CN101471698A - 一种含有供电模块的rs485总线系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种含有供电模块的RS485总线系统，包括与所述RS485的两条差分信号线依次联接的RS485收发电路和终端设备，还包括电源变换电路，其分别与所述RS485的两条差分信号线、RS485收发电路和低功率小型终端设备联接，该电源变换电路包括依次联接的整流电路、输入滤波电路、电压调节电路和输出滤波电路，该电源变换电路用于从所述所述RS485的两条差分信号线上获取电压并给所述RS485收发电路和终端设备供电。优选的，所述含有供电模块的RS485总线系统还包括二极管和储能元件，所述二极管串联联接在所述滤波电容和输出端之间，所述储能元件并联联接在所述输出滤波电路的输出端之间。
Description
技术领域
本发明涉及RS485总线系统，尤其涉及一种含有供电模块的RS485总线系统。
背景技术
RS485总线由于其具有传输距离远、布线简单及可挂接多个低功耗小型终端设备等优点而广泛用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动测控等领域。基于RS485的低功耗小型终端设备如传感器及无线收发模块等的应用也越来越多，然而随着这些低功耗小型终端设备的增多另一个头痛的问题也会随之暴露出来——那就是针对这些低功耗小型终端设备的供电问题，目前基于RS485通信的低功耗小型终端设备都需要单独的引进电源供电，这会带来如下问题：
1.需要单独的两条电源线，增加了成本和工程布线难度。
2.需要在智能终端设备做电源接口及相关变换电路，提高了产品成本并加大了小型设备的体积。
3.过多的线缆给用户和工程维护人员带来极大的不便。
据资料收集表明目前还没有一种能有效解决上述问题的办法。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提出一种含有供电模块的RS485总线系统，实现了针对低功耗小型终端设备采用两根线缆完成供电和传输信号的功能。
本发明含有供电模块的RS485总线系统，包括与所述RS485的两条差分信号线依次联接的RS485收发电路和终端设备，还包括电源变换电路，其分别与所述RS485的两条差分信号线、RS485收发电路和低功率小型终端设备联接，该电源变换电路包括依次联接的整流电路、输入滤波电路、电压调节电路和输出滤波电路，该电源变换电路用于从所述所述RS485的两条差分信号线上获取电压并给所述RS485收发电路和终端设备供电。
所述整流电路可以是全桥整流电路或单个二极管的半波整流电路。
所述电源变换电路是可满足输入和输出电压需求的电荷泵IC。
优选的，所述含有供电模块的RS485总线系统还包括储能元件，所述储能元件并联联接在所述输出滤波电路的输出端之间。
再优选的，所述含有供电模块的RS485总线系统还包括二极管，所述二极管串联联接在所述滤波电容和输出端之间，用于防止所述储能元件的电能反向流失。
再优选的，所述输入滤波电路和电压调节电路的节点还通过串联联接的第一组分压电阻接地，所述输出滤波电路和所述电压调节电路的节点还通过串联联接的第二组分压电阻接地。
本发明提出的RS485总线供电电路，通过所述电压变换电路从RS485总线的差分信号线获取电压给终端设备供电，从而解决了RS485的低功耗小型终端设备采用单独供电所带来的不便问题，如有效减小了设备体积、降低了成本，并且减小了工程布线的难度，极大方便了工程维护工作等，且在所取电压范围内而不会对RS485总线系统或驱动信号造成影响或者其影响可以忽略不计。故可广泛应用于基于RS485的低功耗小型终端设备中，如小型传感器及无线收发模块等。
附图说明
图1是本发明含有供电模块的RS485总线系统示意图。
图2图1中供电模块的电路方框图。
图3是本发明实施例一的电路图。
图4是本发明实施例二的电路图。
图5是本发明实施例三的电路图。
具体实施方式
以下对照附图并结合实施例对本发明做进一步具体说明。
如图1是本发明含有供电模块的485总线系统示意图，RS485两差分信号线通过电源变换电路变换成系统所需要的电源给RS485收发器及后面的小型传感及无线收发电路供电。
如图2所示，是本发明图1中供电模块的电路方框图，其包括依次联接的整流电路201、输入滤波电路202、电压调节电路203和输出滤波电路204，所述差分信号经整流电路201和输入滤波电路202整流滤波后输送至所述电压调节电路203，被变换成终端所需电源后再输送至输出滤波电路204。
实施例一
如图3所示，是本发明实施例一的电路图，其整流电路201是全桥整流电路，电压调节电路203是电压调节器MAX8569A，其输入滤波电路202包括并联联接的电容C1、C2和C3，所述输入滤波电路202和电压调节电路203的节点还通过串联联接的第一组分压电阻R1和R3接地，其输出滤波电路204包括一组并联联接的输出滤波电容C4和C5，其和输出滤波电路204的节点还通过串联联接的第二组分压电阻R2和R4接地。所述电压调节器MAX8569A的1脚与所述第一组分压电阻R1和R3的节点联接，并通过电容C7接地，2脚与所述输入滤波电路202联接，3脚接地，4脚通过电感L1与所述滤波电路联接，5脚通过所述第二组分压电阻R2和R4接地并与所述输出电路的输出端VDD联接，6脚与所述第二组分压电阻R2和R4的节点联接。
该实施例还包括二极管D2和存储电容C6，该二极管D2串联联接在所述并联联接的输出滤波电容C4、C5和输出端VDD之间，该存储电容C6联接在所述输出滤波电路204的输出端之间。
该电路同样适合于5V电源供电的设备，但电路的参数特别是分压电阻R2、R4的参数值需要重新计算，另外RS485的驱动芯片也要换成5V的型号。
存储电容的容值大小可以根据实际充电时间和设备瞬间所需最大放电量进行优化，常用的有1F、0.22F、0.47F和0.1F。
电压调节器可根据实际需求采用其他型号的电荷泵IC，如MAX8569B，其适用于输入电压是1.5V-3V而输出电压为固定的3.3V。
输出和输入的滤波电容和电感的值及数量也可以根据实际需求情况进行调整，如滤波电容可在0.1μF，0.47μF，10μF，1μF，22μF，33μF，47μF等中选择一个或多个的组合使用，电感值也可以在10μF附近做小范围调整。
其具体工作原理是：当RS485两差分信号线在空闲时，由于RS485总线上有上拉电阻其差分输出电压在2.4V左右，当工作时高电位在2V左右，低电平输出电压在-2V左右，因此不论工作与否差分输出电压的绝对值都是在2V左右，驱动电流在2V时为40mA，此差分电压经过全桥整流滤波后再通过MAX8569A电压调整器变换成终端设备所需的电源VDD，为了保持通信过程的电压稳定，在输出端并了一个1F的存储电容C6，另外串了一个二极管D2防止电容存储的电能反向流失，理论终端设备的平均功耗应小于80mW，但由于RS485工作传输时间远小于空闲时间且后级输出有大的存储电容C6的存在，所以在短时间内其瞬时功率是可以超出80mW的。MAX8569A的反馈的电压Vfb值是1.23V，因而分压电阻R2、R4可根据VDD输出需求作出相应调整。
实施例二
如图4所示，其与实施例一的区别是：所述含有供电模块的RS485总线系统的输出滤波电路输出端之间还通过二极管D3并联一个可充电电池BT1，其电压根据RS485总线系统的需求可以是3.3V或5V等。
实施例三
如图5所示，其与实施例一的区别是：用可充电电池BT1替换所述存储电容C6，其电压根据RS485总线系统的需求可以是3.3V或5V等。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种含有供电模块的RS485总线系统，包括与所述RS485的两条差分信号线依次联接的RS485收发电路(102)和终端设备(103)，其特征是：
还包括电源变换电路(101)，其分别与所述RS485总线系统的差分信号线、RS485收发电路(102)和终端设备(103)联接；
所述电源变换电路(101)包括依次联接的整流电路(201)、输入滤波电路(202)、电压调节电路(203)和输出滤波电路(204)，该电源变换电路(101)用于从所述RS485的差分信号线上获取电压并给所述RS485收发电路(102)和终端设备(103)供电。
2.如权利要求1所述的含有供电模块的RS485总线系统，其特征是：还包括并联联接在所述输出滤波电路(204)输出端之间的储能元件。
3.如权利要求2所述的含有供电模块的RS485总线系统，其特征是：还包括并联联接在所述输出滤波电路(204)一个输出端的二极管(D2)，用于防止所述储能元件的电能反向流失。
4.如权利要求2或3所述的含有供电模块的RS485总线系统，其特征是：所述并联联接在输出滤波电路(204)输出端的储能元件是存储电容(C6)。
5.如权利要求4所述的含有供电模块的RS485总线系统，其特征是：所述存储电容(C6)的值是0.1F-1F。
6.如权利要求2或3所述的含有供电模块的RS485总线系统，其特征是：所述并联联接在滤波输出电路(204)输出端的储能元件是充电电池(BT1)。
7.如权利要求6所述的含有供电模块的RS485总线系统，其特征是：所述充电电池(BT1)的电压是3.3V-5V。
8.如权利要求2或3所述的含有供电模块的RS485总线系统，其特征是：所述并联联接在输出滤波电路(204)输出端的储能元件是存储电容(C6)和充电电池(BT1)的串联组合。
9.如权利要求8所述的含有供电模块的RS485总线系统，其特征是：所述存储电容(C6)的值是0.1F-1F，所述充电电池(BT1)的电压是3.3V-5V。
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