[实用新型]具有隔离电源的电路和具有RS485接口的设备

说明书

技术领域

本实用新型总体涉及电源隔离领域，尤其涉及一种为RS485接口提供隔离电源的电路和设备。

背景技术

出于人身安全、信号安全等原因，隔离电源广泛应用于电子设备中。电源隔离大体上具有如下作用：其一，实现安全隔离，即防止人体接触而导致意外伤害；其二，实现信号噪声的隔离，例如避免模拟电路与数字电路之间经由电源电路形成的信号干扰，或者例如避免强、弱信号之间经由电源电路形成的信号串扰。此外，电源隔离还便于实现例如过压、短路等保护措施和实现稳压和降噪等功能。

RS485接口为一种用于串行通信的标准接口，其可以有效地用于长距离通信和电气干扰环境。RS485接口也可以用来构建总线式网络拓扑结构。RS485接口广泛应用在例如暖通空调(HVAC)系统中的控制器、监视器、控制模块，消防领域的控制器和监视设备，以及其他具有通信功能的设备中。实际使用中，通常需要为RS485接口提供电源隔离，以保证使用的安全性和可靠性。

图1示例性地示出了现有的一种用于RS485接口的隔离电源电路。如图1所示，隔离电源100包括：一个异步直流(DC-DC)转换器110以及一个DC-DC隔离电源120。具体地，在图1中，异步DC-DC转换器110具有两个输入端I+和I-，其可以接收例如直流+24V的电源输入。异步DC-DC转换器110的输出端SW连接到电感L1的一端。电感L1的另一端和地电位GND之间连接有一个电容C1。电感L1和电容C1连接成L形的滤波电路。二极管D1连接在输出端SW和地电位GND之间，用于在续流阶段提供单向的续流通路。在电感L1和电容C1之间的结合点Q可提供第一电源，例如该第一电源为+5V。在图1中，DC-DC隔离电源120具有两个输入端，其分别连接到第一电源+5V和地电位GND，从而由第一电源+5V供电。DC-DC隔离电源120还具有两个输出端，即第二电源+5V_ISO和第二地电位GND_ISO。第二电源+5V_ISO和第二地电位GND_ISO均与第一电源+5V和地点位GND相互电气隔离。这里，由于使用了DC-DC隔离电源，第二电源与第一电源彼此电气隔离、相互独立。

图1所示出的隔离电源设计特别适于给例如RS485接口的接口或组件提供隔离的电源，以实现安全和免信号干扰等。然而，图1所示的隔离电源中，DC-DC隔离电源120的价格与异步DC-DC转换器110的价格相当，甚或更高，从而导致图1的隔离电源成本过高。出于成本考虑，某些应用中则不得不采用非电源隔离的设计。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种具有隔离电源的电路，其能够以相对低廉的价格提供隔离的电源。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种具有隔离电源的电路，包括：一个同步DC-DC转换器，其具有两个输入端和输出端，所述输入端接收一直流输入；一个隔离变压器，其具有彼此电气隔离的原边绕组和副边绕组，其中所述原边绕组和一个电容器串联连接在所述同步DC-DC转换器的输出端和地电位之间，且在所述原边绕组与所述电容器的结合点处提供第一电源；所述副边绕组提供第二电源，所述第二电源与所述第一电源电气上彼此隔离。优选地，所述隔离变压器的原边绕组和副边绕组的匝数比为1:1。

在上述方案中，隔离变压器的原边绕组一方面用作同步DC-DC转换器的外围储能电感，另一方面以电气隔离方式向副边绕组提供电能。这种方案能够在省去一个隔离DC-DC电源的情况下实现电源隔离。若从成本方面考虑，由于省去了一个隔离DC-DC电源且复用隔离变压器的原边绕组，隔离电源的成本可以降低50％。50％的成本缩减对于大批量生产而言是非常可观的。

优选地，所述同步DC-DC转换器包括：第一MOSFET，其连接在一个所述输入端和所述输出端之间；第二MOSFET，其连接在所述输出端和另一个所述输入端之间；一个驱动电路，其控制所述第一和第二MOSFET的导通或关断。

优选地，所述电路还包括：第一信号端，其由所述第一电源供电；第二信号端，其由所述第二电源供电；至少一个光耦，其连接在所述第一信号端和所述第二信号端之间。由此，可以不仅实现电源隔离，还同时实现信号隔离。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型还提出一种具有RS485接口的设备，其特征在于，包括：上述的电路，其提供彼此隔离的第一电源和第二电源，其中所述第一电源和第二电源中之一为所述RS485接口供电。优选地，所述设备为用于暖通空调系统的控制设备，或者用于消防系统的控制器。