通过1-Wire网络供电
量的使用是在高能量脉冲下。
这种结构的实例示于图5,用DS2406做为控制元件、用pFET做为开关。注意,MIC94031FET隔离开关是4端器件,引出衬底端。它在各种工作条件下提供正确的端偏置。栅极上拉电阻是集成在芯片上,为了保证开关不同时导通和可能损坏网络,用U2(74HC126 3态门)构成闭锁电路。由于U2控制引脚的异或连接,所以,只交替使能通路栅来充电和放电能量存储元件C1。如图5中真值表所示,若DS2406两个输出错误操作到相同逻辑状态(如上电期间),则U2保证两个通路栅都关闭。
在工作时,DS2406(U1)为逻辑0,使U1输出B命令使C1充电。这使Q1导通,经二极管CR2连接DATA线到C1,二极管CR2防止C1通过网络反向放电。若Q1导通时不存在CR2,则在主总线上连接一个新的从器件,其呈现的脉冲将短路网络并放电电容器。起始状态在C1上无电荷,Q2栅极所维持的电位高于连接上拉电阻器R4的源极端,所以,Q2截止,当总线主机使U1的输出B关闭时,储存在C1上的电荷与网络和负载隔离,而只存在漏电通路能放电C1。当总线主机命令U1输出A(引脚3)到逻辑0时,Q2导通,而C1通过负载放电。
在此结构的实际实现中,用U1(DS2450四ADC做为1-Wire可寻址开关控制元件)构建一个气压传感器(图6)。DS2450也读能量储存电容器C1的电荷电平,并控制传感器输出的取样和保持(S/H)。该电路的主要设计指标是气压计需要能量源(C1)在22ms内能提供10mA。在电路中,用DS2450 I/0的两个引脚做为数字输出,控制电容器充电和放电,这是通过模拟开关U3和用做输出(放电)模拟开关的专门开关电容器稳压器U4实现的。电荷泵MAX684在储能电容器放电到2.7V时,提供稳压5V±4%输出。有利的是:效率随输入电压降低而提高,这种特性在用放电电容器做为储能源时是非常受欢迎的。U1的两个剩余I/O引脚用做模拟输入,读储能电容器上的电压和来自存储气压计输出的S/H(U7)的电压。此电路所希望的储能电容器C1值为0.22F,而较大的C1值会使输出电压常数变长。较大的C1值也需要较长的充电时间。
在工作中,U1 7端的低态使模拟开关U3闭合,并使C1通过CR1充电。CR1防止C1通过1-Wire网络反向放电。U1的8引脚可以读充电C的电压,以保证有足够的能量使负载工作。当U1的7端关闭时,模拟开关U3也关闭,而储存在C1上的电荷完全与网络隔离。在适当时间,U1的6端变低态,此低态能使电压稳压器U4并通过气压计U5为C1提供放电通路。MPXA4115所需导通和稳定时间最大为22ms,在此时间之后代表现在大气压力的输出电压储存在取样电容器C3上。取样之后,U4关闭以使储存在电容器C1上的能量损失最小。
利用缆线中的附加线
为使性能达到最大限度,Dallas 公司推荐1-Wire 网络用CAT 5U TP(非屏蔽双绞线)。然而,由于CAT 5通常提供1对以上的线,所以,可把备用对线用于连接电源。了解缆线的某些性质有助于了解这些配置如何影响1-Wire性能。在按地时,此备用线在单对两个导体之间增加~30pF/m~50pF/m。因为所增大的负载会降低性能,所以Dallas公司建议不用的线和屏蔽在缆线的两个末端都不连接。图7示出缆线中备用导体接地的负载影响,为了比较数据取自相同长度的CAT 5和6导线扁平电话缆线。注意,电话缆线中两个相邻导线间的电容比CAT 5对中值稍微大点,而CAT 5中备用导线接地影响比较大。还有,对于具有普通数量从机的相当短1-Wire网络,外部电源可与DATA和GND通信对线一道成功地确定路线。然而,必须考虑承载电源对线上的电流和电压变量可能对DATA和GND产生干扰,破坏通信。
由于总线主机视扁平缆线(在缆线中电源传送导线与1-Wire总线隔离)为小的容性负载,所以扁平6导线电话缆线可用于60m网络。采取DATA与电源承载导线隔离,用靠近1-Wire GND的外侧两根导线承载电源。如图7所示,连线顺序是:NC(未连接),DATA,1-Wire GND,两个最外侧导线的外部电源和地。注意,顶部两个导线(图7中DATA前面)未连接。如前所述,除非它们悬空,否则将显著地增加DATA线上呈现的容性负载。另一种选择是用4线Silver Satin和用6端RJ-11安装缆线。当然,1-Wire通信导线从通常的红/绿到黄/绿将会有调换影响。然而,扁平缆线有一个显著的缺点,即双绞缆线缺乏噪声抑制性能,所以网络路由接近电噪声源时,EMI是1个严重的性能问题。
结语
1-Wire网络是通过单双绞线缆线主机与多从机通信的总线,通过总线也可接收工作电源。网络连接和供电结合具有很大的经济性,问题是如何为必要时使用的指示器或传感器提供能量。常见的例子包括操作LED指示器和为光电二极管或中等电流压力传感器提
- 1-Wire?双向电平转换器(1.8V至5V)参考设计(05-20)
- 为5V 1-Wire从器件提供过压保护(03-18)
- 基于1-Wire双向电平转换器(1.8V至5V)设计方法(12-06)
- 1-Wire?双向电平转换器(1.8V至5V)参考设计(09-12)
- 1-Wire®双向电平转换器(1.8V至5V)参考设计(02-09)
- 用1-Wire可寻址开关驱动继电器(04-01)