一种KNX总线电源电路及其方法与流程

本发明涉及供电电路领域，特别涉及一种knx总线电源电路及其方法。

背景技术：

knx是住宅和楼宇控制领域的开放式国际标准。knx电源为knx系统设备传输信号和供电。现有knx电源通常采用市电输入，通过整流电路变为knx系统所需的直流系统。

工程调试现场有时候会出现只有12vdc开关电源或24vdc开关电源的情况，如何将市面上普遍使用的12vdc或24vdc输出的开关电源转变成knx标准电源从而丰富knx电源的种类，市场上还没有相应的解决方案。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种knx总线电源电路及其方法，能够把12vdc或24vdc输出的普通开关电源转变成knx标准电源。

本发明实施例第一方面的一种knx总线电源电路，包括升压电路和扼流圈电路，所述升压电路的输入端和12/24vdc开关电源连接，所述升压电路的输出端和所述扼流圈电路的输入端连接，所述扼流圈电路的输出端和knx总线连接。

根据本发明实施例第一方面的一种knx总线电源电路，至少具有如下有益效果：通过升压电路把12/24vdc开关电源的输出提高到30v，并通过扼流圈电路实现交流去耦，使12vdc、24vdc普通开关电源的输出能向外提供给knx总线工作，传输knx总线报文。

根据本发明实施例第一方面的一种knx总线电源电路，所述升压电路包括开关稳压器u1、电感l、二极管d、电阻rsh、电阻rsl和电容c0，所述电感l的一端分别和12/24vdc开关电源及开关稳压器u1的输入引脚连接，所述电感l的另一端分别和所述二极管d的正极及开关稳压器u1的输出引脚连接，所述二极管d的负极分别和电阻rsh的一端、电容c0以及扼流圈电路的输入端连接，所述电容c0接地，所述电阻rsh另一端分别和开关稳压器u1的反馈引脚及电阻rsl的一端连接，电阻rsl另一端接地。

根据本发明实施例第一方面的一种knx总线电源电路，所述扼流圈电路包括双线圈差模电感、三极管q1和三极管q2，所述双线圈差模电感包括第一线圈l1b和第二线圈l1a，所述第一线圈l1b和电阻r3并联，所述电阻r3的一端分别和所述三极管q1的发射集及总线供电正极端knx+连接，所述三极管q1的集电极通过电阻r2和所述升压电路的输出端连接，所述三极管q1的基极通过并联的电阻r1和电容c1和所述升压电路的输出端连接；所述第二线圈l1b和电阻r4并联，所述第二线圈l1b的一端通过并行的电阻r7和二极管d1接地，所述第二线圈l1b的另一端和总线供电负极端knx-连接，所述三极管q2的发射集和所述电阻r4的一端连接，所述三极管q2的集电极通过电阻r5和总线供电负极端knx-连接，所述三极管q2的基极通过并行的电阻r6和电容c2分别和总线供电负极端knx-连接。

根据本发明实施例第一方面的一种knx总线电源电路，还包括电流计算电路，所述电流计算电路的输入端和所述扼流圈电路连接，所述电流计算电路用于采样所述扼流圈电路的电流。

根据本发明实施例第一方面的一种knx总线电源电路，还包括指示电路，所述指示电路的输入端和所述电流计算电路的输出端连接，所述指示电路用于显示knx总线的电流消耗以及设备的状态。

根据本发明实施例第一方面的一种knx总线电源电路，还包括保护电路，所述保护电路的输入端和所述电流计算电路连接，所述保护电路的输出端和所述12/24vdc开关电源连接，所述保护电路用于当输出短路或过载时断开12/24vdc开关电源的输入。

根据本发明实施例第一方面的一种knx总线电源电路，还包括复位电路，所述复位电路和所述12/24vdc开关电源连接。

根据本发明实施例第一方面的一种knx总线电源电路，所述指示电路包括发光二极管，所述发光二极管的正极和所述电流计算电路的输出端连接，所述发光二极管的负极接地。

本发明实施例第二方面提供一种knx总线电源供电方法，包括：步骤1，通过升压电路将12/24vdc开关电源的输出转换为30vdc输出；步骤2，通过扼流圈电路将所述步骤1中的30vdc输出进行交流去耦；步骤3，将去耦后的30vdc输出接入到knx总线，为knx总线供电。

根据本发明实施例第一方面的一种knx总线电源电路，具有如实施例第一方面所述的一种knx总线电源电路的有益效果，在此不做赘述。

根据本发明实施例第一方面的一种knx总线电源电路，还包括：采样扼流圈电路的电流，将采样的电流和预设的保护电流比较，若采样的电流大于所述保护电流则断开12/24vdc开关电源的输出；将采样的电流输出至指示电路，通过指示电路显示电路的工作状况。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的模块框图；

图2为本发明实施例的升压电路的原理图；

图3为本发明实施例的扼流圈的原理图；

图4为本发明实施例的电流计算电路和指示电路的原理图；

图5为本发明实施例的保护电路和复位电路的原理图；

图6为本发明实施例的供电方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

一种knx总线电源电路，包括升压电路1和扼流圈电路2，所述升压电路1的输入端和12/24vdc开关电源连接，所述升压电路1的输出端和所述扼流圈电路2的输入端连接，所述扼流圈电路2的输出端和knx总线连接。本发明实施例通过升压电路1把12/24vdc开关电源的输出提高到30v，并通过扼流圈电路2实现交流去耦，使12vdc、24vdc普通开关电源的输出能向外提供给knx总线工作，传输knx总线报文。

参见图1，本发明的一个实施例，包括依次串接的升压电路1、扼流圈电路2、电流计算电路3和指示电路4，所述升压电路1的输入端和12/24vdc开关电源连接，所述电流计算电路3用于采集及放大所述扼流圈电路2的电流，所述指示电路4用于显示knx总线的电流消耗以及设备的状态，还包括保护电路5和复位电路6，保护电路5的输入端和所述电流计算电路3连接，所述保护电路5的输出端和所述12/24vdc开关电源连接，所述保护电路5用于当输出短路或过载时断开12/24vdc开关电源的输入，起到保护电源的作用，所述复位电路6和所述12/24vdc开关电源连接，复位电路6包括复位按键，按下手动复位按键后电源断开，10秒后自动复位。

参见图2，所述升压电路1包括开关稳压器u1、电感l、二极管d、电阻rsh、电阻rsl和电容c0，所述电感l的一端分别和12/24vdc开关电源及开关稳压器u1的输入引脚连接，所述电感l的另一端分别和所述二极管d的正极及开关稳压器u1的输出引脚连接，所述二极管d的负极分别和电阻rsh的一端、电容c0以及扼流圈电路2的输入端连接，所述电容c0接地，所述电阻rsh另一端分别和开关稳压器u1的反馈引脚及电阻rsl的一端连接，电阻rsl另一端接地。其中，u1型号为tps61175的单片开关稳压芯片，本电路的工作状态包括充电和放电过程。在充电过程中，u1内部mos管闭合，输入电压流过电感l。二极管d防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感l上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感l电流增加，电感l里储存了一些能量；在放电过程中，u1内部mos管断开，由于电感l的电流保持特性，流经电感l的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。由于u1内部mos管断开，于是电感l只能通过二极管d、电容c0电路放电，即电感l开始给电容c0充电，电容c0两端电压升高，此时输出电压已经高于输入电压，升压完毕。升压电路1能够把10～30vdc输出的普通开关电源输入，升压到30vdc。

参见图3，所述扼流圈电路2包括双线圈差模电感、三极管q1和三极管q2，所述双线圈差模电感包括第一线圈l1b和第二线圈l1a，所述第一线圈l1b和电阻r3并联，所述电阻r3的一端分别和所述三极管q1的发射集及总线供电正极端knx+连接，所述三极管q1的集电极通过电阻r2和所述升压电路1的输出端连接，所述三极管q1的基极通过并联的电阻r1和电容c1和所述升压电路1的输出端连接；所述第二线圈l1b和电阻r4并联，所述第二线圈l1b的一端通过并行的电阻r7和二极管d1接地，所述第二线圈l1b的另一端和总线供电负极端knx-连接，所述三极管q2的发射集和所述电阻r4的一端连接，所述三极管q2的集电极通过电阻r5和总线供电负极端knx-连接，所述三极管q2的基极通过并行的电阻r6和电容c2分别和总线供电负极端knx-连接。

当knx总线有数据传输时，总线供电正极端knx+和总线供电负极端knx-间接入拉低电阻时，电压源供电端的电流经第一电感线圈l1b到总线供电正极端knx+，经拉低电阻到总线供电负极端knx-，再经第二电感线圈l1a、保护电路5回到电压源的接地端。双线圈差模电感的电流不能突变，电感电流δi＝(ua/l)δt，电压ua约在6v-9v间，l＝1.2mh，δt＝40μs，电感最大电流变化δi约为300ma。

当knx总线数据传输激活时间结束，总线供电正极端knx+和总线供电负极端knx-间接入的拉低电阻断开时，总线电流突然变小，但第一电感线圈l1b及第二电感线圈l1a的电流不能突变，感应电流的一部分经电阻r3、电阻r4释放。

第一电感线圈l1b两端的感应电压导致三极管q1的be结开启，感应电流经三极管q1的发射极流到基极，对电容c1充电，形成基极电流，使三极管q1瞬间进入饱和导通状态，感应电流经三极管q1的基极到发射极，再通过电阻r2回到第一电感线圈l1b释放，随着第一电感线圈l1b能量的释放，感应电压下降到0.7v后，电容c1通过电阻r1进行放电；

第二电感线圈l1a两端的感应电压导致三极管q2的be结开启，感应电流经三极管q2的发射极流到基极，对电容c2充电，形成基极电流，使三极管q2瞬间进入饱和导通状态，感应电流经三极管q2的基极到发射极，再通过电阻r5回到第二电感线圈l1a释放，随着第二电感线圈l1a能量的释放，感应电压下降到0.7v后，电容c2通过电阻r6进行放电。

参见图4，电流计算电路3通过端点gnd2连接扼流圈电路2并采样扼流圈电路2的工作电流，然后依次经过运放器u5b和u5a放大电流，最后在经过u5d组成的比较电路比较输出至保护电路5和指示电路4。指示电路4包括发光二极管led4，所述发光二极管led4的正极和所述电流计算电路3的输出端连接，所述发光二极管led4的负极接地。通过led4直观显示扼流圈电路2的工作电流。参见图5，保护电路5和复位电路6共用一个控制器u2，控制器u2的p3.2/int0引脚和保护电路5连接。保护电路5包括三极管q6，电流计算电路3输出的电流通过端点ocp输出到保护电路5，再经过保护电路5的三极管q6放大传输至控制器u2，当输出出现短路或过载情况时，控制器u2控制继电器断开电源提供保护。复位电路6包括依次串接的复位按键、电阻r13、电阻r14，分压电阻r13和电阻r14之间接入控制器u2的p3.3/int1引脚，当按下手动复位按键后，mcu控制继电器断开电，10秒后自动恢复。

参见图6，本发明实施例还提供一种knx总线电源供电方法，包括：步骤1，通过升压电路1将12/24vdc开关电源的输出转换为30vdc输出；步骤2，通过扼流圈电路2将所述步骤1中的30vdc输出进行交流去耦；步骤3，将去耦后的30vdc输出接入到knx总线，为knx总线供电。

进一步，还包括：采样扼流圈电路2的电流，将采样的电流和预设的保护电流比较，若采样的电流大于所述保护电流则断开12/24vdc开关电源的输出；将采样的电流输出至指示电路4，通过指示电路4显示电路的工作状况。根据本方法可以把10至30vdc电源转化成knx标准电源，为市面上普遍使用的12vdc或24vdc输出的开关电源接入knx系统提供了经济型的解决方案，丰富了现有knx总线供电电路。