一种具备过载检测和打嗝式保护功能的MBUS主机电路

news2024/11/16 0:40:08

关于MBUS电路原理和简化电路见本篇文章, MBUS主机端简化版电路设计_Tech-Wang的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/jsf120/article/details/123378064?spm=1001.2014.3001.5502

上篇中的电路已经验证通过并在产品中实际应用,本篇在此基础上增加了打嗝式保护电路,本电路仅通过multism仿真,并未实际应用。

 

1.当主站发送数据时:

    1.1 MBUS_TX发送高电平(1),Q1导通,U1输出电压为VMARK 36V;

    1.2 MBUS_TX发送低电平(0),Q1截至,U1输出电压为VSPACE24V;

    主站发送数据时,主站接收使能MBUS_RX_EN处于低电平,Q3截止,MBUS_RX始终处于高电平,避免因总线电压变化收到无效数据。

2.当主站接收数据时:

    MBUS_TX始终处于高电平,Q1导通,U1输出电压维持VMARK 36V;

    主站接收使能MBUS_RX_EN处于高电平,Q3导通;

    2.1从机发送数据1,电流维持1.5mA,此时电压比较器U2工作状态如下:

    (Vin+)-(Vin-)=0.15V,Vin+高于Vin-,U2输出高电平,D1反向截止,主站接收MBUS_RX电压为高电平VCC-3V3;

    2.2从机发送数据1,电流增加Ispace,总线电压为Vmark-Ispace×R1,此时电压比较器U2工作状态如下: 

    因电容C2的存在,Vin+电压不变,

    (Vin+)-(Vin-)=-0.28V,Vin+低于Vin-,U2输出低电平0,D1导通,MBUS_RX电压为低电平0;

3.过载检测:

   当从机数量未超过最大值(以最大数量250个为例),总线未短路时,总线电流最大值Imax=Imark×250+Ispace,Imax即过载保护阈值约为0.4A,此时电压比较器U3工作状态如下:

(Vin+)>(Vin-),U3输出高电平,光耦U9导通,电路正常工作。

    当Imax继续增大时,根据以上公式可知Vin+继续减小,将小于Vin-,U3将输出低电平,此时光耦U9关闭,总线电源关断。

    此时因为C3、C4的存在,U3将维持一段时间的低电平输出;

    当C3、C4放电结束后,U3输入端为0V,输出恢复至高电平,此时光耦U9重新导通,总线电源恢复;总线电源恢复后如果总线电流仍然超过过载电流阈值,U3将再次输出低电平,光耦U9再次关断,总线电压断开;总线电源进入“打嗝式”保护状态,直至总线电流低于过载电流阈值,电源保护退出“打嗝”循环,进入正常供电状态。

    根据电容时间常数公式τ = C*R增加C3、C4的容值C,可增加电容放电时间,从而增加“打嗝”的间隔。

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