可恒限流切换的二总线供电线性稳压器及双模式稳压电路制造技术

本发明专利技术公开了可恒限流切换的二总线供电线性稳压器及双模式稳压电路；一种可恒限流切换的二总线供电线性稳压器，包括预降压电路、限流电路、双模式稳压电路和带隙基准电路；其特征在于：预降压电路的输出端同时连接到限流电路的电源端与双模式稳压电路的电源端；限流电路的电流偏置输入端连接带隙基准电路的偏置电流输出二端，限流电路的电流开关控制端接收来自外部控制器的开关控制信号，限流电路的启动电流输出端连接双模式稳压电路的启动电流输入端，限流电路的限流输出端连接双模式稳压电路的限流输入端；双模式稳压电路的电压基准输入端连接带隙基准电路的电压基准输出端；可广泛应用于消防，仪表，传感器，工业控制等领域。

Two bus linear voltage regulator and two mode voltage stabilizing circuit with constant current limiting switching

【技术实现步骤摘要】
可恒限流切换的二总线供电线性稳压器及双模式稳压电路
本专利技术涉及稳压器，特别是涉及可恒限流切换的二总线供电线性稳压器及双模式稳压电路。
技术介绍
二总线是一种将供电线与信号线合二为一的结构，相对于四线系统两根供电线路两根通讯线路，实现了信号和供电共用一个总线的技术。二总线节省了施工和线缆成本，给现场施工和后期维护带来了极大的便利，在消防，仪表，传感器，工业控制领域广泛的应用。如在消防二总线中，一方面探测器向控制器回复数据是通过回码电流实现，即向总线拉电流，控制器检测到该电流，完成回码；另一方面，总线通过发送带编码信息的高电平、中电平和低电平信号，将信息发送给探测器。所以，二总线区别于传统的供电线，二总线上并不是稳定的直流电压，且包含编码信息、供电电流和回码电流。而探测器内部需要通过稳压电路，将高压总线电源转到5V电压域，再给内部核心电路供电。传统的线性稳压电路如附图1所示，通过误差放大器输出误差电压，调整调整管栅压对输出电压进行调节。这样有许多缺点，首先传统结构在高电平、中电平和低电平信号供电时，不能保证输出电压稳定，单级降压结构电源抑制能力较差，而由于带息基准电路、调整管、误差放大器均与总线直接相连，总线跳变信号将通过带隙基准、调整管、误差放大器耦合到输出端，对输出产生较大干扰；此外，传统的稳压结构从总线抽取的电流完全由负载决定，所以无法限制总线被抽取的电流大小，当探测器数量较多时，总线就会被抽取较大的电流形成背景电流，当背景电流与通信回码电流相当时，会严重影响总线通信功能，只能增大探测器回码电流减轻总线背景电流对回码的影响，回码电流需到上百毫安量级，增加了系统的功耗，并且由于总线的寄生电阻作用，大回码电流会在总线产生压降，如此会限制报警系统的规模、总线上探测器的数量以及布线长度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种可恒限流切换的二总线供电线性稳压器及双模式稳压电路。为了解决上述技术问题，本专利技术的第一个技术方案是：一种可恒限流切换的二总线供电线性稳压器，包括预降压电路、限流电路、双模式稳压电路和带隙基准电路；其特征在于：预降压电路的输出端同时连接到限流电路的电源端与双模式稳压电路的电源端；限流电路的电流偏置输入端连接带隙基准电路的偏置电流输出二端，限流电路的电流开关控制端接收来自外部控制器的开关控制信号，限流电路的启动电流输出端连接双模式稳压电路的启动电流输入端，限流电路的限流输出端连接双模式稳压电路的限流输入端；双模式稳压电路的电压基准输入端连接带隙基准电路的电压基准输出端，双模式稳压电路的电流偏置输入端连接带隙基准电路的偏置电流输出一端，双模式稳压电路的模式控制端接收来自外部控制器的模式控制信号，双模式稳压电路的电压输出端连接带隙基准电路的电源端。所述预降压电路将交流总线电压进行整流和降压处理，输出到限流电路与双模式稳压电路；预降压电路通过内部整流电路将交流总线电压整流为稳定的直流电压，并经过内部限压电路将高压直流电压降为较低电压，并通过VP端口输出。所述限流电路受外部控制器的开关控制信号的控制，输出启动电流到双模式稳压电路，以控制双模式稳压电路启动，并通过拷贝所述带隙基准电路的电流，限制双模式稳压电路向负载供电的电流；以控制总线上的背景电流。所述双模式稳压电路接收来自外部控制器的模式控制信号，控制该二总线供电线性稳压器在恒流和限流模式之间进行切换；接收所述限流电路的启动电流信号和限制电流信号，同时接收所述带隙基准电路提供的偏置电流和基准电压，输出稳定电压到负载和为所述带隙基准电路提供工作电压。所述带隙基准电路用于为双模式稳压电路提供基准电压和偏置电流，同时为所述限流电路提供电流信号。本专利技术提出一种恒流、限流可切换二总线供电线性稳压器，采用两级降压，并对带隙基准电路采用自供电方式，即带隙基准采用稳压器输出供电，对电源上方波跳变有较强的抑制能力，输出电源抑制比高，该稳压器从总线向负载取电具有恒流与限流双模式，并且可通过控制端关闭总线取电通路，对总线取电电流进行管理。通过该专利技术，可有效减小回码电流的大小，增总线上加探测器的数量和双总线布线长度，并使输出电压具有较小的总线干扰。根据本专利技术所述的可恒限流切换的二总线供电线性稳压器的优选方案，所述限流电路包括分压电路、参考电流镜拷贝电路、启动电流镜拷贝电路、钳位管、电流镜开关电路和限流电流镜。所述分压电路将预降压电路的输出电压进行分压后，为钳位管提供栅极电压。当电路处于上电过程中，启动电流镜拷贝电路为限流电流镜提供输入电流；并同时为双模式稳压电路提供启动电流；当双模式稳压电路的输出电压达到带隙基准电路工作电压后，参考电流镜拷贝电路接收带隙基准电路输出的偏置电流，关闭启动电流镜拷贝电路，并为限流电流镜提供输入电流；当限流电路的电流开关控制端接收到来自外部控制器的开关控制信号时，关闭限流电流镜。根据本专利技术所述的可恒限流切换的二总线供电线性稳压器的优选方案，所述分压电路由第一、第二分压电阻构成，参考电流镜拷贝电路包括NMOS管NM21、NM22、NM23、NM24，启动电流镜拷贝电路包括NMOS管NM25、NM26、NM27，钳位管NM28，电流镜开关电路包括NMOS管NM29、R23、PM22，限流电流镜包括PMOS管PM21、PM23。预降压电路的输出端接第一分压电阻R21的正端、PMOS管PM21的源极、电阻R23的正端、PMOS管PM22的源极、PMOS管PM23的源极，电阻R21的负端接NMOS管NM28的栅极、电阻R22的正端，电阻R22的负端接NMOS管NM26的栅漏、NMOS管NM27的栅极、NMOS管NM25的栅极、NMOS管NM24的漏极，NMOS管NM26源极接地，NMOS管NM27的漏极为ISTA电阻RT输出端，NMOS管NM27源极接地，NMOS管NM24源极接地，PMOS管PM21的栅漏接PMOS管PM22的漏极、PMOS管PM23的栅极、NMOS管NM28的漏极，NMOS管NM28的源极接NMOS管NM25的漏极、NMOS管NM23的漏极，NMOS管NM25的源极接地，NMOS管NM23的源极接地，电阻R23的负端接PMOS管PM22的栅极、NMOS管NM29的漏极，NMOS管NM29的栅极接控制端口SW，NMOS管NM29的源极接NMOS管NM22的漏极，NMOS管NM22的源极接地，PMOS管PM23的漏极接输出端口ILIM，NMOS管NM21的栅漏接电流输入端口IB2、NMOS管NM22的栅极、NMOS管NM23的栅极、NMOS管NM24的栅极，NMOS管NM21的源极接地。根据本专利技术所述的可恒限流切换的二总线供电线性稳压器的优选方案，所述双模式稳压电路包括储能电容、恒流模式调整管，恒流限流切换管，恒流模式启动辅助管，限流模式调整管和限流模式调整驱动管。预降压电路的输出端通过偏置电阻接限流模式调整管的栅极，限流模式调整管的栅极通过电阻接启动电流输出端和限流模式调整驱动管的漏极；限流模式调整驱动管的源极接地，限流模式调整驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可恒限流切换的二总线供电线性稳压器，包括预降压电路(1)、限流电路(2)、双模式稳压电路(3)和带隙基准电路(4)；其特征在于：/n预降压电路(1)的输出端(VP)同时连接到限流电路(2)的电源端与双模式稳压电路(3)的电源端；限流电路(2)的电流偏置输入端(IB2)连接带隙基准电路(4)的偏置电流输出二端，限流电路(2)的电流开关控制端(SW)接收来自外部控制器的开关控制信号，限流电路(2)的启动电流输出端连接双模式稳压电路(3)的启动电流输入端，限流电路(2)的限流输出端连接双模式稳压电路(3)的限流输入端；双模式稳压电路(3)的电压基准输入端(VB)连接带隙基准电路(4)的电压基准输出端，双模式稳压电路(3)的电流偏置输入端(IB1)连接带隙基准电路(4)的偏置电流输出一端，双模式稳压电路(3)的模式控制端(CTR)接收来自外部控制器的模式控制信号，双模式稳压电路(3)的电压输出端(AVDD)连接带隙基准电路(4)的电源端；/n所述预降压电路(1)将交流总线电压进行整流和降压处理，输出到限流电路(2)与双模式稳压电路(3)；/n所述限流电路(2)受外部控制器的开关控制信号的控制，输出启动电流到双模式稳压电路(3)，以控制双模式稳压电路(3)启动，并通过拷贝所述带隙基准电路(4)的电流，限制双模式稳压电路(3)向负载供电的电流，以控制总线上的背景电流；/n所述双模式稳压电路(3)接收来自外部控制器的模式控制信号，控制该二总线供电线性稳压器在恒流和限流模式之间进行切换；接收所述限流电路(2)的启动电流信号和限制电流信号，同时接收所述带隙基准电路(4)提供的偏置电流和基准电压，输出稳定电压到负载和为所述带隙基准电路(4)提供工作电压；/n所述带隙基准电路(4)用于为双模式稳压电路(3)提供基准电压和偏置电流，同时为所述限流电路(2)提供电流信号。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可恒限流切换的二总线供电线性稳压器，包括预降压电路(1)、限流电路(2)、双模式稳压电路(3)和带隙基准电路(4)；其特征在于：
预降压电路(1)的输出端(VP)同时连接到限流电路(2)的电源端与双模式稳压电路(3)的电源端；限流电路(2)的电流偏置输入端(IB2)连接带隙基准电路(4)的偏置电流输出二端，限流电路(2)的电流开关控制端(SW)接收来自外部控制器的开关控制信号，限流电路(2)的启动电流输出端连接双模式稳压电路(3)的启动电流输入端，限流电路(2)的限流输出端连接双模式稳压电路(3)的限流输入端；双模式稳压电路(3)的电压基准输入端(VB)连接带隙基准电路(4)的电压基准输出端，双模式稳压电路(3)的电流偏置输入端(IB1)连接带隙基准电路(4)的偏置电流输出一端，双模式稳压电路(3)的模式控制端(CTR)接收来自外部控制器的模式控制信号，双模式稳压电路(3)的电压输出端(AVDD)连接带隙基准电路(4)的电源端；
所述预降压电路(1)将交流总线电压进行整流和降压处理，输出到限流电路(2)与双模式稳压电路(3)；
所述限流电路(2)受外部控制器的开关控制信号的控制，输出启动电流到双模式稳压电路(3)，以控制双模式稳压电路(3)启动，并通过拷贝所述带隙基准电路(4)的电流，限制双模式稳压电路(3)向负载供电的电流，以控制总线上的背景电流；
所述双模式稳压电路(3)接收来自外部控制器的模式控制信号，控制该二总线供电线性稳压器在恒流和限流模式之间进行切换；接收所述限流电路(2)的启动电流信号和限制电流信号，同时接收所述带隙基准电路(4)提供的偏置电流和基准电压，输出稳定电压到负载和为所述带隙基准电路(4)提供工作电压；
所述带隙基准电路(4)用于为双模式稳压电路(3)提供基准电压和偏置电流，同时为所述限流电路(2)提供电流信号。


2.根据权利要求1所述的可恒限流切换的二总线供电线性稳压器，其特征在于：所述限流电路(2)包括分压电路、参考电流镜拷贝电路、启动电流镜拷贝电路、钳位管(NM28)、电流镜开关电路和限流电流镜；
所述分压电路将预降压电路(1)的输出电压进行分压后，为钳位管(NM28)提供栅极电压；
当电路处于上电过程中，启动电流镜拷贝电路为限流电流镜提供输入电流；并同时为双模式稳压电路提供启动电流；当双模式稳压电路(3)的输出电压达到带隙基准电路(4)工作电压后，参考电流镜拷贝电路接收带隙基准电路(4)输出的偏置电流，关闭启动电流镜拷贝电路，并为限流电流镜提供输入电流；当限流电路(2)的电流开关控制端(SW)接收到来自外部控制器的开关控制信号时，关闭限流电流镜。


3.根据权利要求2所述的可恒限流切换的二总线供电线性稳压器，其特征在于：所述分压电路由第一、第二分压电阻(R21、R22)构成，参考电流镜拷贝电路包括NMOS管NM21、NM22、NM23、NM24，启动电流镜拷贝电路包括NMOS管NM25、NM26、NM27，电流镜开关电路包括NMOS管NM29、R23、PM22，限流电流镜包括PMOS管PM21、PM23；
预降压电路(1)的输出端(VP)接第一分压电阻R21的正端、PMOS管PM21的源极、电阻R23的正端、PMOS管PM22的源极、PMOS管PM23的源极，电阻R21的负端接NMOS管NM28的栅极、电阻R22的正端，电阻R22的负端接NMOS管NM26的栅漏、NMOS管NM27的栅极、NMOS管NM25的栅极、NMOS管NM24的漏极，NMOS管NM26源极接地，NMOS管NM27的漏极为启动电流ISTART输出端，NMOS管NM27源极接地，NMOS管NM24源极接地，PMOS管PM21的栅漏接PMOS管PM22的漏极、PMOS管PM23的栅极、NMOS管NM28的漏极，NMOS管NM28的源极接NMOS管NM25的漏极、NMOS管NM23的漏极，NMOS管NM25的源极接地，NMOS管NM23的源极接地，电阻R23的负端接PMOS管PM22的栅极、NMOS管NM29的漏极，NMOS管NM29的栅极接控制端口SW，NMOS管NM29的源极接NMOS管NM22的漏极，NMOS管NM22的源极接地，PMOS管PM23的漏极接输出端口ILIM，NMOS管NM21的栅漏接电流输入端口IB2、NMOS管NM22的栅极、NMOS管NM23的栅极、NMOS管NM24的栅极，NMOS管NM21的源极接地。


4.根据权利要求1所述的可恒限流可切换的二总线供电线性稳压器，其特征在于：所述双模式稳压电路包括储能电容(C31)、恒流模式调整管(PM38)，恒流限流切换管(NM38)，恒流模式启动辅助管(NM37)，限流模式调整管(PM31)和限流模式调整驱动管(NM39)；
预降压电路的输出端通过偏置电阻(R33)接限流模式调整管(PM31)的栅极，限流模式调整管(PM31)的栅极通过电阻(R34)接启动电流ISTART输出端和限流模式调整驱动管(NM39)的漏极；限流模式调整驱动管(NM39)的源极接地，限流模式调整驱动管(NM39...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇屹，范麟，余晋川，万天才，刘永光，徐骅，李明剑，贺旭东，谭棋心，王皓嶙，邓亚旭，
申请(专利权)人：重庆西南集成电路设计有限责任公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50