CN204189163U - 一种基于i2c总线的从机供电电路和装置 - Google Patents
一种基于i2c总线的从机供电电路和装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于I2C总线的从机供电电路和装置，利用12C总线来搭建供电电路，从时钟信号线中捕获电源信号，经过去耦和滤波后，获得稳定的电源电压，以实现对I2C器件供电。一方面，不需要设计单独的供电线路对I2C器件供电，即可完成对I2C器件的数据读写操作，实现通讯功能，减少了对线路资源的占用，简化了线路设计；另一方面，也不需要选取使用特殊的供电器件，降低了产品成本的同时，也降低了电路功耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及微电子通信领域，尤其涉及一种基于I2C总线的从机供电电路和装置。
背景技术
I2C(Inter－Integrated Circuit，内置集成电路)总线是一种两线式串行总线，主要用于连接微控制器及其外围设备，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点，被广泛应用于微电子通信控制领域。目前，常用的通过I2C总线进行读写数据的电路结构如图1所示，主机和从机(即I2C器件)之间除了通过I2C总线(即时钟信号线CLOCK-SCL和数据信号线DATA-SDA)和共地线GND-GND连接外，还需要连接供电线路VDD-VCC，以单独的给I2C器件供电，才能完成通讯功能。此外，在连接供电线路的同时，还需要加入合适的供电器件，如图1所示电路中的通过低压差线性稳压器LDO(Low Drop-Out)。进一步地，在具体操作时还需要根据所选取的低压差线性稳压器LDO进行匹配电路设计，如图2所示电路中，需要选择适合的电容C11、电容C12和电容C13，并进行相应的电路连接。
综上所述，现有的I2C总线，一方面，需要单独给I2C器件供电，需要单独的线路支持，需要时钟信号线、数据信号线、共地线以及供电线路，至少四条连接线路连接到I2C器件，才能完成数据读写，占用线路资源，线路布放的难度较大；另一方面，需要选取合适的电压、电流参数的供电器件，进行匹配电路设计，电路设计复杂，产品的成本较高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的问题是，提供一种基于I2C总线的从机供电电路和装置，实现从I2C总线上获取电源，从机和主机之间无需单独的供电线路连接，简化电路设计，同时降低产品成本。
一方面，本实用新型实施例提供的一种基于I2C总线的从机供电电路，设置在主机与从机之间，所述I2C总线包括时钟信号线和数据信号线；所述电路包括：电阻(R8)、滤波电容(C1)、去耦电容(C2)、去耦电容(C3)、导通回路和共地线；
所述电阻(R8)的第一端与所述从机的电源输入端(VCC)连接，所述电阻(R8)的第二端通过所述导通回路与所述时钟信号线连接；
所述滤波电容(C1)的第一端与所述共地线连接，所述滤波电容(C1)的第二端与所述电阻(R8)的第一端连接；
所述去耦电容(C2)的第一端与所述共地线连接，所述去耦电容(C2)的第二端与所述电阻(R8)的第二端连接；
所述去耦电容(C3)与所述滤波电容(C1)并联。
优选地，所述导通回路包括二极管(D1)；
所述二极管(D1)的正极与所述时钟信号线连接，所述二极管(D1)的负极与所述电阻(R8)的第二端连接。
优选地，所述导通回路包括电阻(R7)、电阻(R9)、三极管(Q1)和三极管(Q2)；其中，所述三极管(Q1)为PNP型三极管，所述三极管(Q2)为NPN型三极管；
所述三极管(Q1)的集电极与所述电阻(R8)的第二端连接，所述三极管(Q1)的发射极与所述时钟信号线连接，所述三极管(Q1)的基极通过所述电阻(R7)与所述三极管(Q2)的集电极连接；
所述三极管(Q2)的基极通过所述电阻(R9)与所述时钟信号线连接，所述三极管(Q2)的发射极与所述共地线连接。
优选地，所述导通回路包括二极管(D1)、电阻(R7)、电阻(R9)、三极管(Q1)和三极管(Q2)；所述三极管(Q1)为PNP型三极管，所述三极管(Q2)为NPN型三极管；
所述二极管(D1)的正极与所述时钟信号线连接，所述二极管(D1)的负极与所述电阻(R8)的第二端连接；
所述三极管(Q1)的集电极与所述电阻(R8)的第二端连接，所述三极管(Q1)的发射极与所述时钟信号线连接，所述三极管(Q1)的基极通过所述电阻(R7)与所述三极管(Q2)的集电极连接；
所述三极管(Q2)的基极通过所述电阻(R9)与所述时钟信号线连接，所述三极管(Q2)的发射极与所述共地线连接。
优选地，所述从机供电电路还包括电阻(R10)；
所述电阻(R10)的第一端与所述数据信号线连接，所述电阻(R10)的第二端与所述电阻(R8)的第一端连接。
优选地，所述从机供电电路还包括上拉电阻(R1)、上拉电阻(R2)；
所述上拉电阻(R1)的第一端与所述数据信号线连接，所述上拉电阻(R1)的第二端与所述主机的电源电压端(VDD)连接；
所述上拉电阻(R2)的第一端与所述时钟信号线连接，所述上拉电阻(R2)的第二端与所述主机的电源电压端(VDD)连接。
另一方面，本实用新型实施例还提供了一种基于I2C总线的从机供电装置，所述装置包括主机、从机以及以上任一项所述的基于I2C总线的从机供电电路；
所述从机的时钟端口通过I2C总线的时钟信号线与所述主机的时钟端口连接；
所述从机的数据端口通过I2C总线的数据信号线与所述主机的数据端口连接；
所述从机的接地端通过共地线与所述主机的接地端连接；
所述从机的电源输入端(VCC)通过所述从机供电电路与所述时钟信号线连接。
优选地，所述主机为微控制器，所述从机为带电可擦可编程只读存储器。
优选地，所述主机为微控制器，所述从机为带温度感应的带电可擦可编程只读存储器。
优选地，所述主机为微控制器，所述从机为温度感应器件。
本实用新型提供的一种基于I2C总线的从机供电电路和装置，利用12C总线来搭建供电电路，通过导通回路从时钟信号线中捕获电源信号，经过去耦和滤波后，获得稳定的电源电压，以实现对I2C器件供电。与现有技术相比，本发明一方面，不需要设计单独的供电线路对I2C器件供电，即可完成对I2C器件的数据读写操作，实现通讯功能，减少了对线路资源的占用，简化了线路设计；另一方面，也不需要选取使用特殊的供电器件，降低了产品成本的同时，也降低了电路功耗。
附图说明
图1是现有技术提供的常用的I2C总线通讯电路的一般结构图；
图2是现有技术提供的常用的I2C总线通讯电路的一种具体电路图；
图3是本实用新型实施例一提供的基于I2C总线的从机供电电路的结构示意图；
图4是本实用新型实施例一提供的基于I2C总线的从机供电电路的一种电路图；
图5是本实用新型实施例一提供的基于I2C总线的从机供电电路的另一种电路图；
图6是本实用新型实施例一提供的基于I2C总线的从机供电电路的又一种电路图；
图7是本实用新型实施例一提供的基于I2C总线的从机供电电路的一种具体的电路图；
图8是本实用新型实施例二提供的基于I2C总线的从机供电装置的结构示意图；
图9是本实用新型实施例二提供的基于I2C总线的从机供电装置的一种装置结构图；
图10是本实用新型实施例二提供的基于I2C总线的从机供电装置的另一种装置结构图；
图11是本实用新型实施例二提供的基于I2C总线的从机供电装置的又一种装置结构图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步地详细描述。
实施例一
图3是本实用新型实施例一提供的基于I2C(Inter－Integrated Circuit，内置集成电路)总线的从机供电电路的结构示意图。
本实用新型提供的一种基于I2C总线的从机供电电路，设置在主机与从机之间，所述I2C总线包括时钟信号线102和数据信号线103，所述电路包括：电阻R8、滤波电容C1、去耦电容C2、去耦电容C3、导通回路100和共地线101。
所述共地线101接地(图3中未示出)。
所述电阻R8的第一端与所述从机的电源输入端VCC连接，所述电阻R8的第二端通过所述导通回路100与所述时钟信号线102连接。
所述滤波电容C1的第一端与所述共地线101连接，所述滤波电容C1的第二端与所述电阻R8的第一端连接。
所述去耦电容C2的第一端与所述共地线101连接，所述去耦电容C2的第二端与所述电阻R8的第二端连接。
所述去耦电容C3与所述滤波电容C1并联。
所述导通回路100从时钟信号线102获取电源电压，通过去耦电容C2、去耦电容C3去除高频信号的干扰，电阻R8和滤波电容C1构成滤波电路，降低噪声干扰，以获得稳定的电源电压。
此外，所述基于I2C总线的从机供电电路还包括电阻R10。
所述电阻R10的第一端与所述数据信号线103连接，所述电阻R10的第二端与所述电阻R8的第一端连接。所述电阻R10连接于所述从机的电源输入端和数据信号线103之间，减少数据信号的波动，起到稳定通讯的作用。
图4是本实用新型实施例一提供的基于I2C总线的从机供电电路的一种电路图。
如图4所示，在一种优选的实施方式当中，所述导通回路100包括二极管D1。
所述二极管D1的正极与所述时钟信号线102连接，所述二极管D1的负极与所述电阻R8的第二端连接。
由于二极管对信号的延迟作用较小，通过导通二极管D1构成导通回路，可以实时地从时钟信号线102上获取电源信号，响应速度快。
图5是本实用新型实施例一提供的基于I2C总线的从机供电电路的另一种电路图。
如图5所示，在另一种优选的实施方式当中，所述导通回路100包括电阻R7、电阻R9、三极管Q1和三极管Q2。其中，所述三极管Q1为PNP型三极管，所述三极管Q2为NPN型三极管。
所述三极管Q1的集电极与所述电阻R8的第二端连接，所述三极管Q1的发射极与所述时钟信号线102连接，所述三极管Q1的基极通过所述电阻R7与所述三极管Q2的集电极连接。
所述三极管Q2的基极通过所述电阻R9与所述时钟信号线102连接，所述三极管Q2的发射极与所述共地线101连接。
由于三极管的导通电压较低，通过三极管Q1、三极管Q2、电阻R7和电阻R9构成导通回路，可以降低电路的电压损耗。
图6是本实用新型实施例一提供的基于I2C总线的从机供电电路的又一种电路图。
如图6所示，在又一种优选的实施方式当中，所述导通回路100包括二极管D1、电阻R7、电阻R9、三极管Q1和三极管Q2。所述三极管Q1为PNP型三极管，所述三极管Q2为NPN型三极管。
所述二极管D1的正极与所述时钟信号线102连接，所述二极管D1的负极与所述电阻R8的第二端连接。
所述三极管Q1的集电极与所述电阻R8的第二端连接，所述三极管Q1的发射极与所述时钟信号线102连接，所述三极管Q1的基极通过所述电阻R7与所述三极管Q2的集电极连接。
所述三极管Q2的基极通过所述电阻R9与所述时钟信号线102连接，所述三极管Q2的发射极与所述共地线101连接。
图6所示的实施方式中，同时使用了如图4以及图5所示的实施方式，通过二极管D1、三极管Q1、三极管Q2、电阻R7和电阻R9构成导通回路，兼有上述两种实施方式的优点的同时，响应速度更快，获取的电压更稳定，而且可以通过更大的电流。
在具体操作当中，二极管D1和三极管Q1、三极管Q2、电阻R7和电阻R9组成的导通回路可以根据不同的响应时间选取，两者选其一或者两者同时使用皆可。
当I2C总线的时钟信号线102在闲置时(即I2C读写数据前)，时钟信号处于高电平状态，可以通过二极管D1(或者三极管Q1、三极管Q2、电阻R7和电阻R9组成的导通回路)和电阻R8导通，给I2C器件供电，时刻准备I2C通讯读写数据。
当I2C总线在读写数据时，在标准模式下，I2C总线传输速率为100kbit/s，在滤波电容C1和去耦电容C2和去耦电容C3的作用下，可以持续给I2C器件供电，让器件正常工作。其中，电阻R8和滤波电容C1的具体参数可根据传输速率和I2C器件所需功率来确定。
图7是本实用新型实施例一提供的基于I2C总线的从机供电电路的一种具体的电路图。
如图7所示，优选地，所述从机供电电路还包括上拉电阻R1、上拉电阻R2。
所述上拉电阻R1的第一端与所述数据信号线103连接，所述上拉电阻R1的第二端与所述主机的电源电压端VDD连接。
所述上拉电阻R2的第一端与所述时钟信号线102连接，所述上拉电阻R2的第二端与所述主机的电源电压端VDD连接。
优选地，所述从机供电电路还包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6。
所述电阻R3和所述电阻R5设置于所述时钟信号线102上。
所述电阻R4和所述电阻R6设置于所述数据信号线103上。
所述时钟信号线102和所述数据信号线103接入主机或从机的相应端口前，分别经过电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，以限制电流的大小。
在I2C总线上加入上拉电阻R1和上拉电阻R2，可以增强I2C总线的载电流能力，而上拉电阻的大小需要根据I2C器件的工作电流来选取。上拉电阻大，则I2C器件得到的电流小，反之，上拉电阻小，则I2C器件得到的电流大。
综上所述，本实用新型实施例提供的一种基于I2C总线的从机供电电路，利用自带上拉电路的I2C通讯线路来搭建一个提供电源电路，从时钟信号线102捕获电源，提供给I2C器件，从而只需要时钟信号线102，数据信号线103和共地线101等三条连接线路即可完成对I2C器件进行读写数据。一方面，不需要设计单独的供电线路对I2C器件供电，减少了对线路资源的占用，简化了线路设计；另一方面，也不需要选取使用特殊的供电器件，降低了产品成本的同时，也降低了电路功耗。
实施例二
图8是本实用新型实施例二提供的基于I2C总线的从机供电装置的结构示意图。
本实用新型还提供了一种基于I2C总线的从机供电装置，其构成如图8所示，所述装置包括主机201、从机202以及基于I2C总线的从机供电电路203。其中，所述从机供电电路203的原理和构成与实施例一一致。
所述从机202的时钟端口SCL通过所述I2C总线的时钟信号线102与所述主机201的时钟端口CLOCK连接。
所述从机202的数据端口SDA通过所述I2C总线的数据信号线103与所述主机201的数据端口SDA连接。
所述从机202的接地端GND通过共地线101与所述主机201的接地端GND连接。
所述从机202的电源输入端VCC通过所述从机供电电路203与所述时钟信号线102连接。
图9是本实用新型实施例二提供的基于I2C总线的从机供电装置的一种装置结构图。
如图9所示，优选地，所述主机201为微控制器MCU(Micro Control Unit)，所述从机202(即图9中所示的U1)为带电可擦可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)。
MCU对I2C器件EEPROM进行I2C通讯，读写EEPROM数据。其中，所述EEPROM优选为AT24C02型号的EEPROM。
通过带上拉电阻R1、R2增强时钟信号线102和数据信号线103的载电流能力；通过导通二极管D1、三极管Q1、Q2、电阻R7、电阻R9组成导通回路，从时钟信号线102获取电源信号；通过电阻R8和电容C1对电源信号进行滤波；通过去耦电容C2、C3对电源信号进行去耦；而进一步通过设置电阻R10稳定通讯，可以实现从I2C通讯线上获取电源给到带电可擦可编程只读存储器AT24C02，并实现与带电可擦可编程只读存储器AT24C02的I2C通讯。
在具体实施当中，二极管D1和三极管Q1最好选取导通电压低的器件，电阻R8和滤波电容C1可以根据I2C的通讯速率选取合适的组合来调整响应时间，让获取的电源更稳定。
图10是本实用新型实施例二提供的基于I2C总线的从机供电装置的另一种装置结构图。
如图10所示，在另一种优选的具体实施当中，所述主机201为微控制器，所述从机202(即图10中所示的U2)为带温度感应的带电可擦可编程只读存储器。其中，所述带温度感应的EEPROM优选为AT30TSE754型号的EEPROM。
图11是本实用新型实施例二提供的基于I2C总线的从机供电装置的又一种装置结构图。
如图11所示，在又一种优选的具体实施当中，所述主机201为微控制器，所述从机202(即图11中所示的U3)为温度感应器件。其中，所述温度感应器件优选为TMP100型号的温度感应器件。
本实用新型提供的一种基于I2C总线的从机供电装置，所述从机202通过所述从机供电电路203，从I2C总线的时钟信号线102上获取电源，从而只需要时钟信号线102，数据信号线103和共地线101等三条连接线路即可实现主机201和从机202的通讯。一方面，不需要设计单独的供电线路对I2C器件(即从机202)供电，减少了对线路资源的占用，简化了线路设计；另一方面，也不需要选取使用特殊的供电器件，降低了产品成本的同时，也降低了电路功耗。
以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于I2C总线的从机供电电路，设置在主机与从机之间，所述I2C总线包括时钟信号线和数据信号线；其特征在于，所述电路包括：电阻(R8)、滤波电容(C1)、去耦电容(C2)、去耦电容(C3)、导通回路和共地线；
所述电阻(R8)的第一端与所述从机的电源输入端(VCC)连接，所述电阻(R8)的第二端通过所述导通回路与所述时钟信号线连接；
所述滤波电容(C1)的第一端与所述共地线连接，所述滤波电容(C1)的第二端与所述电阻(R8)的第一端连接；
所述去耦电容(C2)的第一端与所述共地线连接，所述去耦电容(C2)的第二端与所述电阻(R8)的第二端连接；
所述去耦电容(C3)与所述滤波电容(C1)并联。
2.如权利要求1所述的基于I2C总线的从机供电电路，其特征在于，所述导通回路包括二极管(D1)；
所述二极管(D1)的正极与所述时钟信号线连接，所述二极管(D1)的负极与所述电阻(R8)的第二端连接。
3.如权利要求1所述的基于I2C总线的从机供电电路，其特征在于，所述导通回路包括电阻(R7)、电阻(R9)、三极管(Q1)和三极管(Q2)；其中，所述三极管(Q1)为PNP型三极管，所述三极管(Q2)为NPN型三极管；
所述三极管(Q1)的集电极与所述电阻(R8)的第二端连接，所述三极管(Q1)的发射极与所述时钟信号线连接，所述三极管(Q1)的基极通过所述电阻(R7)与所述三极管(Q2)的集电极连接；
所述三极管(Q2)的基极通过所述电阻(R9)与所述时钟信号线连接，所述三极管(Q2)的发射极与所述共地线连接。
4.如权利要求1所述的基于I2C总线的从机供电电路，其特征在于，所述导通回路包括二极管(D1)、电阻(R7)、电阻(R9)、三极管(Q1)和三极管(Q2)；所述三极管(Q1)为PNP型三极管，所述三极管(Q2)为NPN型三极管；
所述二极管(D1)的正极与所述时钟信号线连接，所述二极管(D1)的负极与所述电阻(R8)的第二端连接；
所述三极管(Q1)的集电极与所述电阻(R8)的第二端连接，所述三极管(Q1)的发射极与所述时钟信号线连接，所述三极管(Q1)的基极通过所述电阻(R7)与所述三极管(Q2)的集电极连接；
所述三极管(Q2)的基极通过所述电阻(R9)与所述时钟信号线连接，所述三极管(Q2)的发射极与所述共地线连接。
5.如权利要求1～4任一项所述的基于I2C总线的从机供电电路，其特征在于，还包括电阻(R10)；
所述电阻(R10)的第一端与所述数据信号线连接，所述电阻(R10)的第二端与所述电阻(R8)的第一端连接。
6.如权利要求5所述的基于I2C总线的从机供电电路，其特征在于，还包括上拉电阻(R1)、上拉电阻(R2)；
所述上拉电阻(R1)的第一端与所述数据信号线连接，所述上拉电阻(R1)的第二端与所述主机的电源电压端(VDD)连接；
所述上拉电阻(R2)的第一端与所述时钟信号线连接，所述上拉电阻(R2)的第二端与所述主机的电源电压端(VDD)连接。
7.一种基于I2C总线的从机供电装置，其特征在于，所述装置包括主机、从机以及如权利要求1～6任一项所述的基于I2C总线的从机供电电路；
所述从机的时钟端口通过I2C总线的时钟信号线与所述主机的时钟端口连接；
所述从机的数据端口通过I2C总线的数据信号线与所述主机的数据端口连接；
所述从机的接地端通过共地线与所述主机的接地端连接；
所述从机的电源输入端(VCC)通过所述从机供电电路与所述时钟信号线连接。
8.如权利要求7所述的基于I2C总线的从机供电装置，其特征在于，所述主机为微控制器，所述从机为带电可擦可编程只读存储器。
9.如权利要求7所述的基于I2C总线的从机供电装置，其特征在于，所述主机为微控制器，所述从机为带温度感应的带电可擦可编程只读存储器。
10.如权利要求7所述的基于I2C总线的从机供电装置，其特征在于，所述主机为微控制器，所述从机为温度感应器件。
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2014
- 2014-11-04 CN CN201420655717.5U patent/CN204189163U/zh active Active
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