[发明专利]二线制现场总线电源去耦电路

说明书

技术领域

本发明涉及工业自动化技术领域，更具体地说，涉及二线制现场总线电源去耦电路。

背景技术

二线制现场总线(例如FF总线和Profibus-PA总线)是工业自动化领域研究的热点，其突出优势在于，能够在同一根总线传输线上同时实现信号和电能的传输。

所述总线的两端安装有终端阻抗，所述终端阻抗有两个作用：一是对总线特性阻抗的匹配；二是将总线调制电流转换成总线电压信号。

所述总线与直流源(即总线电源)之间安装有二线制现场总线电源去耦电路，该电路的交流阻抗远远大于所述终端阻抗，能够避免总线调制电流流向交流阻抗小于所述终端阻抗的直流源。此外，为降低直流源的功耗，所述二线制现场总线电源去耦电路的直流阻抗应尽量小。基于这两点，现有技术通常把二线制现场总线电源去耦电路设计成电感和电阻串联的结构，该串联结构可以设置在总线低电压端，如图1a所示，也可以设置在总线高电压端，如图1b所示。

但是，总线上信号传输速率的典型值为31.25kbit/s，为保证信号不失真，通常要求二线制现场总线电源去耦电路的电感量不低于5mH，由此电感线圈匝数会比较多；此外，总线上的直流电流较大，因此二线制现场总线电源去耦电路中电感的线径要设计得比较粗；而若要同时满足这两个条件就必须选择大体积的磁芯，致使最终设计出的电感器件体积庞大，非常不利于二线制现场总线电源去耦电路的小体积化和高集成度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种二线制现场总线电源去耦电路，以实现二线制现场总线电源去耦电路的小体积化和高集成度。

一种二线制现场总线电源去耦电路，包括运算放大器、N型开关管、第一电阻、第二电阻、第一电容和偏置电路，其中：

所述运算放大器的同相输入端经过所述第一电阻接入二线制现场总线的低电压端，其反相输入端经过所述第一电容接入所述低电压端，其输出端接入所述N型开关管的控制极；

所述N型开关管的输入极接所述运算放大器的同相输入端，其输出极接总线电源的负极；

所述偏置电路的正负输入端接在所述总线电源上，所述偏置电路的输出端经过所述第二电阻接入所述运算放大器的反相输入端。

其中，所述偏置电路包括第三电阻、二极管和第二电容，其中：

所述第三电阻连接所述总线电源的正极和所述二极管的阳极；

所述二极管的阴极接所述总线电源的负极；

所述第二电容并联在所述二极管上。

其中，所述N型开关管为NPN型三极管。

其中，所述N型开关管为NMOS管。

其中，所述N型开关管为N型达林顿管。

一种二线制现场总线电源去耦电路，包括运算放大器、P型开关管、第一电阻、第二电阻、第一电容和偏置电路，其中：

所述P型开关管的输出极接入二线制总线的高电压端，其输入极经所述第一电阻接入总线电源的正极，其控制极接所述运算放大器的输出端；

所述偏置电路的正输入端接所述P型开关管的输入极，其负输入端接所述总线电源的负极，其输出端接所述运算放大器的反相输入端；

所述运算放大器的同相输入端经过所述第一电容接入所述总线电源的正极，并经过所述第二电阻接入所述P型开关管的输出极。

其中，偏置电路包括第三电阻、二极管和第二电容，其中：

所述第三电阻连接所述总线电源的负极和所述二极管的阴极；

所述二极管的阳极接所述总线电源的正极；

所述第二电容并联在所述二极管上。

其中，所述P型开关管为PNP型三极管。

其中，所述P型开关管为PMOS管。

其中，所述P型开关管为P型达林顿管。

从上述的技术方案可以看出，本发明利用运算放大器、开关管、电阻、电容和偏置电路来构建二线制现场总线电源去耦电路，该电路与直接由电感和电阻串联而成的二线制现场总线电源去耦电路等效。相较于现有技术，本发明不设置电感器件，因此不存在二线制现场总线电源去耦电路中的电感器件体积庞大的问题，实现了二线制现场总线电源去耦电路的小体积化和高集成度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。