專利名稱：電源線斬波通訊收發(fā)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種低壓直流電源線與數(shù)據(jù)信號線同時傳輸?shù)碾娐?，屬于通信與
現(xiàn)場總線傳輸技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在工業(yè)控制，樓宇，設(shè)備監(jiān)控等領(lǐng)域，大量存在將現(xiàn)場分散的監(jiān)測點(diǎn)和控制點(diǎn)通過 總線技術(shù)進(jìn)行連接的需求。目前常用的總線技術(shù)有RS485，CAN，ProfiBus等。與集中式的 星型連線相比，總線方式可大大減少連線的總長度和布線的復(fù)雜度。每個總線模塊的接口 只需兩對線一對電源線和一對信號線。 為了進(jìn)一步減少連線，目前也有通過一對線同時傳輸信號和電源的技術(shù)。這些技 術(shù)一般是采用在電源線上進(jìn)行載波信號疊加的方法。采用這種方法存在以下缺點(diǎn)1、成本 增加；2、傳輸距離和傳輸速度受到限制；3、總線上節(jié)點(diǎn)數(shù)受限；4、對電源和接收設(shè)備的性 能要求增加。因此，設(shè)計(jì)一種低成本的簡單的電源線通信收發(fā)電路成為需要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種在一對線上能同時實(shí)現(xiàn)電源供應(yīng)和數(shù)據(jù)信號傳輸 的電源線斬波通信收發(fā)電路。 本實(shí)用新型的電源線斬波通信收發(fā)電路包括主機(jī)電路和從機(jī)電路兩個部分；主機(jī) 電路包括第一微處理器，直流電源，第一穩(wěn)壓芯片，由第一電阻、第一場效應(yīng)晶體管、第一二 極管、第一電感、第二場效應(yīng)晶體管組成的電子開關(guān)邏輯電路，由第一三極管、第二三極管、 第三三極管、第二電阻和第三電阻構(gòu)成的第一驅(qū)動電路，由第四三極管和第五三極管構(gòu)成 的第二驅(qū)動電路，由第二二極管、第一穩(wěn)壓管、第六電阻和第二電容組成的電壓尖峰吸收 電路，第二三極管的基極和第三三極管的基極分別與第一微處理器的兩個輸出口相連，第 二三極管的發(fā)射極和第三三極管的發(fā)射極均接地，第二三極管的集電極通過第二電阻與第 一場效應(yīng)晶體管的門極和第一三極管的集電極共連，第一三極管的基極通過第三電阻與第 三三極管的集電極相連，第一三極管的發(fā)射極與直流電源的正端、第一電阻的一端和第一 穩(wěn)壓芯片的輸入端共接，第一穩(wěn)壓芯片的輸出端與第一微處理器的電源端相連，第一場效 應(yīng)晶體管的源極通過第一電阻與直流電源的正端相連，第一場效應(yīng)晶體管的漏極與第一二 極管的陰極和第一電感的一端共接，第一二極管的陽極接地，第一電感的另一端與第二場 效應(yīng)晶體管的漏極、電源通信總線的正端以及第四電阻的一端共接，第二場效應(yīng)晶體管的 源極接地，并和電源通信總線的負(fù)端相連，第二場效應(yīng)晶體管的門極與第四三極管的發(fā)射 極和第五三極管的發(fā)射極共接，第四三極管的集電極和第一微處理器的電源端相連，第 五三極管的集電極接地，第四三極管的基極與第五三極管的基極以及第一微處理器的一個 輸出口共接，第四電阻另一端與第五電阻的一端、第一電容的一端以及第一微處理器的一 個輸出口共接，第五電阻的另一端和第一電容的另一端均接地，電壓尖峰吸收電路中的第 二二極管的陽極與電源通信總線的正端相連，第二二極管的陰極與第一穩(wěn)壓二極管的陰極 和第二電容的一端相連，第一穩(wěn)壓二極管的陽極與第六電阻的一端相連，第二電容的另一 端和第六電阻的另一端共同接地，或者第二電容的另一端和第六電阻的另一端共同與直流帶電源的正端相連； 從機(jī)電路包括第二微處理器，第二穩(wěn)壓芯片，由第三場效應(yīng)晶體管、第三二極管和 第四電容組成的電子開關(guān)邏輯電路，由第六三極管和第七三極管組成的第三驅(qū)動電路，第 二微處理器的一個輸出口與第七電阻的一端、第八電阻的一端以及第三電容的一端共接， 第八電阻的另一端和第三電容的另一端均接地并連接電源通信總線的負(fù)端，第七電阻的另 一端與第三二極管的陽極和第三場效應(yīng)晶體管的漏極共接并連接電源通信總線的正端，第 三二極管的陰極與第二穩(wěn)壓芯片的輸入端和第四電容的一端共接，第四電容另一端接地， 第二穩(wěn)壓芯片的輸出端與第二微處理器的電源端相連，第三場效應(yīng)晶體管的源極接地，第 三場效應(yīng)晶體管的門極與第六三極管的發(fā)射極和第七三極管的發(fā)射極共接，第六三極管的 集電極與第二微處理器的電源端相連，第七三極管的集電極接地，第六三極管的基極和第 七三極管的基極相連并和第二微處理器的一個輸出口共接。 上述主機(jī)電路中的第二場效應(yīng)晶體管可以用三極管替代，從機(jī)電路中的第三場效 應(yīng)晶體管可以用三極管替代。 上述第一、第二微處理器可以采用各種型號的微處理器。第一，第二穩(wěn)壓芯片可以 根據(jù)不同的供電電壓要求，采用相應(yīng)型號的穩(wěn)壓芯片。 本實(shí)用新型的電源線斬波通信收發(fā)電路的工作原理主機(jī)電路的第一微處理器通 過控制電子開關(guān)邏輯電路將數(shù)字信號調(diào)制成開關(guān)脈沖發(fā)送到電源線上，并用兩種不同寬度 的低電平來表示數(shù)字信號的"0 "和"1 "，使電源線能夠同時傳送數(shù)字信息，成為一條電源通 信線；從機(jī)電路從電源通信線上接收主機(jī)電路發(fā)送的脈沖信號；從機(jī)電路的第二微處理器 可以控制其電子開關(guān)邏輯電路，在主機(jī)電路發(fā)送高電平時，疊加返回代表"0"或"1"信號的 低電平；主機(jī)電路同時從電源通信線上獲得從機(jī)電路返回的信號，從而完成電源總線上的 通信過程。 本實(shí)用新型的電源線斬波通信收發(fā)電路結(jié)構(gòu)簡單，在一對線上便可同時實(shí)現(xiàn)電源 供電和信號通信的功能。大量的節(jié)省了物理連線的長度，簡化了邏輯連線的復(fù)雜程度。在 構(gòu)成總線通信方式時，具有總線上可掛節(jié)點(diǎn)多，線上電壓損耗小，通信質(zhì)量高的特點(diǎn)。并且， 本實(shí)用新型的斬波通信方式具有提升總線電壓的功能，能夠補(bǔ)償遠(yuǎn)距離通訊所帶來的通訊 線電壓損失。

圖1是主機(jī)電路構(gòu)成示意圖； 圖2是從機(jī)電路構(gòu)成示意圖； 圖3是主機(jī)電路中電壓尖峰吸收電路的另一種連接方式示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的電源線斬波通信收發(fā)電路包括主機(jī)電路和從機(jī)電路兩個部分； 主機(jī)電路參照圖1，包括第一微處理器U2，直流電源DC，第一穩(wěn)壓芯片U1，由第一 電阻Rl、第一場效應(yīng)晶體管Ml、第一二極管Dl、第一電感Ll、第二場效應(yīng)晶體管M2組成的 電子開關(guān)邏輯電路，由第一三極管Sl、第二三極管S2、第三三極管S3、第二電阻R2和第三 電阻R3構(gòu)成的第一驅(qū)動電路1，由第四三極管S4和第五三極管S5構(gòu)成的第二驅(qū)動電路2，由第二二極管D2、第一穩(wěn)壓管D3、第六電阻R6和第二電容C2組成的電壓尖峰吸收電路， 第二三極管S2的基極和第三三極管S3的基極分別與第一微處理器U2的兩個輸出口 1/02 和1/01相連，第二三極管S2的發(fā)射極和第三三極管S3的發(fā)射極均接地，第二三極管S2的 集電極通過第二電阻R2與第一場效應(yīng)晶體管M1的門極和第一三極管S1的集電極共連，第 一三極管Sl的基極通過第三電阻R3與第三三極管S3的集電極相連，第一三極管Sl的發(fā)射 極與直流電源DC的正端、第一電阻R1的一端和第一穩(wěn)壓芯片U1的輸入端共接，第一穩(wěn)壓 芯片U1的輸出端與第一微處理器U2的電源端VCC相連，第一場效應(yīng)晶體管M1的源極通過 第一電阻R1與直流電源DC的正端相連，第一場效應(yīng)晶體管M1的漏極與第一二極管D1的 陰極和第一電感L1的一端共接，第一二極管D1的陽極接地，第一電感L1的另一端與第二 場效應(yīng)晶體管M2的漏極、電源通信總線的正端以及第四電阻R4的一端共接，第二場效應(yīng)晶 體管M2的源極接地，并和電源通信總線的負(fù)端相連，第二場效應(yīng)晶體管M2的門極與第四三 極管S4的發(fā)射極和第五三極管S5的發(fā)射極共接，第四三極管S4的集電極和第一微處理器 U2的電源端VCC相連，第五三極管S5的集電極接地，第四三極管S4的基極與第五三極管 S5的基極以及第一微處理器U2的一個輸出口 1/03共接，第四電阻R4另一端與第五電阻 R5的一端、第一電容C1的一端以及第一微處理器U2的一個輸出口 1/04共接，第五電阻R5 的另一端和第一電容C1的另一端均接地，電壓尖峰吸收電路中的第二二極管D2的陽極與 電源通信總線的正端相連，第二二極管D2的陰極與第一穩(wěn)壓二極管D3的陰極和第二電容 C2的一端相連，第一穩(wěn)壓二極管D3的陽極與第六電阻R6的一端相連，第二電容C2的另一 端和第六電阻的另一端共同接地，或者也可如圖3所示，第二電容C2的另一端和第六電阻 的另一端共同與直流帶電源DC的正端相連。 從機(jī)電路參照圖2，包括第二微處理器U4，第二穩(wěn)壓芯片U3，由第三場效應(yīng)晶體管 M3、第三二極管D4和第四電容C4組成的電子開關(guān)邏輯電路，由第六三極管S6和第七三極 管S7組成的第三驅(qū)動電路3，第二微處理器U4的一個輸出口 1/01與第七電阻R7的一端、 第八電阻R8的一端以及第三電容C3的一端共接，第八電阻R8的另一端和第三電容C3的另 一端均接地并連接電源通信總線的負(fù)端，第七電阻R7的另一端與第三二極管D4的陽極和 第三場效應(yīng)晶體管M3的漏極共接并連接電源通信總線的正端，第三二極管D4的陰極與第 二穩(wěn)壓芯片U3的輸入端和第四電容C4的一端共接，第四電容C4另一端接地，第二穩(wěn)壓芯 片U3的輸出端與第二微處理器U4的電源端VCC相連，第三場效應(yīng)晶體管M3的源極接地， 第三場效應(yīng)晶體管M3的門極與第六三極管S6的發(fā)射極和第七三極管S7的發(fā)射極共接，第 六三極管S6的集電極與第二微處理器U4的電源端VCC相連，第七三極管S7的集電極接地， 第六三極管S6的基極和第七三極管S7的基極相連并和第二微處理器U4的一個輸出口 1/ 02共接。 主機(jī)電路中的第二場效應(yīng)晶體管M2也可以用三極管替代，從機(jī)電路中的第三場 效應(yīng)晶體管M3也可以用三極管替代。 主機(jī)電路中的電子開關(guān)邏輯電路由第一微處理器U2的輸入輸出I/O 口控制，將數(shù)
字信號調(diào)制成開關(guān)脈沖發(fā)送到電源通信總線上，在電源通信總線上以兩種不同寬度的低電 平分別表示"0"和"1"信號；從機(jī)電路中的電子開關(guān)邏輯電路由第二微處理器U4的輸入輸 出I/O 口控制，在主機(jī)電路發(fā)送高電平時，疊加返回代表"0"或"1"信號的低電平；主機(jī)電 路和從機(jī)電路都可以通過信號接收電路接收到來自電源通信總線上的電壓脈沖信號，從而完成電源總線上的通信過禾
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權(quán)利要求電源線斬波通信收發(fā)電路，其特征是包括主機(jī)電路和從機(jī)電路兩個部分；主機(jī)電路包括第一微處理器(U2)，直流電源(DC)，第一穩(wěn)壓芯片(U1)，由第一電阻(R1)、第一場效應(yīng)晶體管(M1)、第一二極管(D1)、第一電感(L1)、第二場效應(yīng)晶體管(M2)組成的電子開關(guān)邏輯電路，由第一三極管(S1)、第二三極管(S2)、第三三極管(S3)、第二電阻(R2)和第三電阻(R3)構(gòu)成的第一驅(qū)動電路(1)，由第四三極管(S4)和第五三極管(S5)構(gòu)成的第二驅(qū)動電路(2)，由第二二極管(D2)、第一穩(wěn)壓管(D3)、第六電阻(R6)和第二電容(C2)組成的電壓尖峰吸收電路，第二三極管(S2)的基極和第三三極管(S3)的基極分別與第一微處理器(U2)的兩個輸出口I/O2和I/O1相連，第二三極管(S2)的發(fā)射極和第三三極管(S3)的發(fā)射極均接地，第二三極管(S2)的集電極通過第二電阻(R2)與第一場效應(yīng)晶體管(M1)的門極和第一三極管(S1)的集電極共連，第一三極管(S1)的基極通過第三電阻(R3)與第三三極管(S3)的集電極相連，第一三極管(S1)的發(fā)射極與直流電源(DC)的正端、第一電阻(R1)的一端和第一穩(wěn)壓芯片(U1)的輸入端共接，第一穩(wěn)壓芯片(U1)的輸出端與第一微處理器(U2)的電源端(VCC)相連，第一場效應(yīng)晶體管(M1)的源極通過第一電阻(R1)與直流電源(DC)的正端相連，第一場效應(yīng)晶體管(M1)的漏極與第一二極管(D1)的陰極和第一電感(L1)的一端共接，第一二極管(D1)的陽極接地，第一電感(L1)的另一端與第二場效應(yīng)晶體管(M2)的漏極、電源通信總線的正端以及第四電阻(R4)的一端共接，第二場效應(yīng)晶體管(M2)的源極接地，并和電源通信總線的負(fù)端相連，第二場效應(yīng)晶體管(M2)的門極與第四三極管(S4)的發(fā)射極和第五三極管(S5)的發(fā)射極共接，第四三極管(S4)的集電極和第一微處理器(U2)的電源端(VCC)相連，第五三極管(S5)的集電極接地，第四三極管(S4)的基極與第五三極管(S5)的基極以及第一微處理器(U2)的一個輸出口I/O3共接，第四電阻(R4)另一端與第五電阻(R5)的一端、第一電容(C1)的一端以及第一微處理器(U2)的一個輸出口I/O4共接，第五電阻(R5)的另一端和第一電容(C1)的另一端均接地，電壓尖峰吸收電路中的第二二極管(D2)的陽極與電源通信總線的正端相連，第二二極管(D2)的陰極與第一穩(wěn)壓二極管(D3)的陰極和第二電容(C2)的一端相連，第一穩(wěn)壓管(D3)的陽極與第六電阻(R6)的一端相連，第二電容(C2)的另一端和第六電阻的另一端共同接地，或者第二電容(C2)的另一端和第六電阻(R6)的另一端共同與直流電源(DC)的正端相連；從機(jī)電路包括第二微處理器(U4)，第二穩(wěn)壓芯片(U3)，由第三場效應(yīng)晶體管(M3)、第三二極管(D4)和第四電容(C4)組成的電子開關(guān)邏輯電路，由第六三極管 (S6)和第七三極管(S7)組成的第三驅(qū)動電路(3)，第二微處理器(U4)的一個輸出口I/O1與第七電阻(R7)的一端、第八電阻(R8)的一端以及第三電容(C3)的一端共接，第八電阻(R8)的另一端和第三電容(C3)的另一端均接地并連接電源通信總線的負(fù)端，第七電阻(R7)的另一端與第三二極管(D4)的陽極和第三場效應(yīng)晶體管(M3)的漏極共接并連接電源通信總線的正端，第三二極管(D4)的陰極與第二穩(wěn)壓芯片(U3)的輸入端和第四電容(C4)的一端共接，第四電容(C4)另一端接地，第二穩(wěn)壓芯片(U3)的輸出端與第二微處理器(U4)的電源端(VCC)相連，第三場效應(yīng)晶體管(M3)的源極接地，第三場效應(yīng)晶體管(M3)的門極與第六三極管(S6)的發(fā)射極和第七三極管(S7)的發(fā)射極共接，第六三極管(S6)的集電極與第二微處理器(U4)的電源端(VCC)相連，第七三極管(S7)的集電極接地，第六三極管(S6)的基極和第七三極管(S7)的基極相連并和第二微處理器(U4)的一個輸出口I/O2共接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源線斬波通信收發(fā)電路，主機(jī)電路中的第二場效應(yīng)晶體管(M2)用三極管替代，從機(jī)電路中的第三場效應(yīng)晶體管(M3)用三極管替代。
專利摘要本實(shí)用新型的電源線斬波通信收發(fā)電路包括主機(jī)電路和從機(jī)電路兩個部分。主機(jī)電路將數(shù)字信號調(diào)制成開關(guān)脈沖發(fā)送到電源線上，并用兩種不同寬度的低電平來表示數(shù)字信號的“0”和“1”，使電源線成為一條電源通信線；從機(jī)電路從電源通信線上接收主機(jī)電路發(fā)送的脈沖信號；從機(jī)電路在主機(jī)電路發(fā)送高電平時，疊加返回代表“0”或“1”信號的低電平，從而完成電源總線上的通信過程。本實(shí)用新型的電源線斬波通信收發(fā)電路結(jié)構(gòu)簡單，在一對線上同時實(shí)現(xiàn)電源供電和信號通信的功能。大量的節(jié)省了物理連線的長度，簡化了邏輯連線的復(fù)雜程度，通信時總線上可掛節(jié)點(diǎn)多，線上電壓損耗小，通信質(zhì)量高，并具有提升總線電壓的功能，能夠補(bǔ)償遠(yuǎn)距離通訊所帶來的通訊線電壓損失。
文檔編號H04B3/54GK201515367SQ20092012319
公開日2010年6月23日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者何湘寧, 吳建德, 李楚杉 申請人:浙江大學(xué)