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由于本轉(zhuǎn)換器供電來自RS-232信號線其輸入功率受到限制因而在本設(shè)計中將盡可能地采用+3V供電的低功耗器件保證總電流小于54.4mA 主要包括4個部分DC-DC轉(zhuǎn)換器RS-232接口RS-485/RS-422接口和微處理器分別介紹如下
4.1. DC-DC轉(zhuǎn)換器
顯然還沒有一個DC-DC 轉(zhuǎn)換器能夠直接實現(xiàn)-12V 輸入+3V 輸出的IC 但是如果我們利用現(xiàn)有的IC 稍作改動即可實現(xiàn)該功能圖2 所示的DC-DC 轉(zhuǎn)換電路就是利用MAX761 實現(xiàn)的-12V 輸入+3V 輸出效率高于85%的升壓DC-DC 轉(zhuǎn)換器該轉(zhuǎn)換器實際輸入電壓范圍為-2.5V 至-13.5V 靜態(tài)工作電流僅I1=120 A 具有輸出電流大于54.4mA的能力如果前端輸入功率未受到限制則輸出電流可達300mA以上由于MAX761采用高效率的PFM 控制方式,而且在本電路中,開關(guān)損耗較小(因為開關(guān)電流小于負載電流),所以能夠達到比MAX761 典型應用更高的效率(MAX761 典型應用效率為86%) 輸出電壓由下列方程確定
VOUT=VREF*R1/R2+0.7(V) 其中VREF=1.5V

-12V至3V 效率高于85%的DC-DC轉(zhuǎn)換器
4.2. RS-232接口
本轉(zhuǎn)換器只需要一片單發(fā)/單收RS-232接口就可以滿足要求但必須要求+3V單電源工作工作電流盡可能地小的接口電路MAX3221/MAX3221E 帶15kVESD保護剛好能夠滿足上述要求具有1TX/1RX 其工作電壓+3V至+5.5V, 僅1 A的靜態(tài)電流負載電流小于I2=2mA
4.3. RS-485/RS-422接口
為兼顧RS-485/RS-422 接口中半雙工和全雙工的要求本轉(zhuǎn)換器采用MAX3491 作為RS-485/RS-422 接口電路其主要指標為+3V 至+3.6V 單電源工作工作電流1mA,驅(qū)動60負載時半雙工時兩個120 終端匹配電阻的并聯(lián)值峰值電流可達I3=3V/60 =50mA半雙工和全雙工工作方式是通過跳線器來設(shè)置的見圖3
4.4. 微處理器
在本轉(zhuǎn)換器中微處理器所要完成的任務(wù)很簡單僅需要幾根I/O 線即可實現(xiàn)參數(shù)的設(shè)置和發(fā)送使能的自動控制實際選擇中采用Microchip公司的PIC12C508A其主要指標為工作電流I4<1.0mA(工作電壓3V 頻率4MHz),6 條I/O 線512kByte 的ROM 其中GP0 GP1 GP4和GP5四個引腳設(shè)定對應于16 種常用波特率300 600 1200至38.4Kbps等8 種以及900 1800 至115.4Kbps等8種的延時時間GP3對應于10位或11位串行數(shù)據(jù)格式GP2為TXD輸入用來檢測UART何時發(fā)送和停止數(shù)據(jù)GP1為復用輸出引腳用來控制MAX3491的發(fā)送使能控制端GP0也為復

本轉(zhuǎn)換器的最大電流總和<I1+I2+I3+I4=0.12+2.0+ 50.0+1.0=53.12mA 小于DC-DC轉(zhuǎn)換器的最小輸出電流54.4mA 因而通過RS-232信號線為本電路供電是可行的實際上由于輸入電源端的儲能電容E1 和TXD 為負電平時能夠為電路補充一定的功率所以設(shè)計上留有較大的電源功率裕量
5. 軟件設(shè)計