[发明专利]总线回路电源接口和方法

说明书

发明背景

1.技术领域

本发明涉及总线回路电源接口，更特别地，涉及用于仪器总线的总 线回路电源接口及方法。

2.背景技术

流量计用于测量流动物质的质量流速、密度及其它特性。所述流动 物质可以包括液体、气体、液气混合物、悬浮在液体中的固体，以及包 括气体和固体悬浮物的液体。例如，流量计被广泛应用于石油和石油产 品的井产和精炼。流量计通过测量流速(即通过测量通过流量计的质量 流量)可以用来确定井产能，甚至可以用来确定流中气体和液体组成部 分的相对比例。

在许多过程控制或工业自动化装置中，总线回路(或仪器总线)用 于连接各种设备，如传感器设备和其他仪器设备。总线回路通常用于向 各种附属仪器或传感器设备提供电力。此外，总线回路还通常用于向传 感器或仪器设备传输数据和从传感器或仪器设备传输数据。因此，总线 回路被连接到主设备上，该主设备能够向总线提供稳压电功率并且能够 在总线上进行通信。主设备能够向传感器及仪器设备传送命令和/或程 序、数据、校准和其它设置等。该主设备还可以从传感器和仪器设备接 收数据，包括标识数据、校准数据、测量数据、操作数据等。

图1示出了按照现有技术的两线总线回路1。该总线回路1可包括 操作总线回路1的主设备2、多个传感器或仪器设备3-5以及终端6。主 设备2可以向例如监控和控制站的外部设备传送数字通信信号。主设备 2连接到电源并通过所述两线总线回路1提供电力。通常，主设备2提 供的电力电流受限、电压受限和功率受限。

总线回路1例如可包括FIELDBUS总线回路。术语FIELDBUS指的 是两线仪器总线标准，其通常用于将多个仪器连接在一起，并且还能用 于在多个仪器之间提供数字通信。可选择地，总线回路1可包括其它总 线，如PROFIBUS、HART、4-20mA总线回路等。

图2示出了现有总线设备3的现有功率调整方案，现有总线设备3 连接至总线回路1。现有总线设备3包括调压器8和与调压器8串联的 负载9。所述调压器8使提供给负载9的电压保持在恒定电压电平。

然而，这种现有的功率调节存在缺陷。现有配置能够提供的最大电 功率(P)包括串联调压器的输出电压(V)乘以回路电流(I)。使用 这种线性调节的回路接口功率传输差，因为在可利用的功率等式 (P＝V×I)中，电压参数V基本上是固定的。此外，当回路电流增加时， 由于回路阻抗相对较高，总线电压会跌落。

一个可能的解决办法可能是使用开关式电源(SMPS)。SMPS还可 称作切换模式电源或切换电源。SMPS产生来自DC总线电压的随时间 变化的信号，执行电压步升转换并将所产生的时间变化信号转换回DC 电压，其可具有比初始DC总线电压更高的电压电平。因此，功率等式 中的V项可能增大。

然而，SMPS设备的缺陷是SMPS设备通常具有低的输入阻抗特性。 这与由总线回路1供电的设备是不兼容的，在由总线回路1供电的设备 中，回路阻抗保持较高，从而能够使通信信号通过总线回路1。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种总线回路电源接口。该总线回路 电源接口包括接收回路电压V_LOOP并产生预定供给电压V_SUPPLY的电压控制 模块，耦合到电压控制模块的阻抗控制模块，阻抗控制模块接收回路电 流I_LOOP并产生预定供给电流I_SUPPLY，以及耦合在所述电压控制模块和阻抗 控制模块之间的反馈。所述反馈向电压控制模块提供反馈信号，其使得 所述电压控制模块基本上保持所述预定供给电压V_SUPPLY。