DE10200518B4

DE10200518B4 - Voltage limiter for the interface circuit of a communication bus

Info

Publication number: DE10200518B4
Application number: DE10200518.4A
Authority: DE
Inventors: Alain Gerard; Jean-Marc Romillon; Isabelle Lubin
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2022-01-10
Also published as: FR2819656A1; DE10200518A1; FR2819656B1; ITTO20020035A1; ITTO20020035A0

Abstract

Vorrichtung für die Begrenzung der Versorgungsgleichspannung V_BUS eines Kommunikationsbusses (5), die zwischen einer positiven Klemme (21) und einer negativen Klemme (22) einen Schnittstellenkreis (20) eines Automatismusbauteils (1) speist, wobei der Kommunikationsbus (5) zwei Metallleiter (6a, 6b) besitzt, in denen gleichzeitig die Versorgungsspannung für den Schnittstellenkreis (20) und die Bitmuster des Busses (5) fließen, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsvorrichtung (10) einen Begrenzerkreis (30) umfasst, der dafür bestimmt ist, die Versorgungsspannung des Kommunikationsbusses (5) auf einen Betriebswert V_IN kleiner als V_BUS zu regulieren, und einen Impedanzsymmetrisierungskreis (40), der mit dem Begrenzerkreis (30) und dem Schnittstellenkreis (20) zwischen einer positiven Eingangsklemme (11) und einer negativen Eingangsklemme (12) der Begrenzungsvorrichtung (10) in Reihe geschaltet ist.Device for limiting the supply _direct voltage V _{BUS of} a communication bus (5) which feeds an interface circuit (20) of an automatic component (1) between a positive terminal (21) and a negative terminal (22), the communication bus (5) having two metal conductors (5). 6a, 6b) in which at the same time the supply voltage for the interface circuit (20) and the bit pattern of the bus (5) flow, characterized in that the limiting device (10) comprises a limiter circuit (30), which is intended for the supply voltage of the communication bus (5) to an operating value V _IN less than V _BUS , and an impedance balancing circuit (40) connected to the limiter circuit (30) and the interface circuit (20) between a positive input terminal (11) and a negative input terminal (12 ) of the limiting device (10) is connected in series.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Rahmen eines Kommunikationsbusses, der auf zwei Leitern Bitmuster sowie eine Versorgungsspannung für an diesen Kommunikationsbus angeschlossene Automatismusbauteile befördert, eine Vorrichtung zur Begrenzung der Vorsorgungsspannung des Schnittstellenkreises eines Automatismusbauteils. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Automatismusbauteil, das eine solche Begrenzungsvorrichtung enthält.The present invention relates to a device for limiting the supply voltage of the interface circuit of an automatic component in the context of a communication bus, which carries bit patterns on two conductors and a supply voltage for connected to this communication bus automation components. The invention further relates to an automatic component containing such a limiting device.

Es gibt Kommunikationsbusse, die, um den Einsatz gewisser Automatismusbauteile, die daran angeschlossen werden können, zu erleichtern, gleichzeitig mit den Bitmustern eine Versorgungsgleichspannung befördern, wobei für die speicherprogrammierbaren Steuerungen in der Industrie und in der Domotik insbesondere Feldbusse verwendet werden. Diese Versorgungsspannung gestattet insbesondere die Versorgung von elektronischen Schaltkreisen, sogenannten „Schnittstellenkreisen”, die die Kommunikation mit dem Bus im Innern der Automatismusbauteile verwalten. Der Feldbus AS-i (Actuator Sensor Interface) weist beispielsweise diese Merkmale auf. So können Automatismusbauteile aller Art, wie z. B. Sensoren oder Antriebe, an den Bus angeschlossen werden, ohne eine eigene Stromversorgung zu benötigen, so dass keine zusätzlichen Kosten entstehen und kein zusätzlicher Raumbedarf erforderlich ist, die dem Einsatz kleiner Bauteile entgegen stehen könnten.There are communication buses which, in order to facilitate the use of certain automation components which can be connected thereto, simultaneously carry a DC supply voltage with the bit patterns, fieldbuses in particular being used for the programmable logic controllers in industry and domotic. This supply voltage in particular allows the supply of electronic circuits, so-called "interface circuits" that manage the communication with the bus inside the automation components. The field bus AS-i (Actuator Sensor Interface) has, for example, these features. So can automation components of all kinds, such. As sensors or drives to be connected to the bus without requiring its own power supply, so that no additional costs and no additional space is required, which could be contrary to the use of small components.

Allerdings sind die Automatismusbauteile, die an einen solchen Kommunikationsbus angeschlossen werden können, oft sehr klein und müssen in hohen Umgebungstemperaturen arbeiten. Es kann sich also als schwierig erweisen, die durch den/die elektronische(n) Schaltkreis(e), der/die die Kommunikation verwaltet/verwalten, erzeugten Kalorien abzuführen. Dies ist zum Beispiel beim Schnittstellenkreis A²Si (Advanced AS-i) der Fall, einem elektronischen Bauteil, das mit der Verwaltung des Busses AS-i beauftragt ist. Wenn die Versorgungsspannung. des Busses und die Umgebungstemperatur zu hoch sind, dann kann sich der Schnittstellenkreis zu stark erwärmen und Funktionsstörungen hervorrufen. Da die Leistungsaufnahme des Schnittstellenkreises unabhängig vom Wert der Versorgungsspannung konstant ist, würde eine Lösung des Problems darin bestehen, den Wert der vom Kommunikationsbus kommenden Versorgungsgleich-spannung zu verringern und zu regulieren. Diese Verringerung darf natürlich nicht die Bitmuster des Busses beeinflussen, die gleichzeitig mit der Versorgungsspannung umlaufen, so dass die herkömmliche Lösung der Spannungsbegrenzung in diesem Fall nicht verwendet werden kann.However, the automation components that can be connected to such a communication bus are often very small and must operate in high ambient temperatures. It may therefore be difficult to dissipate the calories generated by the electronic circuit (s) managing the communication. This is the case, for example, with the interface circuit A ² Si (Advanced AS-i), an electronic component that is responsible for the management of the bus AS-i. When the supply voltage. of the bus and the ambient temperature are too high, then the interface circuit may heat up too much and cause malfunctions. Since the power consumption of the interface circuit is constant regardless of the value of the supply voltage, a solution to the problem would be to reduce and regulate the value of the supply equal voltage coming from the communication bus. Of course, this reduction must not affect the bit patterns of the bus which are concurrent with the supply voltage, so that the conventional voltage limiting solution can not be used in this case.

Die Unterlage US 5424710 stellt eine Vorrichtung vor, die den Anschluss eines Knotens an ein Kommunikationsnetz ermöglicht, wobei dieses Netz aus zwei Leitern besteht, die gleichzeitig eine elektrische Versorgungsspannung und Bitmuster befördern. Dazu trennt die Vorrichtung den Teil „Muster” vom Teil „Versorgungsspannung” ab, um dann den Teil „Versorgungsspannung” zu isolieren und zu senken. Bei dieser Lösung werden der Teil „Muster” und der Teil „Versorgungsspannung” allerdings von einem Transceiver (oder Schnittstellenkreis) an getrennten Klemmen empfangen. Bei der für die vorliegende Erfindung vorgesehenen Lösung muss aber der Schnittstellenkreis (Bauteil A²Si) den Teil „Muster” und den Teil „Versorgungsspannung” des Kommunikationsnetzes an den gleichen Klemmen empfangen.The underlay US 5424710 discloses a device that allows the connection of a node to a communication network, this network consisting of two conductors that simultaneously carry an electrical supply voltage and bit patterns. For this purpose, the device separates the part "pattern" from the part "supply voltage", in order to then isolate and lower the part "supply voltage". In this solution, however, the part "pattern" and the part "supply voltage" are received by a transceiver (or interface circuit) at separate terminals. In the solution provided for the present invention, however, the interface circuit (component A ² Si) must receive the part "pattern" and the part "supply voltage" of the communication network at the same terminals.

US 4,623,871 A offenbart eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines elektrischen Signals über eine zweiadrige Übertragungsleitung, wobei das elektrische Signal eine Signalkomponente und eine Bias-Komponente hat, wobei die Bias-Komponente von der Empfangseinrichtung verwendet wird, um die Empfangseinrichtung mit Leistung zu versorgen, wobei die Empfangseinrichtung ein erstes variables Impedanz-Element und ein Empfangs-Impedanz-Element umfasst, die über die Übertragungsleitung in Serie verbunden sind, ein zweites variables Impedanz-Element und ein Serien-Impedanz-Element, die in Serie über die Übertragungsleitung verbunden sind, und einen Steuerschaltkreis zum Steuern des ersten variablen Impedanz-Elements zum Stabilisieren der Spannung über die Übertragungsleitung auf einen konstanten Wert und zum Steuern des zweiten variablen Impedanz-Elements zum Steuern des durch das Serien-Impedanz-Element fließenden Stroms auf einen konstanten Wert, so dass ein durch das Empfangs-Impedanz-Element fließender Strom der Signalkomponente und der durch das Serien-Impedanz-Element fließende Strom der Bias-Komponente entspricht. US 4,623,871 A discloses receiving means for receiving an electrical signal over a two-wire transmission line, the electrical signal having a signal component and a bias component, the bias component being used by the receiving means to power the receiving means, the receiving means comprising a first variable impedance element and a reception impedance element connected in series through the transmission line, a second variable impedance element and a series impedance element connected in series via the transmission line, and a control circuit for controlling of the first variable impedance element for stabilizing the voltage across the transmission line to a constant value and for controlling the second variable impedance element for controlling the current flowing through the series impedance element to a constant value, so that a signal transmitted by the receiving Impedance element flows generating current corresponding to the signal component and the current flowing through the series-impedance element of the bias current component.

DE 44 03 961 A1 offenbart ein Speisesystem für einen Feldbus in explosionsgefährdeten verfahrenstechnischen Anlagen. Zum Anschluss einer Vielzahl von Feldgeräten sowie deren freizügiger Manipulation im Sinne der Schutzart Eigensicherheit bei minimalem Verkabelungsaufwand an einen derartigen Feldbus, in dem die Kommunikation und die Speisung der angeschlossenen Feldgeräte über dasselbe Aderpaar erfolgt, wird vorgeschlagen, die Mittel zur Strom- und Spannungsbegrenzung räumlich getrennt anzuordnen und über einen nichteigensicheren Stromkreis miteinander zu verbinden. DE 44 03 961 A1 discloses a feed system for a fieldbus in potentially explosive process plants. To connect a variety of field devices and their permissive manipulation in terms of protection intrinsic safety with minimal cabling to such a fieldbus in which the communication and power of the connected field devices via the same pair of wires, it is proposed to spatially separated the means for current and voltage limiting to be arranged and connected to each other via a non-intrinsically safe circuit.

Die Erfindung soll eine Lösung vorschlagen, um die Versorgungsgleichspannung eines Kommunikationsbusses zu senken und zu regulieren und gleichzeitig die sachgerechte Beförderung der Bitmuster sowohl beim Senden als auch beim Empfang gewährleisten, ohne den Teil „Muster” vom Teil „Stromversorgung” des Kommunikationsnetzes zu trennen.The invention is intended to propose a solution to reduce and regulate the DC supply voltage of a communication bus and at the same time the proper transport of Assure bit patterns in both transmission and reception without disconnecting the "pattern" part from the "power supply" part of the communication network.

Dazu beschreibt die Erfindung eine Vorrichtung für die Begrenzung der Versorgungsgleichspannung V_BUS eines Kommunikationsbusses, die zwischen einer positiven und einer negativen Klemme einen Schnittstellenkreis für ein Automatismusbauteil speist, wobei der Kommunikationsbus zwei Leiter besitzt, in denen gleichzeitig die Versorgungsspannung für den Schnittstellenkreis und die Bitmuster des Busses fließen. Die Begrenzungsvorrichtung umfasst einen Begrenzerkreis, der dazu bestimmt ist, die Versorgungsspannung des Kommunikationsbusses auf einen Betriebswert V_IN kleiner als V_BUS zu regulieren, sowie einen Impedanzsymmetriekreis, der mit dem Begrenzerkreis und dem Schnittstellenkreis zwischen einer positiven Eingangsklemme und einer negativen Eingangsklemme der Begrenzungsvorrichtung in Reihe geschaltet ist.For this purpose, the invention describes a device for limiting the DC supply voltage V _{BUS of} a communication bus, which feeds an interface circuit for an automatic component between a positive and a negative terminal, wherein the communication bus has two conductors in which the supply voltage for the interface circuit and the bit pattern of the Busses are flowing. The limiting device comprises a limiter circuit, which is intended to regulate the supply voltage of the communication bus to an operating value V _IN less than V _BUS , and an impedance balance circuit connected in series with the limiter circuit and the interface circuit between a positive input terminal and a negative input terminal of the limiter is switched.

Der Begrenzerkreis umfasst auch einen Schutzkreis für den Schnittstellenkreis, der mit dem Impedanzsymmetriekreis in Reihe geschaltet ist.The limiter circuit also includes a protection circuit for the interface circuit, which is connected in series with the impedance balance circuit.

Die Erfindung betrifft ferner ein Automatismusbauteil, das an einen Kommunikationsbus mit zwei Leitern angeschlossen werden kann, in denen gleichzeitig eine Versorgungsgleichspannung und die Bitmuster des Busses fließen, wobei das Automatismusbauteil eine solche Vorrichtung für die Begrenzung der Versorgungsspannung enthält.The invention further relates to an automatic component which can be connected to a communication bus with two conductors in which at the same time a DC supply voltage and the bit pattern of the bus flow, the automatic component containing such a device for limiting the supply voltage.

Weitere Merkmale und Vorteile sind in der folgenden detaillierten Beschreibung aufgeführt, wobei auf eine Ausführungsart Bezug genommen wird, die als Beispiel angeführt wird und in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, in denen:Other features and advantages are set forth in the detailed description which follows, reference being made to an embodiment given by way of example and illustrated in the accompanying drawings, in which:

eine Architektur eines Automatismusbauteils darstellt, das über einen Schnittstellenkreis und über eine erfindungsgemäße Spannungsbegrenzungsvorrichtung an einen Kommunikationsbus angeschlossen ist, FIG. 2 illustrates an architecture of an automatic component connected to a communication bus via an interface circuit and via a voltage limiting device according to the invention, FIG.

die interne Struktur einer Spannungsbegrenzungsvorrichtung zeigt, shows the internal structure of a voltage limiting device,

ein bevorzugtes Ausführungsschema darstellt, in dem die verschiedenen Bauteile der Begrenzungsvorrichtung gezeigt werden, 1 is a preferred embodiment showing the various components of the restriction device;

ein Ausführungsbeispiel eines Stromverstärkers ausführlich darstellt. an embodiment of a current amplifier in detail represents.

Die stellt ein Automatismusbauteil 1 dar, das an einem Kommunikationsbus 5 angeschlossen ist. Der Kommunikationsbus 5 wird durch zwei Leiter 6a, 6b unterstützt, in denen gleichzeitig einerseits die Bitmuster von Bus 5 umlaufen und andererseits eine Versorgungsgleichspannung mit dem Wert V_BUS fließt, die dazu bestimmt ist, die verschiedenen Bauteile zu speisen, die an den Bus 5 angeschlossen sind. Das Automatismusbauteil 1 enthält mindestens einen Anwendungskreis 2, der mit dem Kommunikationsbus 5 über einen Schnittstellenkreis 20 verbunden ist.The represents an automatism component 1 that's on a communication bus 5 connected. The communication bus 5 is through two conductors 6a . 6b supported, in which at the same time on the one hand the bit pattern of bus 5 On the other hand, a DC supply voltage with the value V _BUS flows, which is intended to feed the various components connected to the bus 5 are connected. The automatism component 1 Contains at least one application circle 2 that with the communication bus 5 via an interface circuit 20 connected is.

Die Aufgabe des Schnittstellenkreises 20 des Automatismusbauteils 1 besteht darin, die vom Kommunikationsbus 5 empfangenen Muster in Befehle/Anweisungen für den Anwendungskreis 2 des Bauteils 1 umzuwandeln, und die vom Anwendungskreis 2 zurückgesandten Informationen 3 in Muster für den Kommunikationsbus 5 umzuwandeln. Außerdem hat der Schnittstellenkreis 20 die Aufgabe, für den Anwendungskreis 2 eine Versorgungsspannung V_OUT ausgehend von der Versorgungsspannung V_BUS zu liefern (wie in angegeben). Als Kommunikationsbus 5 kann zum Beispiel ein Feldbus vom Typ AS-i verwendet werden, und als Schnittstellenkreis 20 eine integrierte Schaltung, wie z. B. ein A²Si Bauteil. Dieser Bus ist zur Erde schwimmend ausgeführt (PE).The task of the interface group 20 of the automatic component 1 It consists of the communication bus 5 received patterns in commands / instructions for the application circle 2 of the component 1 convert, and those of the application circle 2 returned information 3 in patterns for the communication bus 5 convert. In addition, the interface circuit has 20 the task for the application circle 2 to supply a supply voltage V _OUT from the supply voltage V _BUS (as in specified). As a communication bus 5 For example, an AS-i fieldbus can be used and as an interface circuit 20 an integrated circuit, such as. B. an A ² Si component. This bus is floating to earth (PE).

Erfindungsgemäß wird dieser Schnittstellenkreis 20 über eine Spannungsbegrenzungsvorrichtung 10 anhand der Versorgungsspannung gespeist, die an den Leitern 6a, 6b des Busses anliegt. Wie aus den und hervorgeht, sind also die positive Eingangsklemme 11 und die negative Eingangsklemme 12 der Begrenzungsvorrichtung 10 an die Leiter 6a bzw. 6b des Kommunikationsbusses 5 angeschlossen, zum Beispiel mit zwei Abzweigungsleitern 7a bzw. 7b. Auf der anderen Seite ist die Begrenzungsvorrichtung 10 über die Leiter 8a bzw. 8b an eine positive und eine negative Eingangsklemme 21 bzw. 22 des Schnittstellenkreises 20 angeschlossen.According to the invention, this interface circuit 20 via a voltage limiting device 10 powered by the supply voltage applied to the conductors 6a . 6b of the bus is applied. Like from the and shows, so are the positive input terminal 11 and the negative input terminal 12 the limiting device 10 to the ladder 6a respectively. 6b of the communication bus 5 connected, for example, with two branch conductors 7a respectively. 7b , On the other side is the limiting device 10 over the ladder 8a respectively. 8b to a positive and a negative input terminal 21 respectively. 22 of the interface circle 20 connected.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Wert V_BUS der Versorgungsspannung an den Eingangsklemmen 11, 12 der Begrenzungsvorrichtung 10 bis auf einen geregelten Betriebswert V_IN an den Eingangsklemmen 21, 22 des Schnittstellenkreises 20 zu senken und zu regulieren und gleichzeitig über die gleichen Eingangsklemmen 21, 22 die Bitmuster unbeeinflusst durchzulassen, die vom Schnittstellenkreis 20 auf den Leitern 7a, 7b, 8a, 8b ausgesandt und empfangen werden. Im Fall des Busses AS-i werden die Bitmuster durch sogenannte Mittelfrequenzsignale gefördert, die beim Bus AS-i typisch in der Größenordnung von 167 kHz liegen.The object of the invention is the value V _{BUS of} the supply voltage at the input terminals 11 . 12 the limiting device 10 except for a regulated operating value V _IN at the input terminals 21 . 22 of the interface circle 20 to lower and regulate while using the same input terminals 21 . 22 to pass the bit patterns unaffected by the interface circuit 20 on the ladders 7a . 7b . 8a . 8b to be sent and received. In the case of the bus AS-i, the bit patterns are conveyed by so-called medium-frequency signals, which are typically on the order of 167 kHz in the bus AS-i.

Dazu enthält nach die Begrenzungsvorrichtung 10 einen Begrenzerkreis 30, der zwischen der positiven Klemme 11 der Begrenzungsvorrichtung 10 und der positiven Klemme 21 des Schnittstellenkreises 20 angeordnet ist, sowie einen Impedanzsummetrisierungskreis 40, der zwischen der negativen Klemme 12 der Begrenzungsvorrichtung 10 und der negativen Klemme 22 des Schnittstellenkreises 20 angeordnet ist. Außerdem enthält die Begrenzungsvorrichtung 10 einen Schutzkreis 50, der mit dem Symmetrisierungskreis 40 zwischen den negativen Klemmen 12 und 22 in Reihe geschaltet ist; im Beispiel der ist der Schutzkreis 50 zwischen der negativen Klemme 12 der Begrenzungsvorrichtung 10 und dem Symmetrisierungskreis 40 eingebunden.It contains after the limiting device 10 a limiter circuit 30 that between the positive terminal 11 the limiting device 10 and the positive terminal 21 of Interface circuit 20 is arranged, as well as an impedance summation circuit 40 that is between the negative terminal 12 the limiting device 10 and the negative terminal 22 of the interface circle 20 is arranged. In addition, the limiting device contains 10 a protective circuit 50 that with the symmetry circle 40 between the negative terminals 12 and 22 is connected in series; in the example of is the protection circle 50 between the negative terminal 12 the limiting device 10 and the Symmetrisierungskreis 40 involved.

Der Begrenzerkreis 30 hat die Aufgabe, die Gleichspannung V_BUS auf eine Gleichspannung V_IN kleiner V_BUS zu regeln. Der Schutzkreis 50 hat die Aufgabe, den Schnittstellenkreis 20 gegen einen falschen Anschluss zu schützen, wie zum Beispiel eine Umpolung zwischen den Leitern 6a, 6b und 7a, 7b, die den Schnittstellenkreis 20 beschädigen könnte.The limiter circuit 30 has the task to regulate the DC voltage V _BUS to a DC voltage V _IN small V _BUS . The protective circuit 50 has the job, the interface circuit 20 to protect against a wrong connection, such as a polarity reversal between the conductors 6a . 6b and 7a . 7b that the interface circle 20 could damage.

Der Symmetrisierungskreis 40 hat die Aufgabe, die Eingangsimpedanz der Begrenzungsvorrichtung 10 zu symmetrisieren, indem er die kapazitive Störkopplung ausgleicht, die durch die Anwesenheit des Begrenzerkreises 30 gegenüber der Erde (PE) generiert wird.The symmetry circle 40 has the task, the input impedance of the limiting device 10 to symmetrize by compensating for the capacitive noise coupling caused by the presence of the limiter circuit 30 towards the earth (PE) is generated.

Nach einer vorgezogenen Ausführungsform, die in dargestellt ist, enthält der Begrenzerkreis 30 eine Zenerdiode Z1, zwei Widerstände R1 und R2, einen Stromverstärker 35 und zwei Kopplungskondensatoren für die Muster C1 und C2. Die Zenerdiode Z1 und der erste Widerstand R1 sind zwischen der positiven Eingangsklemme 11 und der negativen Eingangsklemme 12 der Begrenzungsvorrichtung 10 in Reihe geschaltet. Die Zenerdiode Z1 muss so gewählt werden, dass sie einen sehr schwachen Polarisierungsstrom hat. Der erste Widerstand R1 muss einen hohen Wert aufweisen (zum Beispiel über 100 kΩ), so dass er die Impedanz der Vorrichtung 10 nicht stört und dass er vom Stromweg 11, R1, Z1, 12 nur einen ganz kleinen Teil des Stroms abzweigt, der den Begrenzerkreis 30 durchfliesst (zum Beispiel ist der Anteil des abgezweigten Stroms typisch kleiner als 1‰ bei Gleichstrom). So ist es möglich anzunehmen, dass der Begrenzerkreis 30, der Schnittstellenkreis 20, der Symmetrisierungskreis 40 und der Schutzkreis 50 zwischen die positive und die negative Eingangsklemme 11 bzw. 12 in Reihe geschaltet sind, da nahezu der gesamte Strom, der an der positiven Eingangsklemme 11 ankommt, durch den Begrenzerkreis 30, dann den Schnittstellenkreis 20 fließt und an der negativen Eingangsklemme 12 austritt und dabei den Symmetrisierungskreis 40 und den Schutzkreis 50 durchfließt.According to a preferred embodiment, in is shown contains the limiter circuit 30 a Zener diode Z1, two resistors R1 and R2, a current amplifier 35 and two coupling capacitors for the patterns C1 and C2. Zener diode Z1 and first resistor R1 are between the positive input terminal 11 and the negative input terminal 12 the limiting device 10 connected in series. Zener diode Z1 must be chosen to have a very low polarizing current. The first resistor R1 must have a high value (for example, above 100 kΩ) so that it matches the impedance of the device 10 does not bother and that he from the Stromweg 11 , R1, Z1, 12 only a very small part of the current branches off, the limiter circuit 30 flows through (for example, the proportion of the diverted current is typically less than 1 ‰ for direct current). So it is possible to assume that the limiter circuit 30 , the interface circle 20 , the circle of symmetry 40 and the protection circuit 50 between the positive and the negative input terminal 11 respectively. 12 are connected in series, since almost all the current at the positive input terminal 11 arrives, through the limiter circuit 30 , then the interface circle 20 flows and at the negative input terminal 12 exit and thereby the Symmetrisierungskreis 40 and the protective circuit 50 flows.

Der Stromverstärker 35 umfasst einen Basiseingang 36, einen Kollektoreingang 37 und einen Emitterausgang 38. Der Basiseingang 36 ist über die erste Koppelkapazität C1 an die positive Eingangsklemme 11 angeschlossen, der Kollektoreingang 37 ist direkt an die positive Eingangsklemme 11 angeschlossen, und der Emitterausgang 38 ist über den Leiter 8a an die positive Klemme 21 des Schnittstellenkreises 20 angeschlossen. Die Aufgabe des Stromverstärkers 35 besteht einerseits darin, den Gleichstrom, der den Schnittstellenkreis 20 versorgt, zu verstärken, aber auch darin, die Versorgungsspannung des Schnittstellenkreises 20 zu regulieren und in der Lage zu sein, die am Schnittstellenkreis 20 ankommenden Bitmuster von Bus 5 zu übertragen. Nach einer vorteilhaften Ausführungsart, die in ausführlich dargestellt wird, besteht der Stromverstärker 35 aus zwei Transistoren T1 und T2, die zueinander in der Darlington-Bauweise angeordnet sind. Der Emitter des Transistors 1 ist an die Basis des Transistors T2 angeschlossen, die Basis des Transistors T1 ist mit der Eingangsbasis 36 verbunden, die Kollektoren der beiden Transistoren T1 und T2 sind an den Kollektoreingang 37 angeschlossen, und der Emitter des Transistors T2 ist mit dem Emitterausgang 38 verbunden. Mit dieser Anordnung kann der Polarisationsstrom, der in die Basis des Transistors T1 eintritt, im großen Maße verstärkt werden. Dementsprechend können für den Stromverstärker 35 weitere Varianten ins Auge gefasst werden. Dieser kann z. B. insbesondere aus einem einzigen Transistor bestehen, der eine große Stromeinsparung, z. B. H_FE > 30000, aufweist.The current amplifier 35 includes a base entrance 36 , a collector entrance 37 and an emitter output 38 , The base entrance 36 is across the first coupling capacitance C1 to the positive input terminal 11 connected, the collector input 37 is directly to the positive input terminal 11 connected, and the emitter output 38 is about the leader 8a to the positive terminal 21 of the interface circle 20 connected. The task of the current amplifier 35 on the one hand there is the direct current, the interface circuit 20 supplied, but also in it, the supply voltage of the interface circuit 20 to be able to regulate and be able to work on the interface circle 20 incoming bit pattern from bus 5 transferred to. According to an advantageous embodiment, in is shown in detail, consists of the current amplifier 35 of two transistors T1 and T2, which are arranged to each other in the Darlington design. The emitter of the transistor 1 is connected to the base of the transistor T2, the base of the transistor T1 is with the input base 36 connected, the collectors of the two transistors T1 and T2 are at the collector input 37 connected, and the emitter of the transistor T2 is connected to the emitter output 38 connected. With this arrangement, the polarization current entering the base of the transistor T1 can be greatly increased. Accordingly, for the current amplifier 35 further variants are envisaged. This can z. B. in particular consist of a single transistor having a large power savings, z. B. H _FE > 30000, has.

Ein Ende des zweiten Widerstands R2, dessen Wert in der Größenordnung des ersten Widerstands R1 liegt, wird zwischen der Diode Z1 und dem ersten Widerstand R1 angeschlossen und das andere Ende mit der Basis 36 des Stromverstärkers 35 verbunden. Dieser zweite Widerstand R2 sperrt die Bitmuster, während er die Polarisierung der Basis des Transistors T1 unter sehr geringem Strom gestattet.One end of the second resistor R2 whose value is on the order of the first resistor R1 is connected between the diode Z1 and the first resistor R1 and the other end to the base 36 of the current amplifier 35 connected. This second resistor R2 blocks the bit patterns while allowing the polarization of the base of the transistor T1 under very low current.

Die erste Koppelkapazität C1 wird so zwischen dem Basiseingang 36 des Stromverstärkers 35 und der positiven Klemme 11 angebracht, dass die Bitmuster vom Bus 5 zur Basis des Transistors T1 durchgelassen werden. Sie kann z. B. in der Größenordnung von 220 pF gewählt werden.The first coupling capacitance C1 thus becomes between the base input 36 of the current amplifier 35 and the positive terminal 11 attached that bit pattern from the bus 5 are transmitted to the base of the transistor T1. You can z. B. be selected in the order of 220 pF.

Die zweite Koppelkapazität C2 wird direkt zwischen der positiven Klemme 21 des Schnittstellenkreises 20 und der positiven Eingangsklemme 11 der Begrenzungsvorrichtung 10 angeschlossen. Ihre Aufgabe besteht darin, die vom Schnittstellenkreis 20 zum Kommunikationsbus 5 gesandten Bitmuster durchzulassen. Für C2 wird vorteilhafterweise ein Wert in der Größenordnung von 2 μF gewählt.The second coupling capacitance C2 is directly between the positive terminal 21 of the interface circle 20 and the positive input terminal 11 the limiting device 10 connected. Your job is to get that from the interface circuit 20 to the communication bus 5 pass through transmitted bit patterns. For C2, a value in the order of 2 μF is advantageously chosen.

Im Beispiel aus besteht der Schutzkreis 50 aus einer Diode D1, die so montiert ist, dass der Schnittstellenkreis 20 bei einer Umkehrung der Polarität an den Eingangsklemmen 11 und 12 durch die Sperre der Diode D1 geschützt ist (z. B. im Falle eines vertauschten Anschlusses der Leiter 6a mit 7b und 6b mit 7a mit der Folge, dass das + an die Klemme 12 und das – an die Klemme 11 angeschlossen wird).In the example off the protection circuit exists 50 from a diode D1, which is mounted so that the interface circuit 20 with a reversal of the polarity at the input terminals 11 and 12 is protected by the barrier of the diode D1 (eg in the case of a reversed connection of the conductors 6a With 7b and 6b With 7a with the result that the + to the terminal 12 and that - to the clamp 11 is connected).

Der Schnittstellenkreis 20 arbeitet also mit einer Spannung V_IN, die durch den Schwellenwert (= V_Z) der Zenerdiode Z1 reguliert und in erster Linie durch Spannungsabfälle im Stromverstärker 35 und in der Diode D1 (= V_D) reduziert wird. So wird unter Einsatz der Darlington-Montage die regulierte Spannung V_IN durch den Wert V_Z der Zenerdiode Z1 nach folgender Formel festgelegt: V_IN = V_IN – 2·V_BE – V_D, wobei V_BE den Spannungsabfällen in den Verbindungen Basis/Emitter der Transistoren T1 und T2 entspricht. Bei dem Bus AS-i kann der Wert V_BUS der Versorgungsspannung je nach der Topologie des Kommunikationsbusses 5 und der Anordnung des Automatismusbauteils 1 am Bus zwischen 18,5 V und 31,6 V schwanken. Wenn die Zenerdiode Z1 z. B. mit einem Schwellenwert von 19 V gewählt wird, wird der Wert V_IN der Versorgungsspannung des Schnittstellenkreises 20 auf einen Wert in der Größenordnung von 17 V geregelt. Hierdurch kann also die vom Schnittstellenkreis abgeführte Stromstärke stark reduziert werden, insbesondere bezogen auf den Fall, wo die Versorgung des Schnittstellenkreises eine maximale Spannung V_BUS aufweist. Auf diese Weise wird die Erhöhung der Temperatur in dem Automatismusbauteil 1 vorteilhaft begrenzt.The interface circle 20 thus operates with a voltage V _IN , which is regulated by the threshold (= V _Z ) of the Zener diode Z1 and primarily by voltage drops in the current amplifier 35 and in the diode D1 (= V _D ) is reduced. Thus, using the Darlington mounting, the regulated voltage V _{IN is} determined by the value V _{Z of} the Zener diode Z1 according to the following formula: V _IN = V _IN -2 * V _BE -V _D , where V _{BE is} the voltage drops in the connections Basis / Emitter of the transistors T1 and T2 corresponds. For bus AS-i, the value V _{BUS of} the supply voltage may vary depending on the topology of the communication bus 5 and the arrangement of the automatic component 1 on the bus between 18.5 V and 31.6 V fluctuate. If the Zener diode Z1 z. B. is selected with a threshold of 19 V, the value V _{IN of} the supply voltage of the interface circuit 20 regulated to a value of the order of 17V. In this way, therefore, the current dissipated by the interface circuit can be greatly reduced, in particular with respect to the case where the supply of the interface circuit has a maximum voltage V _BUS . In this way, the increase in temperature in the automatism component 1 advantageously limited.

Die Einführung des Begrenzerkreises 30 erzeugt allerdings eine Impedanz-Unsymmetrie in Bezug auf die Erde, wodurch infolgedessen die Kommunikation am Bus 5 gestört wird. Es ist deshalb erforderlich, die Eingangsimpedanz des Begrenzungskreises 10 in Bezug auf die Erde zu symmetrisieren, um eine starke Störung der Bitmuster an den Klemmen 21, 22 des Schnittstellenkreises 20 zu vermeiden. Hierzu wird der Symmetrisierungskreis 40 hinzugefügt, der aus einer Symmetrisierungskapazität C3 und aus einem Symmetrisierungswiderstand R3 besteht, die parallel geschaltet sind. Um die Symmetrie der Eingangsimpedanz zu verbessern, wird der Wert der Symmetrisierungskapazität C3 ungefähr gleich dem Wert der zweiten Koppelkapazität C2 gewählt und der Wert des Symmetrisierungswiderstands R3 in der Größenordnung von einigen Ohm gewählt (z. B. von 1,2 Ohm), so dass der Gleichstrom ohne einen bedeutenden Spannungsabfall an den Klemmen durchgelassen wird. Auf diese Weise ermöglicht es der Symmetrisierungskreis 40, die kapazitiven Störkopplungen in Bezug auf die Erde und somit die Eingangsimpedanz des Begrenzungskreises 10 zu symmetrisieren.The introduction of the limiter circuit 30 However, it generates an impedance imbalance with respect to the ground, as a result of which communication on the bus 5 is disturbed. It is therefore necessary, the input impedance of the limiting circuit 10 to symmetrize with respect to the earth, causing a strong disturbance of the bit pattern at the terminals 21 . 22 of the interface circle 20 to avoid. For this purpose, the Symmetrisierungskreis 40 added, which consists of a Symmetrisierungskapazität C3 and a balancing resistor R3, which are connected in parallel. In order to improve the symmetry of the input impedance, the value of the balancing capacitance C3 is chosen to be approximately equal to the value of the second coupling capacitance C2 and the value of the balancing resistor R3 is selected on the order of a few ohms (eg of 1.2 ohms) the DC is passed through without a significant voltage drop across the terminals. In this way, the Symmetrisierungskreis allows 40 , the capacitive interference with respect to the earth and thus the input impedance of the limiting circuit 10 to symmetrize.

Man kann sich selbstverständlich weitere Varianten und Verbesserungen von Details und auch den Einsatz gleichwertiger Mittel vorstellen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Of course, one can imagine further variants and improvements of details and also the use of equivalent means without departing from the scope of the invention.

Claims

Device for limiting the DC supply voltage V _{BUS of} a communication bus ( 5 ) between a positive terminal ( 21 ) and a negative terminal ( 22 ) an interface circuit ( 20 ) of an automatic component ( 1 ), the communication bus ( 5 ) two metal conductors ( 6a . 6b ), in which at the same time the supply voltage for the interface circuit ( 20 ) and the bit patterns of the bus ( 5 ) flow, characterized in that the limiting device ( 10 ) a limiter circuit ( 30 ), which is intended to supply the supply voltage of the communication bus ( 5 ) to an operating value V _IN less than V _BUS , and an impedance balancing circuit ( 40 ) connected to the limiter circuit ( 30 ) and the interface circuit ( 20 ) between a positive input terminal ( 11 ) and a negative input terminal ( 12 ) of the limiting device ( 10 ) is connected in series.

A limiting device according to claim 1, characterized in that the limiting device ( 10 ) also a protective circuit ( 50 ) of the interface circuit ( 20 ) connected to the impedance balancing circuit ( 40 ) between the negative terminal ( 12 ) of the limiting device ( 10 ) and the negative terminal ( 22 ) of the interface circuit ( 20 ) is connected in series.

A limiting device according to claim 1, characterized in that the limiter circuit ( 30 ) a power amplifier ( 35 ) comprising a base entrance 36 , a collector input ( 37 ) and an emitter output ( 38 ).

Limiting device according to claim 3, characterized in that the current amplifier ( 35 ) consists of two transistors (T1, T2), which are arranged in the Darlington construction.

A limiting device according to claim 3, characterized in that the limiter circuit ( 30 ) comprises a second coupling capacitance (C2) directly connected between the positive terminal (C2) 21 ) of the interface circuit ( 20 ) and the positive input terminal ( 11 ) of the limiting module ( 10 ) connected.

A limiting device according to claim 5, characterized in that the limiter circuit ( 30 ) comprises a first resistor (R1) and a second resistor (R2) of approximately the same value connected between the positive input terminal (R1) 11 ) of the limiting device ( 10 ) and the Basic input ( 36 ) of the current amplifier ( 35 ) are connected in series.

A limiting device according to claim 6, characterized in that the limiter circuit ( 30 ) includes a zener diode (Z1) connected to the first resistor (R1) between the positive input terminal (Z1) 11 ) and the negative input terminal ( 12 ) of the limiting device ( 10 ) is connected in series.

Limiting device according to claim 7, characterized in that the limiter circuit ( 30 ) comprises a first coupling capacitance (C1) connected between the positive terminal (C1) 11 ) of the limiting device ( 10 ) and the entry base ( 36 ) of the current amplifier ( 35 ) connected.

A limiting device according to claim 5, characterized in that the balancing circuit ( 40 ) consists of a balancing resistor (R3) and a balancing capacitance (C3), which are connected in parallel and allow the input impedance of the limiting circuit ( 10 ) in relation to the earth.

A limiting device according to claim 9, characterized in that the value of the Symmetrisierungskapazität (C3) corresponds approximately to the value of the second coupling capacitance (C2).

Delimiter according to one of the preceding claims, characterized in that the communication bus ( 5 ) is the bus AS-i (Actuator Sensor Interface).

Automatic component which is connected to a communication bus ( 5 ), the two conductors ( 6a . 6b ) in which at the same time a DC supply voltage and bit pattern of the bus ( 5 ), characterized in that the automatic component is a limiting device ( 10 ) for the supply voltage according to one of the preceding claims.