦集電極通過第一偏置電阻連接驅(qū)動電源+VA，第二光耦發(fā)射極通過第二偏置電阻連接驅(qū)動電源-VB0優(yōu)選的，所述M-BUS總線驅(qū)動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，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，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，本實用新型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)點設(shè)備提供電源，由于MOSFET帶負(fù)載能力強，使M-BUS總線上可以掛載的終端設(shè)備大大增加；同時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軟件實現(xiàn)驅(qū)動電路的過流、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)動電路原理示意圖；附圖2本實用新型所述M-BUS總線驅(qū)動電路實施例電路原理示意圖；附圖3為過流保護(hù)電路實施例電路原理示意圖；附圖4為過壓保護(hù)電路實施例電路原理示意圖。
具體實施方式
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面將結(jié)合附圖以及實施例對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。本實用新型所述的M-BUS總線驅(qū)動電路的特點主要在于其信號發(fā)送電路及電源電路。如圖2所示，該實施例所揭示的M-BUS總線驅(qū)動電路的信號發(fā)送電路，包括光耦 U11、第一 MOSFET管Ql及第二 MOSFET管Q2，光耦芯片中含兩個光耦器件。[0021]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)保險絲FUl及濾波電容C100，濾波電容另一端接地，自恢復(fù)保險絲 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)動電流，則在第一 MOSFET管Ql的柵極通過偏置電阻RlOl連接驅(qū)動電源+VA，第二 MOSFET管Q3 的柵極通過偏置電阻R106連接驅(qū)動電源-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所示實施例中，當(dāng)T)(D端和BUSKG端沒有信號輸出時，即T)(D和BUSKG為高電平時光耦Ull處于截止?fàn)顟B(tài)，則MOSFET管Q1、Q2導(dǎo)通，此時M-BUS總線兩端電壓為36V ；當(dāng)發(fā)送信號時，T)(D端為低電平、正常無過載時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有效避免干擾，通訊穩(wěn)定可靠。如圖3、4，本實用新型所述總線驅(qū)動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，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，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。上述實施例為本實用新型實現(xiàn)的優(yōu)選方案，并非限定性窮舉，在相同構(gòu)思下本實用新型還可以有其他變換形式，需要說明的是，在不脫離本實用新型構(gòu)思前提下，任何顯而易見的替換和微小變化均在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種M-BUS總線驅(qū)動電路，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)動電源+VA，第二光耦發(fā)射極通過第二偏置電阻連接驅(qū)動電源-VB0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的M-BUS總線驅(qū)動電路，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)保險絲(FUl)及濾波電容(C100)，濾波電容另一端接地，自恢復(fù)保險絲(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中任意一項所述的M-BUS總線驅(qū)動電路，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，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，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。
專利摘要本實用新型涉及一種M-BUS總線驅(qū)動電路。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，同時該端作為信號發(fā)送電路負(fù)輸出端。本實用新型采用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)點設(shè)備提供電源，由于MOSFET內(nèi)阻小，帶負(fù)載能力強，使M-BUS總線上可以掛載的終端設(shè)備大大增加；同時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H04L12/40GK202026323SQ20112015715
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
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