CN113157038A - 一种动态恒流电路及其应用的通讯装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种动态恒流电路及其应用的通讯装置，涉及通讯恒流电路的技术领域。包括电阻R1的一端与电解电容C1的正极连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的基极与三极管Q2的发射极连接，三极管Q1的集电极与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的基极与电解电容C1的负极连接，电阻R2的一端与三极管Q2的集电极连接，电阻R2的另一端与电解电容C1的负极连接；电解电容C2的一端与电解电容C1的负极连接，电解电容C2的另一端接地。其能够在保证电路得到恒流电源的情况下，降低成本。另外对于在其应用的通讯装置上，其能够在降低成本的情况下，依旧能长期稳定的工作。

Description

一种动态恒流电路及其应用的通讯装置

技术领域

本发明涉及通讯恒流电路的技术领域，具体而言，涉及一种动态恒流电路及其应用的通讯装置。

背景技术

现代生活中，电力的使用已经和人类的生活息息相关，而电路的运用也随着人们的生活质量的提高而快速提高，其中对于现有技术中电路的恒流运用也日益增加，特别是供电、通讯、模拟语音等领域都有较大运用。但现有技术中虽然已经达到了能够进行恒流的运行的目的，但是其成本较高，不利于大规模使用，由此阻碍的其普及，故需要一种稳定且价格低廉的恒流电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态恒流电路，其能够在保证电路得到恒流电源的情况下，降低成本。

本发明的另一目的在于提供一种通讯装置，其能够在降低成本的情况下，依旧能长期稳定的工作。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种动态恒流电路，其包括电阻R1、电阻R2、三极管Q1、三极管Q2、电解电容C1和电解电容C2，电阻R1的一端与电解电容C1的正极连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的基极与三极管Q2的发射极连接，三极管Q1的集电极与三极管 Q2的集电极连接，三极管Q2的基极与电解电容C1的负极连接，电阻R2的一端与三极管Q2的集电极连接，电阻R2的另一端与电解电容C1的负极连接；电解电容C2的一端与电解电容C1的负极连接，电解电容C2的另一端接地。

在本发明的一些实施例中，三极管Q1的型号为TIP32C。

在本发明的一些实施例中，三极管Q2的型号为B766A。

第二方面，本申请实施例提供一种通讯装置，其包括电压调节装置、保护装置、通讯器和如权利要求1的动态恒流电路；电压调节装置的输出端与电阻R1、电解电容C1的公共端连接，保护装置的输入端与三极管Q1 的集电极连接，保护装置的输出端与通讯器的输入端连接。

在本发明的一些实施例中，电压调节装置采用自耦变压器。

在本发明的一些实施例中，保护装置采用自恢复电阻丝。

在本发明的一些实施例中，通讯器包括分别与保护装置输出端连接的语音收发装置、通讯控制装置和分机系统。

在本发明的一些实施例中，语音收发装置包括话筒、处理器和扬声器；处理器的输入端与保护装置的输出端连接，处理器的输出端分别与话筒、扬声器连接。

在本发明的一些实施例中，通讯控制装置采用PLC可编程逻辑控制器。

在本发明的一些实施例中，分机系统包括与保护装置连接的总线保护器以及与总线保护器连接的多个分机。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

一种动态恒流电路，其包括电阻R1、电阻R2、三极管Q1、三极管Q2、电解电容C1和电解电容C2，电阻R1的一端与电解电容C1的正极连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的基极与三极管Q2 的发射极连接，三极管Q1的集电极与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2 的基极与电解电容C1的负极连接，电阻R2的一端与三极管Q2的集电极连接，电阻R2的另一端与电解电容C1的负极连接；电解电容C2的一端与电解电容C1的负极连接，电解电容C2的另一端接地。

在本发明的一些实施例中，本设计中的动态恒流电路，可应用于长距离、具有供电、通讯、模拟语音多功能的二总线的关键组成电路，被设计在集散系统主机系统。应用此电路技术，在实现主机系统通过输出端对分机系统的稳定供电的同时，又不衰减输出端上的高频数字信号波形，使通讯和供电完美融合，采用脉动电流控制输出端电压技术，保证了输出端的数据长距离传输。在本实施例中，三极管Q1和三极管Q2为PNP型三极管， Vin为直流电源输入电压，V_Q1E为三极管Q1的发射极电压，V_Q1BE为三极管 Q1的基极和发射级间电压，V_Q2BE为Q2的基极和发射级间电压，V_Q2B为Q2 的基极电压，V_OUT为输出端电压，在设备开机的初始阶段，电源给电解电容C1、C2充电，充电完成后，VQ2B电压如下：

V_Q2B＝(Vin-V_Q1E)+V_Q1BE+V_Q2BE≈I_OUT*R1+1.2

当输出端上没有数据时，允许输出端上的负载设备在较大范围内变化，但系统运行时，负载是相对稳定的，此时由于Vin＞V_OUT，电流会通过电阻R1、三极管Q1的EB结、三极管Q2的EB结和电阻R2，给三极管Q2和三极管Q1分别提供基极电流I_Q2B和I_Q1B，由此输出电流I_OUT会根据负载设备的总电流需求，逼近一个稳定值或恒流值，即输出电流I_OUT的直流分量：(其中β_Q1为三极管Q1的电流放大系数，β_Q2为三极管Q2的电流放大系数。)

I_OUT≈I_Q1C＝I_Q1B*β_Q1＝I_Q2B*β_Q1*β_Q2

当输出端上有数据脉冲时，因发送电路发送数据脉冲是采用拉低总线增加总线电流的方式，每个低电平都造成输出端电流I_OUT的突然增大，通过电阻R1的作用，使V_Q1E电压也随之同步降低，由于V_Q2B在较大容量的电解电容C1、C2的作用下相对稳定，造成V_Q1BE和V_Q2BE的突然减小，其公式如下：

V_Q1E＝(V_Q1BE+V_Q2BE)+V_Q2B

根据三极管特性，Q1、Q2相对于总线来说，等效于电流阻抗突然增大， VOUT因此突然降低，数据传送完毕，又恢复初始的输出端电流I_OUT直流分量值。由此达到恒流的目的，且因为本实施采用的电子元器件数量极少，均为市场上常见的标准元器件，由此降低成本。

一种通讯装置，包括电压调节装置、保护装置、通讯器和如权利要求1 的动态恒流电路；电压调节装置的输出端与电阻R1、电解电容C1的公共端连接，保护装置的输入端与三极管Q1的集电极连接，保护装置的输出端与通讯器的输入端连接。

在本发明的一些实施例中，通讯装置作为人们现代生活中不可缺少的设备，对其稳定性也具有较高的要求，故本实施例的通讯装置采用由动态恒流电路提供的恒流电源。其有益效果在于，恒流电源具有响应速度快，恒流精度高、能长期稳定工作，适合各种性质负载(阻性、感性、容性) 等优点。对通讯装置需要设定额定电流、动作电流、短路保护电流都能起到良好的促进作用，提高了实用性。并且设置保护装置的目的在于保护通讯装置内的电路安全，从而提高安全性。而设置电压调节装置的目的在于适配更多电压的通讯装置需求，由此提高了适配性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明中一种动态恒流电路的电路原理图；

图2为本发明中一种通讯装置的结构框图。

图标：1、电压调节装置；2、动态恒流电路；3、保护装置；4、通讯器；41、语音收发装置；42、分机系统；43、通讯控制装置。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

实施例1

请参照图1，图1所示为本实施例提供一种动态恒流电路，其包括电阻 R1、电阻R2、三极管Q1、三极管Q2、电解电容C1和电解电容C2，电阻R1 的一端与电解电容C1的正极连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的基极与三极管Q2的发射极连接，三极管Q1的集电极与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的基极与电解电容C1的负极连接，电阻R2的一端与三极管Q2的集电极连接，电阻R2的另一端与电解电容C1 的负极连接；电解电容C2的一端与电解电容C1的负极连接，电解电容C2 的另一端接地。

在本发明的一些实施例中，本设计中的动态恒流电路2，可应用于长距离、具有供电、通讯、模拟语音多功能的二总线的关键组成电路，被设计在集散系统主机系统。应用此电路技术，在实现主机系统通过输出端对分机系统42的稳定供电的同时，又不衰减输出端上的高频数字信号波形，使通讯和供电完美融合，采用脉动电流控制输出端电压技术，保证了输出端的数据长距离传输。在本实施例中，三极管Q1和三极管Q2为PNP型三极管，Vin为直流电源输入电压，V_Q1E为三极管Q1的发射极电压，V_Q1BE为三极管Q1的基极和发射级间电压，V_Q2BE为Q2的基极和发射级间电压，V_Q2B为 Q2的基极电压，V_OUT为输出端电压，在设备开机的初始阶段，电源给电解电容C1、C2充电，充电完成后，VQ2B电压如下：

V_Q2B＝(Vin-V_Q1E)+V_Q1BE+V_Q2BE≈V_OUT*R1+1.2

当输出端上没有数据时，允许输出端上的负载设备在较大范围内变化，但系统运行时，负载是相对稳定的，此时由于Vin＞V_OUT，电流会通过电阻 R1、三极管Q1的EB结、三极管Q2的EB结和电阻R2，给三极管Q2和三极管Q1分别提供基极电流I_Q2B和I_QB1，由此输出电流I_OUT会根据负载设备的总电流需求，逼近一个稳定值或恒流值，即输出电流I_OUT的直流分量：(其中β_Q1为三极管Q1的电流放大系数，β_Q2为三极管Q2的电流放大系数。)

I_OUT≈I_QC1＝I_QB1*β_Q1＝I_QB2*β_Q1*β_Q2

当输出端上有数据脉冲时，因发送电路发送数据脉冲是采用拉低总线增加总线电流的方式，每个低电平都造成输出端电流I_OUT的突然增大，通过电阻R1的作用，使V_Q1E电压也随之同步降低，由于V_Q2B在较大容量的电解电容C1、C2的作用下相对稳定，造成V_Q1BE和V_Q2BE的突然减小，其公式如下：

V_Q1E＝(V_Q1BE+V_Q2BE)+V_Q2B

根据三极管特性，Q1、Q2相对于总线来说，等效于电流阻抗突然增大， VOUT因此突然降低，数据传送完毕，又恢复初始的输出端电流I_OUT直流分量值。由此达到恒流的目的，且因为本实施采用的电子元器件数量极少，均为市场上常见的标准元器件，由此降低成本。

在本发明的一些实施例中，三极管Q1的型号为TIP32C。

在本发明的一些实施例中，对于动态恒流电路2来说，电信号的放大有利于信号的传输，故本实施例采用达林顿三极管TIP32C，其本质为将两个三极管按照电流流向复合的接在一起，它比普通的三极管的好处就是放大倍数高，具体放大倍数等于两个三极管的放大倍数乘积，由此提高了传输的稳定性。

在本发明的一些实施例中，三极管Q2的型号为B766A。

在本发明的一些实施例中，因为发送电路发送数据脉冲是采用拉低总线增加总线电流的方式，每个低电平都造成输出端电流I_OUT的突然增大，通过电阻R1的作用，使V_Q1E电压也随之同步降低，由于V_Q2B在较大容量的电解电容C1、C2的作用下相对稳定，造成V_Q1BE和V_Q2BE的突然减小；故为了达到上述效果，本实施例三极管Q2的型号采用贴片三极管B766A，当贴片三极管的基极上加一个微小的电流时，在贴片三极管集电极上可以得到一个是注入电流β(电流放大系数)倍的电流，即贴片三极管的集电极电流。并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，从而使得贴片三极管达到放大作用。

实施例2

请参照图2，为本实施例提供一种通讯装置，包括电压调节装置1、保护装置3、通讯器4和如权利要求1的动态恒流电路2；电压调节装置1的输出端与电阻R1、电解电容C1的公共端连接，保护装置3的输入端与三极管Q1的集电极连接，保护装置3的输出端与通讯器4的输入端连接。

在本发明的一些实施例中，通讯装置作为人们现代生活中不可缺少的设备，对其稳定性也具有较高的要求，故本实施例的通讯装置采用由动态恒流电路2提供的恒流电源。其有益效果在于，恒流电源具有响应速度快，恒流精度高、能长期稳定工作，适合各种性质负载(阻性、感性、容性) 等优点。对通讯装置需要设定额定电流、动作电流、短路保护电流都能起到良好的促进作用，提高了实用性。并且设置保护装置3的目的在于保护通讯装置内的电路安全，从而提高安全性。而设置电压调节装置1的目的在于适配更多电压的通讯装置需求，由此提高了适配性。

在本发明的一些实施例中，电压调节装置1采用自耦变压器。

在本发明的一些实施例中，由于不同城市中通讯装置的承载需求不同，故通讯装置需要的电压源也不同，由此本实施例采用自耦变压器，且其优选可调压式自耦变压器，其有益效果在于，对于不同的需求可以进行更好地适配，使得生产厂家可以进行标准化生产，从而使得成本降低，且适配范围更广。

在本发明的一些实施例中，保护装置3采用自恢复电阻丝。

在本发明的一些实施例中，电路运行过程中，最常遇见的问题便是过热和过流，电路过热会导致电路元器件工作温度较高，使得元器件老化加速，使用寿命变短，而电路过流则机一引发火灾。故为了解决上述问题，本实施好了采用自恢复电阻丝作为保护装置3，从而提高了安全性。

请参照图2，在本发明的一些实施例中，通讯器4包括分别与保护装置 3输出端连接的语音收发装置41、通讯控制装置43和分机系统42。

在本发明的一些实施例中，通讯器4的多功能可以使得其使用更为便捷，故设置语音收发装置41进行模拟语音，在通讯控制装置43的处理下使得其可以利用声音进行操控，提高了便捷性。另外设置分机系统42，从而提高使用人数，使得更多人进行使用，提高了实用性。

在本发明的一些实施例中，语音收发装置41包括话筒、处理器和扬声器；处理器的输入端与保护装置3的输出端连接，处理器的输出端分别与话筒、扬声器连接。

在本发明的一些实施例中，话筒用于采集操控者的语音信号，扬声器则用于报告通讯装置的内部情况，而处理器采用cs8420芯片，cs8420芯片为一款立体声数字音频采样频率转换器芯片，它带有AES3型和串行数字音频输入，AES3型和串行数字音频输出，以及通过一个4线微控制器端口进行的综合控制。声道状态和用户数据集成在区块划分的缓存器上，使得读取、修改、书写过程更加简便易行。可以输入或输出24位、20位或16位的数字音频。输入数据可以完全与输出数据异步，同时输出数据可与以外部系统时钟同步。可实现AES3信号与I2S信号的相互转换。使得设计者在进行个性化定制时更为方便，提高了实用性。

在本发明的一些实施例中，通讯控制装置43采用PLC可编程逻辑控制器。

在本发明的一些实施例中，由于通讯装置的使用过程中对信号传达的精确度较高，以为一旦发生信号传输错误，通讯内容则会出现错误，导致信号无法送达。故本实施例的通讯控制装置43采用PLC可编程逻辑控制器具有可靠性高，抗干扰能力强的优点，从而增加其稳定性。

在本发明的一些实施例中，分机系统42包括与保护装置3连接的总线保护器以及与总线保护器连接的多个分机。

在本发明的一些实施例中，总线保护器采用短路保护器，其目的在于当数量较多的分机接入时，会使得整个电路中负载增大，从而使得电路温度升高，使得某些电子元器件损坏后发生短路，由此设置短路保护器，及时进行保护，以避免分机出现损坏，从而提高了安全性。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的电路和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动态恒流电路，其特征在于，包括电阻R1、电阻R2、三极管Q1、三极管Q2、电解电容C1和电解电容C2，所述电阻R1的一端与电解电容C1的正极连接，所述电阻R1的另一端与所述三极管Q1的发射极连接，所述三极管Q1的基极与所述三极管Q2的发射极连接，所述三极管Q1的集电极与所述三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极与所述电解电容C1的负极连接，所述电阻R2的一端与所述三极管Q2的集电极连接，所述电阻R2的另一端与所述电解电容C1的负极连接；所述电解电容C2的一端与所述电解电容C1的负极连接，所述电解电容C2的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的动态恒流电路，其特征在于，所述三极管Q1的型号为TIP32C。

3.根据权利要求1所述的动态恒流电路，其特征在于，所述三极管Q2的型号为B766A。

4.一种通讯装置，其特征在于，包括电压调节装置、保护装置、通讯器和如权利要求1所述的动态恒流电路；所述电压调节装置的输出端与所述电阻R1、电解电容C1的公共端连接，所述保护装置的输入端与所述三极管Q1的集电极连接，所述保护装置的输出端与所述通讯器的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的通讯装置，其特征在于，所述电压调节装置采用自耦变压器。

6.根据权利要求4所述的通讯装置，其特征在于，所述保护装置采用自恢复电阻丝。

7.根据权利要求4所述的通讯装置，其特征在于，所述通讯器包括分别与所述保护装置输出端连接的语音收发装置、通讯控制装置和分机系统。

8.根据权利要求7所述的通讯装置，其特征在于，所述语音收发装置包括话筒、处理器和扬声器；所述处理器的输入端与所述保护装置的输出端连接，所述处理器的输出端分别与所述话筒、所述扬声器连接。

9.根据权利要求7所述的通讯装置，其特征在于，所述通讯控制装置采用PLC可编程逻辑控制器。

10.根据权利要求7所述的通讯装置，其特征在于，所述分机系统包括与所述保护装置连接的总线保护器以及与所述总线保护器连接的多个分机。

Images