CN208849439U - 一种现场总线的保护电路 - Google Patents

Abstract

本公开的是一种现场总线的保护电路，用于实现对现场总线输出的短路保护和过压保护，包括：输出控制电路、短路保护电路和过压保护电路；所述输出控制电路包括P型场效应管Q1、电阻R3、电阻R6、电阻R7；所述短路保护电路包括三极管T2、电阻R4、电阻R5；所述过压保护电路包括三极管T1、电阻R1、电阻R2、稳压管D1、电容C1，P型场效应管Q1的漏极连接输出端。本实用新型的优点在于电路简单，可实现输入端短路和过压双重保护，解决单一保护的问题。

Description

一种现场总线的保护电路

(一)技术领域

本实用新型属于现场总线的电路保护领域，具体涉及一种现场总线的保护电路。

(二)背景技术

工业现场总线的驱动电压一般为弱电24V，受电力波动、电磁干扰等影响以及现场总线在工程中的连线使用，可能会碰到雷击、静电等过压问题、线路脱落造成短路等问题。短路、过压属于两种异常方式，通常会分别设计不同的保护方式，如针对短路问题，采取输入端接入保险丝的方式，而对过压问题，在输入端接入瞬态抑制二极管等方式，但这种方式在工业现场领域反应太慢，通常会导致输出端已经过载而损坏。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种现场总线的保护电路，以同时解决短路和过压的问题，且在短路、过压消除后电路可自动恢复。

本实用新型的一种现场总线的保护电路，通过P沟道场效应管进行驱动，可为输出端提供足够的电流，该保护电路通过以下技术方案实现：

一种现场总线的保护电路，包括：输出控制电路、短路保护电路和过压保护电路。其中，所述输出控制电路包括P型场效应管Q1、电阻R3、电阻R6、电阻R7；现场总线的输入端通过电阻R4与场效应管Q1的源极连接，场效应管Q1的漏极连接至输出端；电阻R3与场效应管Q1的源极、漏极连接，提供偏置通道；电阻R6、电阻R7连接至场效应管Q1的栅极，电阻R6、电阻R7构成分压电路对输入端电压分压，调节场效应管Q1的栅极-源极电压，控制场效应管Q1的导通，实现现场总线的驱动输出。

所述短路保护电路包括三极管T2、电阻R4、电阻R5。所述短路保护电路的电阻R4、三极管T2的发射极与现场总线的输入端连接，三极管T2的基极通过电阻R5连接至电阻R4，三极管T2的集电极与电阻R6、电阻R7连接至场效应管Q1的栅极，电阻R4、电阻R5与场效应管Q1的源极连接，实现对场效应管Q1的栅极-源极电压的调节，控制现场总线的驱动输出。

所述过压保护电路包括三极管T1、电阻R1、电阻R2、稳压管D1、电容C1。所述过压保护电路的三极管T1的发射极与现场总线的输入端连接，三极管T1的集电极与电阻R6、电阻R7连接至场效应管Q1的栅极，调节栅极电压，电阻R1与三极管T1的发射极和基极连接，电容C1与电阻R1、稳压管D1连接，通过电阻R2连接至输出端，形成充放电电路。

(四)附图说明

图1为本实用新型的一种现场总线的保护电路结构图。

图2为本实用新型的一种现场总线的保护电路原理图。

(五)具体实施方式

本实用新型的一种现场总线的保护电路，通过对场效应管Q1的栅极-源极电压调节，实现对输出端的控制。现场总线输入端通过R4连接至场效应管Q1的源极，正常工作时，源极电压约为输入端电压；输入端通过R6、R7电阻分压后连接至场效应管Q1的栅极，此时栅极电压小于源极电压，且经R6、R7分压后，达到场效应管的导通条件，场效应管Q1导通工作，Q1的漏极约为输入端电压，送至输出端，如此实现了现场总线从输入端到输出端的驱动控制。

为使本实用新型的实施例的技术方案和优点更加明了，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例一：

在本实施例中，对本实用新型的一种现场总线的保护电路的正常工作方式进行描述。

结合图1，在正常情况下，图1中所示的短路保护电路、过压保护电路均未工作，现场总线的输入端电压通过输出控制电路直接输出。结合图2，现场总线的输入端通过电阻R4连接至场效应管Q1的源极，同时连接R6、R7，电阻R4的阻值小于10欧姆，在正常情况下，R4两端的电压很小，无法为三极管T2的发射结提供导通电压，三极管T2截止，短路保护电路未工作；现场总线输入端电压进入电路后，C1迅速充电，对R1、D1两端的电压钳位，电阻R1的导通压降很小，不能提供三极管T1的发射结导通电压，三极管T1截止，过压保护电路未工作；此时，R6、R7与场效应管Q1栅极连接点的电压为R6、R7对现场总线输入端电压的分压，R6、R7取相同电阻值，此时场效应管Q1的栅极-源极电压为输入电压的一半，场效应管Q1导通工作，输出端与输入端电压几乎相等。

实施例二：

在本实用新型施例中，对本实用的一种现场总线的保护电路的短路保护工作方式进行描述。

结合图1，在现场总线输出端发生短路时，短路保护电路工作，切断输出控制电路的输出，对现场总线的输出实施保护。结合图2，当输出端发生短路时，流经R4的电流突然增大，R4两端压降升高，此时为三极管T2的集电结提供了导通压降，三极管T2导通工作，三极管T2的集电极电压值为输入端的电压值，即场效应管Q1的栅极电压被三极管T2钳位为输入端的电压值，输入端电压经R4压降后至场效应管Q1的源极，Q1的源极电压小于栅极电压，场效应管Q1迅速截止，场效应管输出端没有输出电压；发生短路时，受电容C1两端耐压限制，R1、D1电路中的电流无明显变化，三极管T1不工作；至此，短路保护电路顺利工作，切断了场效应管的输出电压，实施了短路保护。

当输出端短路消除后，输出端的阻抗恢复正常，经过电阻R4的电流回落至正常，此时三极管T2截止，T2连接的场效应管Q1的电压恢复由R6、R7对输入端电压分压提供，电路恢复正常工作。

实施例三：

在本实施例中，对本实用新型的一种现场总线的保护电路的过压保护工作方式进行描述。

结合图1，发生输入端过压时，过压保护电路工作，切断输出控制电路的输出，对现场总线的输出实施保护。结合图2，当输入端电压突然升高，超过额定电压时，电容C1两端的电压差发生变化，电容C1经过电阻R2迅速充电，此时流经R1的电流增加，R1两端压降增大，为三极管T1的发射结提供导通压降，三极管T1导通工作，三极管T1的集电极电压值为输入端的电压值，即场效应管Q1的栅极电压被三极管T1钳位为输入端的电压值，输入端电压经R4压降后至场效应管Q1的源极，Q1的源极电压小于栅极电压，场效应管Q1迅速截止，场效应管输出端没有输出电压；在输入端过压时，三极管T1导通工作中，稳压管D1工作，将电容C1的负极电压钳位，起到保护电容及输出端电压的目的；输入端发生过压时，流经电阻R4的电流会略微增加，因R4的阻值很小，R4两端压降变化不明显，无法提供T2的发射结导通压降，三极管T2截止；至此，过压保护电路顺利工作，切断了场效应管的输出电压，实施了过压保护。

当输入端过压消除后，电阻R1的压降回落至正常，此时三极管T1截止，T1连接的场效应管Q1的电压由R6、R7对输入端电压分压提供，电路恢复正常工作。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型的详细说明，本申请的具体实施并不只局限于这些说明，本技术领域的普通技术人员在本申请的构思和实质范围内作出的变化、更换或添加，也在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种现场总线的保护电路，其特征在于，包括：输出控制电路、短路保护电路和过压保护电路；

其中，所述输出控制电路包括P型场效应管Q1、电阻R3、电阻R6、电阻R7；现场总线的输入端通过电阻R4与场效应管Q1的源极连接，场效应管Q1的漏极连接至输出端；电阻R3与场效应管Q1的源极、漏极连接，提供偏置通道；电阻R6、电阻R7连接至场效应管Q1的栅极，电阻R6、电阻R7构成分压电路对输入端电压分压，调节场效应管Q1的栅极-源极电压，控制场效应管Q1的导通，实现现场总线的驱动输出。

2.根据权利要求1所述的一种现场总线的保护电路，其特征在于，所述短路保护电路包括三极管T2、电阻R4、电阻R5；所述短路保护电路的电阻R4、三极管T2的发射极与现场总线的输入端连接，三极管T2的基极通过电阻R5连接至电阻R4，三极管T2的集电极与电阻R6、电阻R7连接至场效应管Q1的栅极，电阻R4、电阻R5与场效应管Q1的源极连接，实现对场效应管Q1的栅极-源极电压的调节，控制现场总线的驱动输出。

3.根据权利要求1所述的一种现场总线的保护电路，其特征在于，所述过压保护电路包括三极管T1、电阻R1、电阻R2、稳压管D1、电容C1；所述过压保护电路的三极管T1的发射极与现场总线的输入端连接，三极管T1的集电极与电阻R6、电阻R7连接至场效应管Q1的栅极，调节栅极电压，电阻R1与三极管T1的发射极和基极连接，电容C1与电阻R1、稳压管D1连接，通过电阻R2连接至输出端，形成充放电电路。