[發明專利]二線制現場總線電源去耦電路

在審

• 申請號: 201410852851.9
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104716953A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 陳宇;王文輝;段汝良;吳新全
• 申請（專利權）人: 浙江中控技術股份有限公司
• 主分類號: H03K19/14
• 分類號: H03K19/14
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及工業自動化技術領域，更具體地說，涉及二線制現場總線電源去耦電路。

背景技術

二線制現場總線(例如FF總線和Profibus-PA總線)是工業自動化領域研究的熱點，其突出優勢在于，能夠在同一根總線傳輸線上同時實現信號和電能的傳輸。

所述總線的兩端安裝有終端阻抗，所述終端阻抗有兩個作用：一是對總線特性阻抗的匹配；二是將總線調制電流轉換成總線電壓信號。

所述總線與直流源(即總線電源)之間安裝有二線制現場總線電源去耦電路，該電路的交流阻抗遠遠大于所述終端阻抗，能夠避免總線調制電流流向交流阻抗小于所述終端阻抗的直流源。此外，為降低直流源的功耗，所述二線制現場總線電源去耦電路的直流阻抗應盡量小。基于這兩點，現有技術通常把二線制現場總線電源去耦電路設計成電感和電阻串聯的結構，該串聯結構可以設置在總線低電壓端，如圖1a所示，也可以設置在總線高電壓端，如圖1b所示。

但是，總線上信號傳輸速率的典型值為31.25kbit/s，為保證信號不失真，通常要求二線制現場總線電源去耦電路的電感量不低于5mH，由此電感線圈匝數會比較多；此外，總線上的直流電流較大，因此二線制現場總線電源去耦電路中電感的線徑要設計得比較粗；而若要同時滿足這兩個條件就必須選擇大體積的磁芯，致使最終設計出的電感器件體積龐大，非常不利于二線制現場總線電源去耦電路的小體積化和高集成度。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種二線制現場總線電源去耦電路，以實現二線制現場總線電源去耦電路的小體積化和高集成度。

一種二線制現場總線電源去耦電路，包括運算放大器、N型開關管、第一電阻、第二電阻、第一電容和偏置電路，其中：

所述運算放大器的同相輸入端經過所述第一電阻接入二線制現場總線的低電壓端，其反相輸入端經過所述第一電容接入所述低電壓端，其輸出端接入所述N型開關管的控制極；

所述N型開關管的輸入極接所述運算放大器的同相輸入端，其輸出極接總線電源的負極；

所述偏置電路的正負輸入端接在所述總線電源上，所述偏置電路的輸出端經過所述第二電阻接入所述運算放大器的反相輸入端。

其中，所述偏置電路包括第三電阻、二極管和第二電容，其中：

所述第三電阻連接所述總線電源的正極和所述二極管的陽極；

所述二極管的陰極接所述總線電源的負極；

所述第二電容并聯在所述二極管上。

其中，所述N型開關管為NPN型三極管。

其中，所述N型開關管為NMOS管。

其中，所述N型開關管為N型達林頓管。

一種二線制現場總線電源去耦電路，包括運算放大器、P型開關管、第一電阻、第二電阻、第一電容和偏置電路，其中：

所述P型開關管的輸出極接入二線制總線的高電壓端，其輸入極經所述第一電阻接入總線電源的正極，其控制極接所述運算放大器的輸出端；

所述偏置電路的正輸入端接所述P型開關管的輸入極，其負輸入端接所述總線電源的負極，其輸出端接所述運算放大器的反相輸入端；

所述運算放大器的同相輸入端經過所述第一電容接入所述總線電源的正極，并經過所述第二電阻接入所述P型開關管的輸出極。

其中，偏置電路包括第三電阻、二極管和第二電容，其中：

所述第三電阻連接所述總線電源的負極和所述二極管的陰極；

所述二極管的陽極接所述總線電源的正極；

所述第二電容并聯在所述二極管上。

其中，所述P型開關管為PNP型三極管。

其中，所述P型開關管為PMOS管。

其中，所述P型開關管為P型達林頓管。

從上述的技術方案可以看出，本發明利用運算放大器、開關管、電阻、電容和偏置電路來構建二線制現場總線電源去耦電路，該電路與直接由電感和電阻串聯而成的二線制現場總線電源去耦電路等效。相較于現有技術，本發明不設置電感器件，因此不存在二線制現場總線電源去耦電路中的電感器件體積龐大的問題，實現了二線制現場總線電源去耦電路的小體積化和高集成度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。