一种基于AC-DC的485供电电路的制作方法

一种基于ac-dc的485供电电路
技术领域
1.本实用新型涉及通讯电路设计技术，具体地讲，是涉及一种基于ac-dc的485供电电路。


背景技术：

2.在485采集电路功能中，目前采用的电源基本是独立的，往往都是由电源电路专门设计一路供485电路供电。由于电源电路结构问题，现有的方式会造成电路电气性能负担，而且也提高了电源成本和设计，因此，亟需改进。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术中的问题，本实用新型提供一种基于ac-dc的485供电电路，利用ac-dc的原理将单片机的高频脉冲串转换处理为所需的直流电压，以降低电路复杂度和成本。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
5.一种基于ac-dc的485供电电路，包括用于输出差分信号的485电路模块，与485电路模块供电端连接的滤波整流单元，副端与滤波整流单元连接的高频变压单元，与高频变压单元主端连接的供电输入单元和高频输入单元，以及与高频输入单元连接的用于产生互补的高频pwm信号的单片机ic1，其中，所述单片机ic1输出的高频pwm信号与供电输入单元的电压输入在高频变压单元主端形成感应电势，使高频变压单元副端产生相应的高频交流电压，经滤波整流单元处理后输出至485电路模块供电。
6.具体地，所述高频变压单元采用高频变压模块t，其初级两端分别接两路高频输入单元，初级中心抽头接供电输入单元，其次级两端接滤波整流单元，次级中心抽头接地。
7.具体地，所述单片机ic1输出两路互补的高频pwm信号。
8.具体地，一路所述高频输入单元包括电阻r1和三极管q1，电阻r1一端接三极管q1基极，另一端接单片机ic1的一路输出，三极管q1发射极接地，集电极接高频变压模块t的初级一端；另一路高频输入单元包括电阻r2和三极管q2，电阻r2一端接三极管q2基极，另一端接单片机ic1的另一路输出，三极管q2发射极接地，集电极接高频变压模块t的初级另一端。
9.具体地，所述供电输入单元包括电容c1、电容c2、电阻r3，电容c1和c2并联后一端接地，另一端接供电电压输入，电阻r3一端接供电电压输入，另一端接高频变压模块t的初级中心抽头。
10.具体地，所述滤波整流单元包括二极管d1、二极管d2、电容c3、电容c4，二极管d1和d2的负极连接，二极管d1正极接高频变压模块t的次级一端，二极管d2正极接高频变压模块t的次级另一端，电容c3和c4并联后一端接地，另一端接二极管d1负极，且二极管d1负极作为供电输出端p1与485电路模块供电端连接。
11.进一步地，所述滤波整流单元的供电输出端上还设置有用于滤除高频波纹和噪声的贴片磁珠cz。
12.具体地，所述485电路模块包括型号为isl3152e的电路芯片ic2，一端接供电输出端p1且另一端接电路芯片ic2的ro引脚的电阻r5，依次串联后一端接电路芯片ic2的ro引脚且另一端接地的电阻r6和电阻r7，一端接供电输出端p1且另一端接地的电容c5，一端接供电输出端p1且另一端接电路芯片ic2的re和de引脚的电阻r4，集电极与电路芯片ic2的re和de引脚连接且发射极与与电路芯片ic2的gnd引脚连接的三极管q3，依次串联后一端接电路芯片ic2的di引脚且另一端接三极管q3基极的电阻r8和r9，一端接电路芯片ic2的a引脚的电阻r10，并联后一端接电阻r10另一端且另一端接供电输入端p1的电阻r11和瞬态二极管tvs1，一端接电阻r10另一端且另一端作为一路差分信号p2a输出的可变电阻r12，一端接电路芯片ic2的b引脚的电阻r13，并联后一端接电阻r13另一端且另一端接地的电阻r14和瞬态二极管tvs2，一端接电阻r13另一端且另一端作为另一路差分信号p2b输出的可变电阻r15，以及连接于两路差分信号之间的瞬态二极管tvs3，其中电路芯片ic2的vcc引脚接供电输出端p1并通过电容c6接地。
13.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
14.本实用新型基于ac-dc原理进行电路设计，由单片机发起高频脉冲串，经过高频变压器，经过高频变压器变压，再进行整流滤波处理，后得到485电路所需要的直流电压，不再配置独立电源，在保证信号稳定的同时，有效简化了供电电路结构，降低了成本。并且本实用新型设计巧妙，结构简单，使用方便，成本低廉，适于在485电路设计中应用。
附图说明
15.图1为本实用新型-实施例的原理框图。
16.图2为本实用新型-实施例中转换电路部分的电路原理图。
17.图3为本实用新型-实施例中485电路部分的电路原理图。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
19.实施例
20.如图1至图3所示，该基于ac-dc的485供电电路，包括用于输出差分信号的485电路模块，与485电路模块供电端连接的滤波整流单元，副端与滤波整流单元连接的高频变压单元，与高频变压单元主端连接的供电输入单元和高频输入单元，以及与高频输入单元连接的用于产生互补的高频pwm信号的单片机ic1，其中，所述单片机ic1输出的高频pwm信号与供电输入单元的电压输入在高频变压单元主端形成感应电势，使高频变压单元副端产生相应的高频交流电压，经滤波整流单元处理后输出至485电路模块供电。
21.具体地，所述高频变压单元采用高频变压模块t，其初级两端分别接两路高频输入单元，初级中心抽头接供电输入单元，其次级两端接滤波整流单元，次级中心抽头接地。所述单片机ic1输出两路互补的高频pwm信号。一路所述高频输入单元包括电阻r1和三极管q1，电阻r1一端接三极管q1基极，另一端接单片机ic1的一路输出，三极管q1发射极接地，集电极接高频变压模块t的初级一端；另一路高频输入单元包括电阻r2和三极管q2，电阻r2一端接三极管q2基极，另一端接单片机ic1的另一路输出，三极管q2发射极接地，集电极接高
频变压模块t的初级另一端。
22.具体地，所述供电输入单元包括电容c1、电容c2、电阻r3，电容c1和c2并联后一端接地，另一端接供电电压输入，电阻r3一端接供电电压输入，另一端接高频变压模块t的初级中心抽头。
23.具体地，所述滤波整流单元包括二极管d1、二极管d2、电容c3、电容c4，二极管d1和d2的负极连接，二极管d1正极接高频变压模块t的次级一端，二极管d2正极接高频变压模块t的次级另一端，电容c3和c4并联后一端接地，另一端接二极管d1负极，且二极管d1负极作为供电输出端p1与485电路模块供电端连接。进一步地，所述滤波整流单元的供电输出端上还设置有用于滤除高频波纹和噪声的贴片磁珠cz。
24.具体地，所述485电路模块包括型号为isl3152e的电路芯片ic2，一端接供电输出端p1且另一端接电路芯片ic2的ro引脚的电阻r5，依次串联后一端接电路芯片ic2的ro引脚且另一端接地的电阻r6和电阻r7，一端接供电输出端p1且另一端接地的电容c5，一端接供电输出端p1且另一端接电路芯片ic2的re和de引脚的电阻r4，集电极与电路芯片ic2的re和de引脚连接且发射极与与电路芯片ic2的gnd引脚连接的三极管q3，依次串联后一端接电路芯片ic2的di引脚且另一端接三极管q3基极的电阻r8和r9，一端接电路芯片ic2的a引脚的电阻r10，并联后一端接电阻r10另一端且另一端接供电输入端p1的电阻r11和瞬态二极管tvs1，一端接电阻r10另一端且另一端作为一路差分信号p2a输出的可变电阻r12，一端接电路芯片ic2的b引脚的电阻r13，并联后一端接电阻r13另一端且另一端接地的电阻r14和瞬态二极管tvs2，一端接电阻r13另一端且另一端作为另一路差分信号p2b输出的可变电阻r15，以及连接于两路差分信号之间的瞬态二极管tvs3，其中电路芯片ic2的vcc引脚接供电输出端p1并通过电容c6接地。
25.作为优选，本实施例中采用的元器件的型号和参数如下：ic1stm32f101rct6，q1 9013，q2 9013，r1 1k，r2 1k，r3 10，c1 47uf/25v，c2 0.1uf，t znpdx-ef25，d1 1n5822，d2 1n5822，c3 10uf/16v，c4 0.1uf，cz 10uh，c5 0.1uf，r4 10k，r5 1k，r6 1k，r7 1.5k，r8 200，r9 1k，q3 9014，ic2 isl3152，c6 0.1uf，r10 10，r11 1k，r12 mz21-p560，r13 10，r14 1k，r15 mz21-p560，tvs1 smb6.5ca，tvs2 smb6.5ca，tvs3 smb6.5ca。
26.本实用新型的工作过程如下：由单片机ic1 stm32f101rct6的第16脚和第17脚分别输出互补的高频pwm信号，因为第16脚和第17脚可以在单片机内部进行配置成定时器模式或pwm模式，即为定时器口或pwm输出口，输出20khz的脉宽高频信号，各自通过限流电阻r1、r2互补驱动三极管q1和q2导通，pwma、ic1第16脚为高电平(此时第17脚为低电平)，通过r1驱动q1导通，3.3v电压(经过c1、c2滤波处理)经过电阻r3到高频变压器t中心抽头，到线圈一端，通过q1到地端，由于三级管q1的高频开和关，高频变压器的初级端就形成了感应电势，这样在高频变压器的次级同名端就感应出同样极性的高频交流电压，pwmb、ic1第17脚为高电平(此时第16脚为低电平)，通过r2驱动q2导通，3.3v电压同样经过电阻r3到高频变压器中心抽头，到线圈另一端，通过q2到地端，同样高频变压器的初级端就形成了感应电势在高频变压器的次级同名端也感应出同样极性的高频交流电压，次级感应交流(高频脉冲电压)电压，后经过二极管d1或d2(两个高频开关二极管)半波整流，c3、c4滤波，形成直流5v电压。pwma和pwmb是反相关系，为避免q1和q2同时导通，通过单片机内部定时器配置第16脚、17脚的高电平开通间隔时间，避免同时导通，并保持pwma和pwmb具有死区时间的设置，
即q1和q2同时截止。高频变压器的频率由单片机的定时pwm频率决定，高频变压器和开关管的截止频率应满足远大于单片机输出的高频脉冲频率，避免异常现象发生。另产生的直流电压5v并非直接供给485电路使用，因为直流电压5v是由高频变压器感应整流滤波而来，其上含有一定的高频纹波和噪声，同时485供电电压应保证干净，因此除了高频变压器次级的滤波外，还增加了贴片磁珠cz来滤除高频纹波和噪声，这样到485芯片ic2 isl3152的电压就干净，就不会影响485芯片内部对通信信号的干扰，主要是对485差分信号a、b端来的信号，防止电源电源的高频噪声干扰其差分信号的高、低电平，从而形成解码误读。
27.上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。