一种高稳定性的一线通通讯电路及其工作方法与流程

本发明涉及通讯电路技术领域，尤其涉及一种高稳定性的一线通通讯电路及其工作方法。

背景技术：

市面上锂电池保护板用量非常大，降低成本是趋势，整车厂使用单线通讯的仪表进行电池状态显示，需要做到降低成本的同时有很好的稳定可靠性。

现有的锂电池与负载进行通讯时，通过控制锂电池与负载之间的开关元件的闭合进行通讯，当锂电池出现问题时，需要断开开关元件，此时则无法实现锂电池和负载的通讯，导致通讯速率较低，放电开关件断开后便无法正常通讯，现有采用一线通的方式进行锂电池和负载的连接，但是，这种一线通的通讯方式由于与负载连接的点存在一定的负压，当负压达到-10v时，则整个一线通通讯电路无法进行工作，并不能兼容不同的负压，且稳定性不高。

因此，有必要设计一种新的电路，实现当锂电池与负载之间的开关元件断开时也可以进行有效的通讯，能兼容不同的负压，且稳定性高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种高稳定性的一线通通讯电路及其工作方法。

为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：提供一种高稳定性的一线通通讯电路，包括并联在第一通讯端与第二通讯端之间的开关元件两端的电容组件、稳定增强单元以及驱动单元，所述稳定增强单元与所述驱动单元连接，所述驱动单元以及所述电容组件分别与所述第一通讯端连接，所述驱动单元以及所述电容组件分别与所述第二通讯端连接；当所述第一通讯端与所述第二通讯端之间的开关元件断开时，所述驱动单元工作，所述驱动单元、所述电容组件以及所述第一通讯端形成回路，所述第一通讯端与所述第二通讯端进行通讯，所述稳定增强单元维持所述第二通讯端与地之间的浮动电压。

其进一步技术方案为：还包括控制单元以及供电电源，所述驱动单元包括第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件、第四开关元件以及第八开关元件，所述第一开关元件与所述控制单元连接，所述第二开关元件与所述第一开关元件连接，所述第三开关元件与所述控制单元连接，所述第二开关元件与所述第八开关元件连接，所述第八开关元件与所述供电电源连接，所述第四开关元件分别与所述第三开关元件以及第八开关元件连接，所述第四开关元件与所述供电电源连接；所述第三开关元件、第四开关元件以及第八开关元件分别与所述稳定增强单元连接。

其进一步技术方案为：所述第三开关元件包括三极管qcc3；所述第四开关元件包括mos管qcc4；所述第八开关元件包括三极管qcc8；所述三极管qcc3的集电极与所述稳定增强单元连接；所述mos管qcc4的栅极与所述稳定增强单元连接，所述三极管qcc8的集电极与所述稳定增强单元连接。

其进一步技术方案为：所述稳定增强单元包括稳压电容ccc100、二极管dcc100、三极管qc100以及电阻rcc100，其中，所述稳压电容ccc100的一端分别与所述三极管qcc3的集电极以及所述三极管qcc8的集电极连接；所述二极管dcc100分别与所述稳压电容ccc100以及所述mos管qcc4的栅极连接；所述三极管qcc100的发射极连接于所述稳压电容ccc100以及所述mos管qcc4的栅极之间；所述三极管qcc100的基极通过电阻rcc100与所述第二通讯端连接；所述三极管qcc100的集电极与所述第二通讯端连接；所述mos管qcc4的源极与所述控制单元连接。

其进一步技术方案为：所述驱动单元与所述电容组件之间连接有电阻rcc24，所述电阻rcc24的两端并联有稳压二极管dcc2。

其进一步技术方案为：所述电容组件包括蓄能电容ccc2和蓄能电容ccc1，所述蓄能电容ccc2和蓄能电容ccc1串联。

其进一步技术方案为：所述第一开关元件包括三极管qcc1。

其进一步技术方案为：所述三极管qcc8的集电极连接有电阻rcc7，所述电阻rcc7的一端连接有电阻rcc24，所述电阻rcc24的一端依序连接有所述蓄能电容ccc2和所述蓄能电容ccc1；所述蓄能电容ccc1的另一端与所述三极管qcc3的发射极连接。

其进一步技术方案为：还包括一线通接收单元，所述一线通接收单元的一端连接于所述驱动单元与所述第二通讯端之间，所述一线通接收单元的另一端与所述控制单元连接。

本发明还提供了一种高稳定性的一线通通讯电路的工作方法，包括：

当第一通讯端与第二通讯端之间的开关元件断开时，驱动单元工作，驱动单元、电容组件以及第一通讯端形成回路，第一通讯端与第二通讯端进行通讯，稳定增强单元维持第二通讯端与地之间的浮动电压。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过并联在第一通讯端与第二通讯端之间的开关元件两端的电容组件、稳定增强单元以及驱动单元，当开关元件断开时，借助电容组件以及驱动单元与第一通讯端构成回路，对第二通讯端发送波形，以实现第一通讯端和第二通讯端的通讯，实现当锂电池与负载之间的开关元件断开时也可以进行有效的通讯，提升通讯速率，借助稳定增强单元实现整个电路兼容不同的负压，且稳定性高。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种高稳定性的一线通通讯电路的示意性框图；

图2为本发明实施例提供的一种高稳定性的一线通通讯电路的具体电路原理图。

图中标识说明：

10、第一通讯端；20、第二通讯端；30、电容组件；40、驱动组件；50、开关元件；60、稳定增强单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种高稳定性的一线通通讯电路的示意性框图，可以运用在第一通讯端10和第二通讯端20的通讯过程中，实现提升整个电路与仪表通讯速率，且可增强通讯的稳定性和兼容性。在本实施例中，第一通讯端10指的是电池，第二通讯端20指的是仪表等负载。

请参阅图1，上述的一种高稳定性的一线通通讯电路，其特征在于，包括并联在第一通讯端10与第二通讯端20之间的开关元件50两端的电容组件30、稳定增强单元60以及驱动单元，稳定增强单元60与驱动单元连接，驱动单元以及电容组件30分别与第一通讯端10连接，驱动单元以及电容组件30分别与第二通讯端20连接；当第一通讯端10与第二通讯端20之间的开关元件50断开时，驱动单元工作，驱动单元、电容组件30以及第一通讯端10形成回路，第一通讯端10与第二通讯端20进行通讯，稳定增强单元60维持第二通讯端20与地之间的浮动电压。

在本实施例中，上述的一种高稳定性的一线通通讯电路运用在第一通讯端10和第二通讯端20的通讯过程中，具体地，一种高稳定性的一线通通讯电路分别与第一通讯端10和第二通讯端20连接。该第一通讯端10和第二通讯端20之间设置有开关元件50，通过在开关元件50的两端并联电容组件30，配合驱动单元的工作，当开关元件50断开时，驱动单元工作，由于电容组件30的存在，可使得驱动单元和电容组件30以及第一通讯端10形成一个回路，可以持续发出电平信号或通讯信号传输至第二通讯端20，实现当锂电池与负载之间的开关元件50断开时也可以进行有效的通讯，提升通讯速率。

另外，上述的电容组件30一端接地，且第二通讯端20与地之间存在一定的负压，通过稳定增强单元60，可维持网络的第二通讯端20与地之间的浮动电压的作用，增强了通讯的稳定性和兼容性，再者，稳定增强单元60还可以起到对驱动单元的单向开通作用以及加速关断的作用。

请参阅图2，图2是本发明实施例提供的一种高稳定性的一线通通讯电路的具体电路原理图；驱动单元与电容组件30之间连接有电阻rcc24，电阻rcc24的两端并联有稳压二极管dcc2。

驱动单元的通道回路是利用稳压二极管dcc2形成，控制单元发送数据至驱动单元，第二通讯端20接收数据延迟不超过10us，控制单元接收一线通接收单元的信号延迟不超过10us。

在一实施例中，上述的电容组件30包括蓄能电容ccc2和蓄能电容ccc1，蓄能电容ccc2和蓄能电容ccc1串联。

在本实施例中，蓄能电容ccc1的一端接地。

当控制单元发送低数字电平信号时，驱动单元拉低一线通总线电平，以使第二通信端接收到低电平；当控制单元发送高数字电平信号时，驱动单元驱动一线通总线的电平处于上拉状态，以使第二通信端接收到高电平；且当一线通重点处于高电平时，控制单元的接收数据中断端脚接收到出现上升沿的信号，即低电平变成高电平的信号；控制单元的接收使能端脚输出高电平，一线通接收单元输入控制单元的信号为高电平信号；当驱动单元的输出端处于低电平时，控制单元的接收数据中断端脚接收到出现下降沿的信号，即高电平变成低电平的信号；控制单元的接收使能端脚输出低电平，一线通接收单元输入控制单元的信号为低电平信号；而且当控制单元发送数字电平信号，一线通接收单元的电平状态同步跟随变化，可利用一线通接收单元判断第二通讯端20是否通讯正常，当驱动单元接收控制单元的信号为高电平信号，且一线通接收单元输入控制单元的信号也是高电平信号，则表明第二通讯端20的通讯正常，反之则表明第二通讯端20的通讯不正常。

另外，控制单元输入驱动单元的数字电平信号后，第二通讯端2020接收的数据延迟不超过10us，且一线通接收单元输入至控制单元的信号延迟不超过10us，由此提高整个电路的高通讯速率。

在一实施例中，请参阅图2，上述的一种高稳定性的一线通通讯电路还包括控制单元以及供电电源，驱动单元包括第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件、第四开关元件以及第八开关元件，第一开关元件与控制单元连接，第二开关元件与第一开关元件连接，第三开关元件与控制单元连接，第二开关元件与第八开关元件连接，第八开关元件与供电电源连接，第四开关元件分别与第三开关元件以及第八开关元件连接，第四开关元件与供电电源连接；第三开关元件、第四开关元件以及第八开关元件分别与稳定增强单元60连接。

控制单元与驱动单元连接的管脚发送低数字电平时，第一开关元件导通，第三开关元件截止，第二开关元件导通，第八开关元件导通，供电电源经过处理后使第四开关元件导通，使一线通总线电平被拉低，此时第二通讯端20接收到低电平；控制单元与驱动单元连接的管脚发送高数字电平时第一开关元件截止，第三开关元件导通，第二开关元件截止，第八开关元件截止，第三开关元件导通使第四开关元件截止，一线通总线电平保持上拉状态，此时第二通讯端20接收到高电平；另外，稳定增强单元60对第二通讯端20的负压起到一定的稳定作用。

在一实施例中，上述的第三开关元件包括三极管qcc3；第四开关元件包括mos管qcc4；第八开关元件包括三极管qcc8；三极管qcc3的集电极与稳定增强单元60连接；mos管qcc4的栅极与稳定增强单元60连接，三极管qcc8的集电极与稳定增强单元60连接。第一开关元件包括三极管qcc1。

在一实施例中，请参阅图2，稳定增强单元60包括稳压电容ccc100、二极管dcc100、三极管qc100以及电阻rcc100，其中，稳压电容ccc100的一端分别与三极管qcc3的集电极以及三极管qcc8的集电极连接；二极管dcc100分别与稳压电容ccc100以及mos管qcc4的栅极连接；三极管qcc100的发射极连接于稳压电容ccc100以及mos管qcc4的栅极之间；三极管qcc100的基极通过电阻rcc100与第二通讯端20连接；三极管qcc100的集电极与第二通讯端20连接；mos管qcc4的源极与控制单元连接。

稳压电容ccc100起到维持第二通讯端20即pack-与地gnd_mcu之间的浮动电压的作用，增强了通讯的稳定性及兼容性，二极管dcc100起到了对mos管qcc4的单向开通作用；三极管qc100以及电阻rcc100起到对mos管qcc4的加速关断作用，整个稳定增强单元60起到了挣钱一线通通讯电路的通讯稳定性及兼容性。

在一实施例中，请参阅图2，三极管qcc8的集电极连接有电阻rcc7，电阻rcc7的一端连接有电阻rcc24，电阻rcc24的一端依序连接有蓄能电容ccc2和蓄能电容ccc1；蓄能电容ccc1的另一端与三极管qcc3的发射极连接。

上述的三极管qcc1的基极通过电阻rcc4与控制单元连接，三极管qcc1的发射极通过电阻rcc2与三极管qcc1的基极连接，上述的三极管qcc1的集电极通过电阻rcc5接地，另外，三极管qcc2的基极通过电阻rcc30连接在电阻rcc5与三极管qcc1的集电极之间。

在一实施例中，请参阅图2，上述的供电电源与三极管qcc8的发射极之间还连接有电阻rcc1。

具体地，上述的三极管qcc2的基极通过电阻rcc3与供电电源连接，其中，三极管qcc8的基极通过电阻rcc6连接在三极管qcc2与电阻rcc3之间，三极管qcc3的基极与电阻rcc8连接，三极管qcc3的集电极连接在三极管qcc8的集电极与电阻rcc7之间，电阻rcc7与mos管qcc4的栅极连接，上述的三极管qcc2的发射极接地。

上述的蓄能电容ccc2和蓄能电容ccc1串联后一端连接在电阻rcc7与mos管qcc4的栅极之间，另一端连接在三极管qcc2的发射极与接地之间；电阻rcc7还连接有电阻rcc24，电阻rcc24的一端连接有一端接地的电阻rcc26。

在一实施例中，mos管qcc4的栅极与mos管qcc4的源极之间通过上述的稳压二极管dcc2连接。mos管qcc4的漏极与源极之间连接有电阻rcc33以及电容法cc10。

mos管qcc4的源极接地，上述的mos管qcc4的漏极通过电感l1以及电阻rcc35与第二通讯端20连接。

具体地，控制单元与驱动单元连接的管脚发送低数字电平时，三极管qcc1导通，三极管qcc3截止，三极管qcc2导通，三极管qcc8导通，供电电源11_ldo经过、电阻rcc1、三极管qcc8、电阻rcc7、电阻rcc24、蓄能电容ccc2以及蓄能电容ccc1，通过电阻rcc24的两端压降使mos管qcc4导通，使一线通总线电平被拉低，此时第二通讯端20接收到低电平；控制单元与驱动单元连接的管脚发送高数字电平时，三极管qcc1截止、三极管qcc3导通、三极管qcc2截止、三极管qcc8截止，三极管qcc3导通使mos管qcc4截止，一线通总线电平保持上拉状态，此时第二通讯端20接收到高电平。

控制单元与驱动单元连接的管脚发送低数字电平信号时，通过蓄能电容ccc1以及蓄能电容ccc2串联的电容充电使电阻rcc24两端有压降，从而使mos管qcc4截止，输入第二通讯端20处为0，第六开关元件截止；控制单元与驱动单元40连接的管脚发送高数字电平时，三极管qcc3导通使mos管qcc4关断，输入第二通讯端20处为1；蓄能电容ccc1以及蓄能电容ccc2串联的电容的能量通过三极管qcc3释放。

上述过程所采用的器件均是基础原件，且设置驱动单元和电容组件30可解决了一线通通讯速率低，无法通讯的缺点，设置稳定增强单元60可增强通讯的稳定性和兼容性。

在一实施例中，请参阅图2，上述的一种高稳定性的一线通通讯电路还包括一线通接收单元，一线通接收单元的一端连接于驱动单元与第二通讯端20之间，一线通接收单元的另一端与控制单元连接。借助一线通接收单元反馈至控制单元的信息，确定第二通讯端20是否通讯正常，也可用于检测第二通讯端20是否被移除。

在一实施例中，上述的一线通接收单元包括第六开关元件以及第九开关元件，第六开关元件与第四开关元件连接，第六开关元件与第九开关元件连接，第九开关元件分别与供电电源以及控制单元连接。

在一实施例中，请参阅图2，上述的第九开关元件与控制单元之间连接有第十开关元件，第十开关元件与控制单元之间连接有第七开关元件。

在本实施例中，上述的第六开关元件包括三极管qcc6；第九开关元件包括三极管qcc9；第十开关元件包括三极管qcc10，第七开关元件包括三极管qcc7。

上述的三极管qcc6的基极与mos管qcc4的漏极之间连接有电阻rcc20，三极管qcc6的发射极通过电阻rcc21与三极管qcc6的基极连接，且三极管qcc6的发射极与控制单元连接，三极管qcc9的发射极与供电电源之间通过电阻rcc28，上述的三极管qcc6的基极与三极管qcc9的基极之间连接有rcc17，上述的电阻rcc17一端与供电电源之间连接有电阻rcc15；三极管qcc9的集电极通过电阻rcc19接地，上述的三极管qcc9的集电极与电阻rcc19之间连接有电阻rcc18，上述的电阻rcc18还连接有电阻rcc32，该电阻rcc32与控制单元连接，以此作为接收数据终端的输入点；三极管qcc10的基极通过电阻rcc16与控制单元连接，三极管qcc10的发射极接地，三极管qcc10的集电极与三极管qcc7的基极连接，三极管qcc7的发射极接地，三级管qcc7的集电极还连接有电阻rcc27，电阻rcc27与控制单元连接，以作为接收使能的输入点；再者，控制单元连接在电阻rcc27与三极管qcc7的集电极之间。

三极管qcc6的通道回路是利用mos管qcc4两端的稳压二极管dcc2经过三极管qcc3形成，控制单元发送数据至驱动单元，第二通讯端20接收数据延迟不超过10us，控制单元接收一线通接收单元的信号延迟不超过10us。

本电路解决了兼容各厂家的第二通讯端20通讯，通讯速率提高至100k，不依赖放电开关元件状态，均能进行通讯。

在本实施例中，上述的控制单元包括控制芯片，该控制芯片的型号为但不局限于74hc4049a。

上述的一种高稳定性的一线通通讯电路，通过并联在第一通讯端10与第二通讯端20之间的开关元件50两端的电容组件30、稳定增强单元60以及驱动单元，当开关元件50断开时，借助电容组件30以及驱动单元与第一通讯端10构成回路，对第二通讯端20发送波形，以实现第一通讯端10和第二通讯端20的通讯，实现当锂电池与负载之间的开关元件50断开时也可以进行有效的通讯，提升通讯速率，借助稳定增强单元60实现整个电路兼容不同的负压，且稳定性高。

在一实施例中，还提供了一种高稳定性的一线通通讯电路的工作方法，包括：

当第一通讯端10与第二通讯端20之间的开关元件50断开时，驱动单元工作，驱动单元、电容组件30以及第一通讯端10形成回路，第一通讯端10与第二通讯端20进行通讯，稳定增强单元60维持第二通讯端20与地之间的浮动电压。

需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述一种高稳定性的一线通通讯电路的工作方法的具体实现过程，可以参考前述的一种高稳定性的一线通通讯电路实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。