一种FF总线欠压指示电路的制作方法

本发明涉及ff总线通讯技术领域，具体涉及一种ff总线欠压指示电路。

背景技术：

ff总线网络到达仪表附近时有接线盒用于多台仪表接入到总线，接线盒里面是一个分支保护器，在分支保护器上面需要对总线过欠压进行指示，便于维护排查。在ff总线9-32v工作电压范围内指示灯亮，否则熄灭(不同设备实际最低标称电压可能会更高)。过压熄灭一般直接由过压关断电路关闭总的电源来实现，但是欠压灭灯需要额外电路来实现。

如附图1所示，现有技术中低电压保护阈值点由r1和r2分压电阻配合u1高端侧电压基准来设定，当电压高于阈值时u1导通，然后q1基极被拉高导通，使得右侧恒流点灯电路工作led灯亮。恒流点灯电路由于q1导通因此q2基极通过r5拉低导通，当电流在r6上产生的压降到达基准u2的阈值时u2导通使得q2基极被拉高进入线性区，最终流过r6的电流恒定，也就是led的电流也基本恒定。当电压低于阈值时u1不导通，q1关闭，q2的vbe为0v关闭，因此灯灭。然而，采用此种电路，当电压处于阈值附近波动时恒流电路处于不稳定区，电流时大时小，进而导致总线信号干扰严重，无法通信。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于提供一种新的ff总线欠压指示电路，在欠压灭灯的同时保持电路继续恒流，不对总线产生干扰，且相比现有技术中的电路具有更低成本。

为解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

一种ff总线欠压指示电路，包括电压检测单元，指示灯单元和恒流单元，所述指示灯单元至少包括led和与led并联的旁路稳压管d1，所述恒流单元用于耦接总线电源端取电并向指示灯单元提供恒流电源，所述电压检测单元耦接总线电源端，并耦接于led阴极和电源地之间，用于基于检测的总线电压控制led的阴极与电源地之间线路的通断。

在一示出实施例中，所述电压检测单元至少包括串联耦接于总线电源端和电源地之间的分压电阻r7和r8，以及耦接于led阴极和电源地之间的基准芯片u1，其中基准芯片u1的电压参考端耦接于电阻r7和r8之间。

在另一示出实施例中，所述电压检测单元至少包括串联耦接于总线电源端和电源地之间的分压电阻r251和r256，以及比较器u7；其中比较器u7的ina+脚耦接于电阻r251和r256之间，outb脚耦接led阴极，vdd脚经电阻r245耦接总线电源端，并经并接的电容c100和稳压二极管d29耦接电源地，gnd脚耦接电源地。

在一示出实施例中，所述恒流单元为恒流二极管。

在另一示出实施例中，所述恒流单元包括pnp三极管q1和q2，电阻r9和r10；其中，三极管q2的发射极和电阻r9的一端耦接总线电源端，电阻r9的另一端耦接三极管q2的基极和三极管q1的发射极，三极管q2的集电极耦接三极管q1的基极并经电阻r10耦接电源地，三极管q1的集电极耦接led的阳极。

本发明的ff总线欠压指示电路，先比现有技术具有如下优点：

1)通过设置旁路稳压管d1，确保在指示led因为电压变化而亮灭(通断)时，不会造成指示回路中的电流发生变化，使得指示电路的状态变化对总线通信不会产生干扰，从而总线通信的最低电压能够和仪表的最低工作电压下限保持一致，扩宽了总线工作电压限，使得总线的通讯电压范围最大化。

2)采用的基准芯片u1为低端侧基准，相较于高端侧基准更通用更便宜。同时，恒流电路采用三极管限流，也进一步降低了成本。

附图说明

图1为现有的ff总线欠压指示电路的电路原理图。

图2为本发明第一种实施例的ff总线欠压指示电路的电路原理图。

图3为本发明第二种实施例的ff总线欠压指示电路的电路原理图。

图4为本发明第三种实施例的ff总线欠压指示电路的电路原理图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

如图1所示为现有的现有的ff总线欠压指示电路的电路原理图。其低电压保护阈值点由r1和r2分压电阻配合高端侧电压基准u1来设定，当电压高于阈值时u1导通，然后q1基极被拉高导通，使得右侧恒流点灯电路工作led灯亮。恒流点灯电路由于q1导通因此q2基极通过r5拉低导通，当电流在r6上产生的压降到达基准u2的阈值时u2导通使得q2基极被拉高进入线性区，最终流过r6的电流恒定，也就是led的电流也基本恒定。当电压低于阈值时u1不导通，q1关闭，q2的vbe为0v关闭，因此灯灭。然而，采用此种电路，在欠压灭灯阈值附近由于恒流电路工作点改变不能维持恒流状态，引起点灯电路电流突变，导致总线阻抗突变，影响通信。也就是现有电路只能保证阈值以上才能正常工作。单终端通信时总线信号幅度为±(0.75-1)v，在9v供电时最低电压被拉到8v，已经被点灯电路干扰。仪表的最低工作电压往往低于总线要求的9v，在仪表还能工作的时候由于点灯导致总线提前失效，不利于总线的应用。

为了解决上述问题，本发明提供了一种新的ff总线欠压指示电路，包括电压检测单元，指示灯单元和恒流单元。其中指示灯单元至少包括led和与led并联的旁路稳压管d1，旁路稳压管d1用来当led熄灭时给第二电路产生的电流提供续流通道；恒流单元用于耦接总线电源端取电并向指示灯单元提供恒流电源用来点灯，电压检测单元耦接总线电源端，并耦接于led阴极和电源地之间，用于基于检测的总线电压控制led的阴极与电源地之间线路的通断。

本发明的上述方案通过旁路稳压管d1确保点灯电流不会因为灯开关而产生变化，点灯电路对总线通信不会产生干扰，总线通信的最低电压会和仪表的最低工作电压下限保持一致，使得总线的通讯电压范围最大化。下面结合具体实施例对本发明的方案进行进一步说明。

实施例1

如图2所示，本示出实施例中，指示灯单元至少包括发光指示led和与led并联的旁路稳压管d1。电压检测单元至少包括串联耦接于总线电源端和电源地之间的分压电阻r7和r8，以及耦接于led阴极和电源地之间的基准芯片u1，其中基准芯片u1的电压参考端耦接于电阻r7和r8之间。恒流单元采用恒流管d33，其耦接总线电源端vcc取电并为led提供恒流电源。

该电路的工作原理是：通过分压电阻r7、r8设置灭灯的阈值电压，超过阈值电压则u1工作，led对地为低阻抗，此时由于led和u1的压降和远远小于稳压管d1的工作电压，电流全部由led和u1组成的串联电路流过，d1没有电流流过，led点亮。在此过程中，点灯电路中的电流不会因为灯开关而产生变化，从而整个点灯电路对总线通信不会产生干扰。

在一种实施例中，u1的型号为ti的lmv431。通常器件的温漂等性能会影响阈值点的准确度，而本实施例中的应用对阈值范围要求不高，因此其它国产的tl431都可以选用，相较于高端侧基准更通用更便宜。

实施例2

如图3所示，本示出实施例中，指示灯单元和电压检测单元201的电路构成和实施例1中类似，恒流单元202换成了由三极管构成的高端恒流电路，其包括pnp三极管q1和q2，电阻r9和r10；其中，三极管q2的发射极和电阻r9的一端耦接总线电源端，电阻r9的另一端耦接三极管q2的基极和三极管q1的发射极，三极管q2的集电极耦接三极管q1的基极并经电阻r10耦接电源地，三极管q1的集电极耦接led的阳极。

上述恒流电路的工作原理为：上电后由于r10将q1的基极拉低，因此q1导通，此时q2基极被q1拉低导通，导致r10电压上升使q1从开关状态进入放大区，进而q2的基极电压也随之升高进入放区使r10电压变低，形成负反馈。稳态时当流过q1的电流过大则r9上的压降大于q2的vbe，q2导通能力加大使得r10电压升高从而q1的vbe电压变小放大能力变弱，流过r9的电流降低；当流过r9的电流过小则反过来，最终流过q1的电流就是q2的veb/r3，形成恒流电流。

采用上述电路，可使得恒流电流更加精确和稳定，从而增强了整个电路的稳定性。同时，恒流电路采用三极管限流，也进一步降低了成本。

实施例3

如图4所示，本示出实施例中，指示灯单元和恒流单元的电路构成和实施例2中类似，电压检测单元采用了集成芯片电路，其包括串联耦接于总线电源端和电源地之间的分压电阻r251和r256，以及比较器u7；其中比较器u7的ina+脚耦接于电阻r251和r256之间，并经电容c99接地；outb脚耦接led阴极，vdd脚经电阻r245耦接总线电源端vcc，并经并接的电容c100和稳压二极管d29耦接电源地，gnd脚耦接电源地。本实施例中，比较器u7的型号为tps3700ddcr。

采用上述电路，电压采用更加准确，适用于对电压采用要求更高的场合。

采用上述实施例中的方案，可以将点灯恒流工作电压降到7v以下，而灭灯阈值点可以在这之上随便设计，灭灯提示时总线阻抗特性不会变化，最低工作电压取决于总线仪表和接口卡。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。