Profibus pa总线仪表设备的过流保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及PROFIBUS PA总线仪表设备的过流保护领域，适用于PROFIBUS PA总线供电的设备，特别是涉及一种PROFIBUS PA总线仪表设备的过流保护电路。
【背景技术】
[0002]PROFIBUS PA总线属于工业现场总线的一种，是真正意义上的两线制数字通信总线，总线物理层遵循IEC61158-2规范，采用31.25k Hz的速率在主站与从站间进行数据交换。每个PROFIBUS PA总线仪表设备的供电电流由仪表硬件设定，一般的10毫安左右。当有一台仪表设备出现故障将会导致整条总线不能通信，因此必须设计一种过流保护电路将仪表设备的电流限制在一定范围。
[0003]不过，目前市场上PROFBUS PA协议的仪表设备，一般都是通过安全栅供电进行限流，这种限流的电流值较大可能会损坏仪表设备。因此，需要对现有PROFIBUS PA仪表设备的限流保护进行改进。
【实用新型内容】
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种PROFIBUS PA总线仪表设备的过流保护电路，用于解决现有仪表设备中过流保护点的电流值还不够精确或者限流值过高进而导致总线不可用的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供以下技术方案:
[0006]一种PROFIBUS PA总线仪表设备的过流保护电路，所述PROFIBUS PA总线仪表设备的电源正负输入端对应连接于PROFIBUS PA总线电压正端和PROFIBUS PA总线电压负端，所述过流保护电路至少包括第一开关电子元件、第二开关电子元件及一采样电阻，所述第一开关元件和采样电阻串联在所述PROFIBUS PA总线仪表设备的电源负输入端和PROFIBUS PA总线电压负端之间的连线上，所述第二开关电子元件并联连接于所述采样电阻两端，且所述过流保护电路的过流保护电流值为所述第二开关电子元件的导通电压阀值与所述采样电阻的比值。
[0007]优选地，所述过流保护电路的过流保护电流值不大于30毫安。
[0008]作为上述PROFIBUS PA总线仪表设备的过流保护电路及其优选方案的进一步优化，所述第一开关电子元件为一 M0S场效应管，所述第二开关电子元件为一三极管，其中，所述M0S场效应管的栅极通过一电阻连接于所述PROFIBUS PA总线电压正端，所述M0S场效应管的源极连接所述PROFIBUS PA总线仪表设备的电源负输入端，所述M0S场效应管的漏极连接于所述采样电阻的一端，所述采样电阻的另一端连接于所述PROFIBUS PA总线电压负端，所述三极管的基极和发射极并联连接于所述采样电阻的两端，所述三极管的集电极连接于所述M0S场效应管的栅极。
[0009]作为上述优化方案的更进一步优化，所述采样电阻的两端还并联连接一电容。
[0010]如上所述，本实用新型通过所述第一开关电子元件、第二开关电子元件及采样电阻的配合，进而可以根据实际需要来设计出所需要限流保护的电流值范围，使得仪表设备在消耗电流大于所设计的电流范围值时，通过过流保护电路作用使自身电流消耗保持在不大于30毫安范围内，从而达到保护设备自身及总线通信的目的。
【附图说明】
[0011]图1显示为本实用新型一种PROFIBUS PA总线仪表设备的过流保护电路的原理图。
【具体实施方式】
[0012]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0013]须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0014]请参见图1，示出了本实用新型一种PROFIBUS PA总线仪表设备的过流保护电路的原理图，如果所示，所述过流保护电路包括一 M0S场效应管、一三极管、采样电阻，其中，所述PROFIBUS PA总线仪表设备的电源正输入端和电源负输入端分别连接于PROFIBUS PA总线电压正端和PROFIBUS PA总线电压负端，所述M0S场效应管的栅极通过一电阻连接于所述PROFIBUS PA总线电压正端，所述M0S场效应管的源极连接所述PROFIBUS PA总线仪表设备的电源负输入端，所述M0S场效应管的漏极连接于所述采样电阻的一端，所述采样电阻的另一端连接于所述PROFIBUS PA总线电压负端，所述三极管的基极和发射极并联连接于所述采样电阻的两端，所述三极管的集电极连接于所述M0S场效应管的栅极。
[0015]具体地，在上述方案中，所述PROFIBUS PA总线仪表设备正常工作(即没有发生过流)情况下，PROFIBUS PA总线电压正端通过电阻连接到M0S场效应管的栅极，使得M0S场效应管导通，由于M0S场效应管的导通电压很低，一般只有0.1V左右，因此PROFIBUS PA总线的电流和电压信号可以视作无损失的通过过流保护电路。当过流发生时，采样电阻上的电压大于三极管的导通阈值时候，M0S场效应管关断，上述过程频繁发生，最终使得电流稳定在三极管BE结(即基极和发射极之间的PN结)导通阈值与采样电阻的比值，即过流保护电流值为I =Vbe/R。本例如本实施例中的方案，可以取VBE为0.6V，R为20Ω，因此过流保护电流值值为30毫安。应当理解，VBE和R的值可以根据具体情况来选用合适的三极管的VBE导通阀值和采样电阻R的电阻值。
[0016]以下将通过具体实施例来对上述方案进行原理说明，例如，当电阻R1为20欧姆，电阻R1两端电压为电流U = 1*20，当电压大于三极管VT1的导通阈值0.6V时，即电流大于30毫安时VT1集、射极饱和导通，增强型M0S Q1管截止，随着M0S管Q1截止，流过R1的电流瞬间为0，VT1又截止，Q1由上拉电阻的作用再次导通，总线电流再次流过R1，当发生过流状况时，上述过程不断重复进行，呈现出动态平衡，最终电流稳定在30毫安。
[0017]进一步地，在上述实施例中，所述M0S场效应管和三极管相当于第一开关电子元件和第二开关电子元件，那么也即是相当于所述第一开关元件和采样电阻串联连接后设置于所述PROFIBUS PA总线仪表设备的电源正输入端和PROFIBUS PA总线电压正端之间/所述PROFIBUS PA总线仪表设备的电源负输入端和PROFIBUS PA总线电压负端之间，所述第二开关电子元件并联连接于所述采样电阻两端，且所述过流保护电路的过流保护电流值为所述第二开关电子元件的导通电压阀值与所述采样电阻的比值。
[0018]更进一步地，所述采样电阻两端还并联有一电容，用于滤除总线电流的高频毛刺，以起到滤波的作用。
[0019]综上所述，本实用新型通过所述M0S场效应管、三极管及采样电阻的配合，进而可以根据实际需要来设计出所需要限流保护的电流值范围，使得仪表设备在消耗电流大于所设计的电流范围值时，通过过流保护电路作用使自身电流消耗保持在30毫安，从而达到保护设备自身及总线通信的目的。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0020]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种PROFIBUS PA总线仪表设备的过流保护电路，所述PROFIBUS PA总线仪表设备的电源正负输入端对应连接于PROFIBUS PA总线电压正端和PROFIBUS PA总线电压负端，其特征在于:所述过流保护电路至少包括第一开关电子元件、第二开关电子元件及一采样电阻，所述第一开关元件和采样电阻串联在所述PROFIBUS PA总线仪表设备的电源负输入端和PROFIBUS PA总线电压负端之间的连线上，所述第二开关电子元件并联连接于所述采样电阻两端，且所述过流保护电路的过流保护电流值为所述第二开关电子元件的导通电压阀值与所述采样电阻的比值。2.根据权利要求1所述的PROFIBUSPA总线仪表设备的过流保护电路，其特征在于，所述过流保护电路的过流保护电流值不大于30毫安。3.根据权利要求1所述的PROFIBUSPA总线仪表设备的过流保护电路，其特征在于，所述第二开关电子元件的导通电压阀值为0.6V，采样电阻为20 Ω。4.根据权利要求1或2所述的PROFIBUSPA总线仪表设备的过流保护电路，其特征在于，所述第一开关电子元件为一 M0S场效应管，所述第二开关电子元件为一三极管，其中，所述M0S场效应管的栅极通过一电阻连接于所述PROFIBUS PA总线电压正端，所述M0S场效应管的源极连接所述PROFIBUS PA总线仪表设备的电源负输入端，所述M0S场效应管的漏极连接于所述采样电阻的一端，所述采样电阻的另一端连接于所述PROFIBUS PA总线电压负端，所述三极管的基极和发射极并联连接于所述采样电阻的两端，所述三极管的集电极连接于所述M0S场效应管的栅极。5.根据权利要求4所述的PROFIBUSPA总线仪表设备的过流保护电路，其特征在于，所述采样电阻的两端还并联连接一电容。
【专利摘要】本实用新型提供一种PROFIBUS？PA总线仪表设备的过流保护电路，应用于PROFIBUS？PA总线仪表设备的过流保护领域，PROFIBUS？PA总线仪表设备的电源正负输入端对应连接于PROFIBUS？PA总线电压正负端，过流保护电路包括第一开关电子元件、第二开关电子元件及采样电阻，第一开关元件和采样电阻串联在PROFIBUS？PA总线仪表设备的电源负输入端和PROFIBUS？PA总线电压负端之间的连线上，第二开关电子元件并联于采样电阻两端，且过流保护电路的过流保护电流值为第二开关电子元件的导通电压阀值与采样电阻的比值。本实用新型通过第一开关电子元件、第二开关电子元件及采样电阻的配合来设计出所需的电流保护值，使在出现过流情况时，自身电流消耗保持在电流保护值范围内，以达到保护设备自身及总线通信的目的。
【IPC分类】H02H9/02
【公开号】CN204992558
【申请号】CN201520706359
【发明人】赵俊奎, 艾军
【申请人】重庆川仪自动化股份有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月11日