[发明专利]用于将电源从传输线耦合至节点的电源隔离器

说明书

本发明的背景

1．本发明的领域

本发明涉及电源隔离器，用于从双绞线向收发信机提供电力。

2．现有技术

分布式智能网络即提供感测、通信和控制，如美国专利4,918,690描述的那样的网络。这种网络包括多个节点，每个节点包括一个电池和连至通用媒体(如双绞线)的收发信机。

此种网络的收发信机和相关部件在美国专利5,148,144中描述，还在标题为“采用神经芯片实现双绞线收发信机”(由Echelon公司出版，1991年8月)一文中描述。

下文将会看到，本发明为双绞线传输线提供节点的连接性，以提供直流和低频低阻连接，为了允许直接从传输线对节点供电，并且同时在此传输线上在数据传输的频带内呈高阻抗状态使得负载不完全相同，并允许传输线和节点间的数据的交流耦合。

本发明简要介绍

用于连接一个两导体传输线(如双绞线)网络的一节点到网络的节点电源隔离器，能使网络本身直接对节点直流供电而无须大大减弱网络中信号的电平或干扰节点从网络接收信号或在网络上发送信号的能力。

流过电源隔离器的电流是通过一个与每一传输线串行连接的晶体管流向节点连接线的，晶体管的基极和发射极间的电压，在所用信令频率上基本上被嵌位在恒定值，或者直接用一个电容连接基极和发射极，另一种电路有一电容连接在另一晶体管的基极和发射极之间或者两者都用。各种实施例都是公开的。

附图简述

图1示意了本发明应用环境的方框图；

图2是图1中极性桥24的电路图；

图3示意了一个连接起来象齐纳二极管那样操作的NPN型晶体管电路图；

图4为一示意图3的电路的直流电压-电流特性的曲线；

图5示意在图3上增添一个电容后的电路图；

图6示意图5电路的动态阻抗随频率的变化情况；

图7示意了本发明的晶体管部分级联电路图；

图8是和图7一样的一个两晶体管电路，但采用不同导体类型的晶体管；

图9是图8的电路多增添一个晶体管部分的电路的电路图；

图10是示意在应用中本发明想获得的性能的曲线，即希望本发明的节点电源隔离器的低阻抗通过500Hz保持很低，而在大约5KHz时比较彻底地移到高动态阻抗特性并且至少到150KHz频率保持这一高动态阻抗电平；

图11是图9的电路用相反的导体类型的晶体管实现的电路；

图12是示意通过电源隔离器64耦合电源到传输线20和22的方块图。

本发明的详细描述

首先参照图1，对本发明的应用环境给予了示意。正如在那里示意的那样，一双网络线20和22，典型为简单的双绞线对，也可采用其它形式的导体线对，连接到极性桥24。网络线20和22间有一直流电压，在网络上数据传输时，交流数据传输信号附加在其上。在优选实施例中，在网络的某些节点上在线20和线22之间保持42伏的直流电压，虽然在图1表示的某些特定节点位置上，由于网络中负载存在，这一直流电压可能会稍低些。相似地，线路上的交流信号电平为250毫伏RMS数量级，虽然在某些特定节点位置上，取决于线路的长度，线上节点的数量，传送到需考虑的节点的相对位置等，交流信号电平也有可能小很多。

一般地，在线20和线22之间加载的交流信号是差分信号，一根线上的信号部分与另一根上的信号部分是相等的，但相位是相反的，因此在接收端节点，两线间的交流电压相同部分感觉也是为不同的。这就提供高共模抑制，因为在每一节点上的接收机将相对地不受两线上相等附加上的噪声的影响以及在两线上的相同相位的影响。

极性桥24仅简单地为一全二极管桥如图2所示。这就允许每一节点到网络的连接不用考虑极性。极性桥输出的负值端和正值端两者都连至一个节点电源隔离器26。极性桥正值输出端连至节点电源隔离器26a的正值端，而极性桥24的负值输出端连至节点电源隔离器26b的负值端。节点电源隔离器(其细节将在后面叙述)，连接至一个直流到直流转换器28，这种直流到直流的转换器减低节点电源隔离器的直流输出电压，典型地到5伏，以操作收发信机30和其它与节点相关的可能设备，如各种传感器，等等。