CN202617142U

CN202617142U - 一种串行总线通信网络的集中供电装置

Info

Publication number: CN202617142U
Application number: CN 201220260973
Authority: CN
Inventors: 王远春; 陈毅城
Original assignee: Xiamen Leelen Technology Co Ltd
Current assignee: Xiamen Leelen Technology Co Ltd
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2022-06-05

Abstract

本实用新型公开一种串行总线通信网络的集中供电装置，包括总线隔离器、总线电源以及取电电路，该总线隔离器设置在两线总线上并区隔出不同的总线网段，以隔离不同网段间的电源并保持两线总线的数据通信；每一总线网段上都设置有一个具备稳压限流功能的总线电源，该总线电源与两线总线相连并为同一总线网段上的所有总线设备提供电源；该取电电路设置在两线总线与总线设备之间。与现有技术相比，本实用新型中总线设备的数据通信和供电均是通过两线总线完成，具有接线简单、成本低廉、易于施工和适应性强的功效；另外，通过设置总线隔离器可以隔离不同总线网段之间的电源，不仅确保了大量总线设备的同时使用，也避免了单台总线电源的超负荷运转。

Description

一种串行总线通信网络的集中供电装置

技术领域

本实用新型涉及串行总线通信网络领域，更具体的说涉及一种串行总线通信网络的集中供电装置，其可以在两线总线上实现数据与电源同时传输。

背景技术

在很多的数据采集及控制系统里都会使用到串行总线，其用于连接各个设备以实现数据通信功能。目前大多数情况下连接总线的设备都需要额外的电源供应，即在通信系统的搭建中，除了要铺设数据通信线缆，还需要铺设电源线缆或者配置专门的电源适配器。这样使得整个系统线缆较多，接线复杂，成本也比较高昂；特别是在一些特殊场合，譬如受到安装位置的限制、体积的限制或者线缆的限制，可能无法单独配置电源，这样就需要一个更为灵活有效的供电方式来解决这些问题。

随着半导体制造工艺的进步，人们可选用更多的低功耗芯片来设计电路，数据采集控制系统的模块也越来越省电，这为集中供电创造了一个有利的技术条件，使得减少传输线缆变得可行。使用一根数据线与一根公共地线实现数据通信和电源传输的功能，不仅可以避免复杂的接线方式，还可以节约线材，简化设备安装过程，使得多点数据采集与监控现场应用变得更加简洁可靠。

鉴于以上分析，本发明人在串行总线通信网络中应用了数据与电源同时传输的集中供电技术，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种串行总线通信网络的集中供电装置，其仅需要使用两线总线就能实现数据通信和设备供电的功能，从而具有接线简单、成本低廉、易于施工和适应性强的功效。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种串行总线通信网络的集中供电装置，其中，包括总线隔离器、总线电源以及取电电路，该总线隔离器设置在两线总线上并区隔出不同的总线网段，以隔离不同网段间的电源并保持两线总线的数据通信；每一总线网段上都设置有一个具备稳压限流功能的总线电源，该总线电源与两线总线相连并为同一总线网段上的所有总线设备提供电源；该取电电路设置在两线总线与总线设备之间。

进一步，该总线电源包括变压器、整流滤波电路、稳压电路和限流电路，该变压器的输入端与市电输入相连，该整流滤波电路、稳压电路和限流电路则依次与变压器的输出端相连并分别对电源进行整流滤波、稳压和限流，该限流电路的输出端与两线总线相连。

进一步，该总线隔离器包括第一总线数据收发器、数据缓冲控制器和第二总线数据收发器，该第一总线数据收发器和第二总线数据收发器分别与不同总线网段相连，该数据缓冲控制器设置在第一总线数据收发器和第二总线数据收发器之间。

进一步，该取电电路包括限流与隔离电路、储能滤波电路和稳压电路，该限流与隔离电路的输入端与两线总线相连，该储能滤波电路则设置在限流与隔离电路和稳压电路之间并在两线总线为高电平时存储电能；该稳压电路的输出端则与总线设备相连。

进一步，该取电电路内置在总线设备中。

进一步，该两线总线为一根数据线和一根公共地线。

进一步，该两线总线上的通信发送器采用开漏输出模式。

采用上述结构后，本实用新型涉及的集中供电装置，该总线电源可以通过两线总线而与总线网段中的取电电路相连，由于该取电电路设置在两线总线与总线设备之间，故能实现直接为总线设备集中供电。如此与现有技术相比，本实用新型中总线设备的数据通信和供电均是通过两线总线完成，从而具有接线简单、成本低廉、易于施工和适应性强的功效；另外，通过设置总线隔离器，可以隔离不同总线网段之间的电源，即不仅确保了大量总线设备的同时使用，也避免了单台总线电源的超负荷运转。

附图说明

图1为串行总线网络数据与电源同时传输的集中供电装置示意框图；

图2为本实用新型中总线电源的原理框图；

图3为本实用新型中总线隔离器的原理框图；

图4为本实用新型中总线设备中取电电路的原理框图；

图5为本实用新型的一种总线电源电路原理图；

图6为本实用新型的一种总线隔离器电路原理图。

图中：

集中供电装置 100

总线隔离器 1 第一总线数据收发器 11

数据缓冲控制器 12 第二总线数据收发器 13

总线电源 2 变压器 21

整流滤波电路 22 稳压电路 23

限流电路 24 取电电路 3

限流与隔离电路 31 储能滤波电路 32

稳压电路 33

总线设备 200。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例和部分应用电路原理图来对本实用新型进行详细阐述。

如图1所示，本实用新型涉及的一种串行总线通信网络的集中供电装置100，包括总线隔离器1、总线电源2以及取电电路3，其中：

该总线隔离器1设置在两线总线上，从而在两线总线上区隔出不同的总线网段，从而起到隔离不同网段间的电源并同时保持两线总线数据通信的功效，该两线总线具体是指一根数据线和一根公共地线。

每一总线网段上都设置有一个总线电源2，该总线电源2具备稳压限流功能，该总线电源2与两线总线相连，并为同一总线网段上的所有总线设备200提供电源；该取电电路3设置在两线总线与总线设备200之间，在本实施例中，该取电电路3内置在总线设备200中，该总线设备200上的数据收发器均采用无源结构。

该两线总线上的逻辑高电平由总线电源2提供，高电平期间总线电源2向负载供电，如此达到电源与数据混合传送的目的；同时总线设备200在总线数据流的高电平期间获取电能并存储，从而在低电平期间能给总线设备200供电，进而使得总线设备200的数据接收器可以照常接收总线总局，如此达到电源与数据的分离。

由于两线总线上的低电平输出会将总线电源2的输出拉低，使得总线电源2达至短路输出电流，所以总线电源2必须对最大电流加以限制，以防损坏总线设备200的数据发送器，作为该具有限流稳压功能的总线电源2一种具体实施例，如图2所示，该总线电源2包括变压器21、整流滤波电路22、稳压电路23和限流电路24，该变压器21的输入端与市电输入相连，该整流滤波电路22、稳压电路23和限流电路24则依次与变压器21的输出端相连并分别对电源进行整流滤波、稳压和限流，该限流电路24的输出端与两线总线相连。一个实际应用的总线电源电路原理图如图5所示。

为了解决负载不平衡导致总线电源2出现过载的可能，设置了前述的总线隔离器1，其设置在不同总线网段之间，该总线隔离器1的两端电流不能流通，但是可以保持两个端口之间的数据直通，隔离器的原理框图如图3所示，该总线隔离器1包括第一总线数据收发器11、数据缓冲控制器12和第二总线数据收发器13，该第一总线数据收发器11和第二总线数据收发器13分别与不同总线网段相连，该数据缓冲控制器12设置在第一总线数据收发器11和第二总线数据收发器13之间。一个实际应用的总线隔离器电路原理图如图6所示。

更具体地，由于数据线上传输着电源和通信数据，为了让取电电路3能够获取足够的电源能量以供低电平时使用，该数据线的高电平选择较高的电压，即15V左右。作为该取电电路3的一种具体实施方式，如图4所示，其内置在总线设备200中，并且包括限流与隔离电路31、储能滤波电路32和稳压电路33，该限流与隔离电路31的输入端与两线总线相连，该储能滤波电路32则设置在限流与隔离电路31和稳压电路33之间，并在两线总线为高电平时存储电能，该稳压电路33的输出端则与总线设备200相连；

在两线总线的高电平期间从两线总线上获取电压向储能滤波电路32中的储能电容充电，同时限流与隔离电路31中的限流模块保证获取的电流在总线电源2的额定电流范围之内，储能电容获取接近于总线的高电平电压。在两线总线处于低电平期间，由于单向导电的隔离电路作用，储能电容不会向两线总线上放电而破坏两线总线的状态，储能电容的储电继续向后级电路提供电能，此时储能电容也可以兼起到平滑滤波的作用，经过稳压电路33，最终取电电路3给总线设备200提供一个稳定的工作电源电压。如此，在传输的过程中，高电平不仅代表着数据的逻辑1，也是电源供电的峰值电压，对于取电电路3来说，则是接收到一种连续的脉冲电能，并由其中的储能滤波电路32进行存储，并最终达到给总线设备200提供5-12V工作电源电压的目的。

综上所述，本实用新型涉及的集中供电装置100，其通过总线电源2、总线设备200中的取电电路3以及总线隔离器1，从而实现了两线串行总线通信网络的集中供电；对于总线设备200的数据收发器而言，高电平即为电源电压，低电平实际上是开漏输出的驱动级将总线电位拉低，即通信发送器采用开漏输出模式，此时总线电源2限流电路24的限流作用则保证了总线设备200数据驱动器的开漏输出级工作在安全电流范围之内，此时总线呈现低电平传输状态。

与现有技术相比，本实用新型中总线设备200的数据通信和供电均是通过两线总线完成，从而具有接线简单、成本低廉、易于施工和适应性强的功效；另外，通过设置总线隔离器1，可以隔离不同总线网段之间的电源，即不仅确保了大量总线设备200的同时使用，也避免了单台总线电源2的超负荷运转。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims

1.一种串行总线通信网络的集中供电装置，其特征在于，包括总线隔离器、总线电源以及取电电路，该总线隔离器设置在两线总线上并区隔出不同的总线网段，以隔离不同网段间的电源并保持两线总线的数据通信；每一总线网段上都设置有一个具备稳压限流功能的总线电源，该总线电源与两线总线相连并为同一总线网段上的所有总线设备提供电源；该取电电路设置在两线总线与总线设备之间。

2.如权利要求1所述的一种串行总线通信网络的集中供电装置，其特征在于，该总线电源包括变压器、整流滤波电路、稳压电路和限流电路，该变压器的输入端与市电输入相连，该整流滤波电路、稳压电路和限流电路则依次与变压器的输出端相连并分别对电源进行整流滤波、稳压和限流，该限流电路的输出端与两线总线相连。

3.如权利要求1所述的一种串行总线通信网络的集中供电装置，其特征在于，该总线隔离器包括第一总线数据收发器、数据缓冲控制器和第二总线数据收发器，该第一总线数据收发器和第二总线数据收发器分别与不同总线网段相连，该数据缓冲控制器设置在第一总线数据收发器和第二总线数据收发器之间。

4.如权利要求1所述的一种串行总线通信网络的集中供电装置，其特征在于，该取电电路包括限流与隔离电路、储能滤波电路和稳压电路，该限流与隔离电路的输入端与两线总线相连，该储能滤波电路则设置在限流与隔离电路和稳压电路之间并在两线总线为高电平时存储电能；该稳压电路的输出端则与总线设备相连。

5.如权利要求1或4所述的一种串行总线通信网络的集中供电装置，其特征在于，该取电电路内置在总线设备中。

6.如权利要求1所述的一种串行总线通信网络的集中供电装置，其特征在于，该两线总线为一根数据线和一根公共地线。

7.如权利要求1所述的一种串行总线通信网络的集中供电装置，其特征在于，该两线总线上的通信发送器采用开漏输出模式。