單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及單線數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，尤其涉及一種單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電子設(shè)備中的數(shù)據(jù)交換有多種多樣的協(xié)議，其中一種帶上拉電阻且可供電的單線傳輸協(xié)議，它是一種傳輸數(shù)字信號(hào)的協(xié)議(比如由美國(guó)達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司實(shí)用新型的One-Wire, OW協(xié)議)，其可以應(yīng)用至個(gè)人電腦、平板電腦、手機(jī)、MP3或MP4等。由于此協(xié)議具有簡(jiǎn)單且占用管腳少等優(yōu)點(diǎn)從而得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]但是由于上拉電阻的供電原理是上拉電阻一端接主機(jī)的電源，另一端接公共的單線數(shù)據(jù)線。主機(jī)和從機(jī)以此線來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，同時(shí)從機(jī)經(jīng)過(guò)一個(gè)二極管和一個(gè)電容來(lái)存儲(chǔ)從電阻上所得到的電能同時(shí)起到整流的作用。從機(jī)為了上傳數(shù)據(jù)，一般的方法是通過(guò)不同阻值的電阻或使用推挽或開(kāi)漏輸出級(jí)，在數(shù)據(jù)線上產(chǎn)生不同的電壓，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
[0004]此方法的最大的問(wèn)題是，從機(jī)的邏輯驅(qū)動(dòng)不管是用推挽驅(qū)動(dòng)或開(kāi)漏驅(qū)動(dòng)或者電阻切換驅(qū)動(dòng)，都需要額外的電能。特別是由于單線傳輸協(xié)議系統(tǒng)的電能只能從單線上取得，當(dāng)傳輸?shù)倪壿嬃汶娖綍r(shí)(線上電平為低或零)，并不能提供電能，因此傳輸?shù)倪壿嬃汶娖匠掷m(xù)的時(shí)間不能太長(zhǎng)，以免消耗完所有的所儲(chǔ)存的電能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路，能夠避免在傳輸邏輯零電平時(shí)消耗存儲(chǔ)的電能。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出了一種單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路，用于從機(jī)和主機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，包括:
[0007]上拉電阻、數(shù)據(jù)控制模塊及輸出功率控制模塊，所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸入端接待發(fā)送數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端接所述輸出功率控制模塊的一個(gè)輸入端，所述輸出功率控制模塊的另一輸入端接所述上拉電阻，所述輸出功率控制模塊的輸出端接負(fù)載模塊，所述上拉電阻的電壓為發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0008]進(jìn)一步的，在所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路中，所述輸出功率控制模塊包括放大器、MOS器件及DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，所述放大器的一個(gè)輸入端接所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端，另一個(gè)輸入端接所述上拉電阻，所述放大器的輸出接所述MOS器件的柵極，所述MOS器件的源極接所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸出端，所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸入端接所述上拉電阻。
[0009]進(jìn)一步的，在所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路中，所述輸出功率控制模塊包括放大器、穩(wěn)壓反饋回路及DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，所述放大器的一個(gè)輸入端接所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端，另一個(gè)輸入端接所述上拉電阻，所述穩(wěn)壓反饋回路包括第一電阻和第二電阻，所述第一電阻一端接地，另一端接所述放大器輸出端，所述第二電阻一端接所述放大器輸出端，另一端接所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出端，所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸入端接所述上拉電阻。
[0010]進(jìn)一步的，在所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路中，所述輸出功率控制模塊包括整流放大器、MOS器件及AC/DC轉(zhuǎn)換模塊，所述整流放大器的一個(gè)輸入端接所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端，另一個(gè)輸入端接所述上拉電阻，所述整流放大器的輸出接所述MOS器件的柵極，所述MOS器件的源極接所述AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸出端，所述AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸入端接所述上拉電阻。
[0011]進(jìn)一步的，在所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路中，所述輸出功率控制模塊包括整流放大器、穩(wěn)壓反饋回路及AC/DC轉(zhuǎn)換模塊，所述整流放大器的一個(gè)輸入端接所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端，另一個(gè)輸入端接所述上拉電阻，所述穩(wěn)壓反饋回路包括第一電阻和第二電阻，所述第一電阻一端接地，另一端接所述整流放大器輸出端，所述第二電阻一端接所述整流放大器輸出端，另一端接所述AC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出端，所述AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸入端接所述上拉電阻。
[0012]進(jìn)一步的，在所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路中，串聯(lián)一低壓差線性穩(wěn)壓器至所述AC/DC轉(zhuǎn)換模塊和負(fù)載模塊之間。
[0013]進(jìn)一步的，在所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路中，所述負(fù)載模塊為2個(gè)，所述輸出功率控制模塊包括比較器、反相器、二極管、電容和2個(gè)MOS器件，所述比較器的一個(gè)輸入端接所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端，另一個(gè)輸入端接所述上拉電阻，一個(gè)MOS管的柵極接所述比較器的輸出端，漏極接一個(gè)負(fù)載模塊，另一個(gè)MOS管的柵極通過(guò)所述反相器接所述比較器的輸出端，漏極接另一個(gè)負(fù)載模塊，所述二極管正端接所述上拉電阻，負(fù)端接所述電容的正端及兩個(gè)MOS器件的源極，所述電容的負(fù)端接地。
[0014]進(jìn)一步的，在所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路中，所述MOS器件為NMOS器件或PMOS器件。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果主要體現(xiàn)在:數(shù)據(jù)控制模塊根據(jù)需要傳輸?shù)拇l(fā)送數(shù)據(jù)來(lái)控制輸出功率控制模塊，從而控制負(fù)載模塊所消耗或所能提供給其它電路的能量。由于負(fù)載模塊的負(fù)載功率對(duì)應(yīng)多個(gè)電壓信號(hào)，因此，可以在保持負(fù)載功率不變的情況下，通過(guò)改變數(shù)據(jù)控制模塊的輸出信號(hào)，以改變上拉電阻上的電壓，即改變發(fā)送數(shù)據(jù)值，同時(shí)能夠避免在傳輸邏輯零電平時(shí)消耗存儲(chǔ)的電能，從而實(shí)現(xiàn)邏輯數(shù)據(jù)的傳輸或者模擬信號(hào)的傳輸。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一中單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一中負(fù)載功率與發(fā)送數(shù)據(jù)之間的曲線圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一中待發(fā)送數(shù)據(jù)、輸出信號(hào)及發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)序圖；
[0019]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一中單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例二中單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例三中單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合示意圖對(duì)本實(shí)用新型的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本實(shí)用新型，而仍然實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0023]為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本實(shí)用新型由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開(kāi)發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開(kāi)發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi)時(shí)間的，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)僅僅是常規(guī)工作。
[0024]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本實(shí)用新型。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的目的。
[0025]實(shí)施例一
[0026]請(qǐng)參考圖1，在本實(shí)施例中，提出了一種單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路，用于從機(jī)和主機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，包括:
[0027]上拉電阻Ru、數(shù)據(jù)控制模塊(MCU)及輸出功率控制模塊，所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸入端接待發(fā)送數(shù)據(jù)DUP，所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端發(fā)出輸出信號(hào)Vc (控制電壓)，其接所述輸出功率控制模塊的一個(gè)輸入端，所述輸出功率控制模塊的另一輸入端接所述上拉電阻Ru，所述輸出功率控制模塊的輸出端接負(fù)載模塊，所述上拉電阻Ru的電壓V1為發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0028]具體的，請(qǐng)參考圖4，所述輸出功率控制模塊包括放大器、MOS器件及DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，所述放大器的一個(gè)輸入端接所述數(shù)據(jù)控制模塊的輸出端，另一個(gè)輸入端接所述上拉電阻Ru，所述放大器的輸出接所述MOS器件的柵極，所述MOS器件的源極接所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸出端VDDc，所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸入端接所述上拉電阻Ru，所述負(fù)載模塊可以為消耗電能的電路也可以為電能存儲(chǔ)單元。理想的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸入輸出功率守恒。由于DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的穩(wěn)壓作用，改變負(fù)載模塊的耗電只能改變其中的電流，在本實(shí)施例中可以用NMOS管來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以是實(shí)現(xiàn)類(lèi)似功能的雙極型三極管等等。當(dāng)然改變電流不限于NMOS管，也可以用PMOS管或其它混合電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，此處不一一列舉。
[0029]在本實(shí)施例中，所示的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路為閉環(huán)控制電路，即通過(guò)MCU產(chǎn)生不同的輸出信號(hào)Vc，使整個(gè)反饋電路將迫使上拉電阻Ru的電壓收斂至同樣的值，即Vc =V10
[0030]假設(shè)從主機(jī)的電源驅(qū)動(dòng)值為VDD，可以推導(dǎo)出主機(jī)從上拉電阻Ru上所能提供給從機(jī)的功率PWR = (VDD-V1) *V10o假設(shè)從機(jī)上其它電路不耗電，所提供的功率PWR和拉電阻Ru線上電壓V1的曲線關(guān)系如圖2所示。其存在一個(gè)極值PWRopt，對(duì)應(yīng)的位置是V1 =VDD/2時(shí)，且曲線兩邊呈軸對(duì)稱(chēng)分布，即在非極值所提供的負(fù)載功率，相應(yīng)的總是存在兩個(gè)上拉電阻Ru的電壓值，即V10和V101。因此可以通過(guò)改變輸出信號(hào)Vc來(lái)控制上拉電阻Ru線上的電壓V10，實(shí)現(xiàn)功率的輸送和數(shù)據(jù)的傳輸?shù)膬?yōu)化配置。
[0031]基于上述原理，在本實(shí)施例中還提出了一種單線供電數(shù)據(jù)傳輸方法，采用如上文所述的單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，包括步驟:
[0032]由所述單線供電數(shù)據(jù)傳輸電路獲得負(fù)載功率與發(fā)送數(shù)據(jù)之間的曲線關(guān)系；
[0033]由數(shù)據(jù)控制模塊輸入端的待發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)負(fù)載功率，改變發(fā)送數(shù)據(jù)值，以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0034]具體的，由圖2中的曲線可以知曉，同一個(gè)負(fù)載功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)值，定義其中一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)值為高電平，另一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)值為低電平，所述負(fù)載功率存在一個(gè)極值，所述極值對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)值，定義極值對(duì)應(yīng)的發(fā)送數(shù)據(jù)值為高電平或低電平；對(duì)于極值的定義可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)不同的需要進(jìn)行選擇，在此不作限定。
[0035]當(dāng)需要進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，可以控制輸出信號(hào)Vc在上拉電阻Ru線上產(chǎn)生不同的電壓值，如圖2所示，V1l和V10兩個(gè)電壓值所對(duì)應(yīng)的上拉電阻Ru所提供的負(fù)載功率都等于PWRf，此為等功率數(shù)據(jù)傳輸。若需發(fā)送的待發(fā)送數(shù)據(jù)為圖3中的DUP，則利用上面的等功率數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)控制模塊通過(guò)切換相應(yīng)的輸出信號(hào)Vc的值，例如為Vcl和VcO，其中，Vcl和VcO在上拉電阻Ru線上產(chǎn)生電壓分別為V1l和V100。例如，定義上拉電阻Ru線上電壓在V10時(shí)為高電平，在V1l時(shí)為低電平，如圖3所示，此時(shí)即可發(fā)送對(duì)應(yīng)的Vcl和VcO數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
[0036]此時(shí)不管是發(fā)送邏輯O還是邏輯1，從上拉電阻Ru上所取的電能不變，即負(fù)載