【应用】齐纳二极管BZX84C9V1L助力热量表MBUS总线主机发送，体积小巧，稳压电压高达9.6V

时间： 2020-07-11 来源：ROHM

技术问答

在热力计量行业，热力站中主要的计量装置就是热量表。热量表一般通过温度、流量传感器，分别测得热载体在进出口的温度和流量，再经过计算而得到热量值。热量表常用接口为MBUS或RS485接口，MBUS接口是专门为热量表远程数据传输设计的总线协议，已经广泛应用于热计量领域，相比于RS485的优势是MBUS两根线即传输电源又传输信号，供电时不用区分正负极性。

笔者接触的项目是设计一个热量调控终端来采集热量表的数据（如流量、供回水温度）再对阀门进行开度的调节，实现热平衡。由于要抄读数据，本项目使用MBUS接口，热量调控终端作主机，热表作从机。

MBUS物理层数据流如下图所示，主机向从机发送22~42V的电压信号，代表发送‘1’；主机向从机发送12~V_mark-10V的电压信号，代表发送‘0’。从机向主机发送电流信号，从机发送‘1‘时，表现在总线上是消耗小于1.5mA的电流；从机发送’0‘时，表现在总线上是增加了11-20mA的电流消耗，主机通过电流变化检测来判断’0‘和’1‘。MBUS协议规定总线处于空闲状态时用逻辑“1”表示，即总线电压维持在V_mark，而每个从站取电流I_mark≈1.5mA。

图2 MBUS物理层数据流

了解了项目背景以及MBUS基本原理后，下面讲述原理图设计。作为主机，分为发送电路和接收电路两部分。数据发送‘1’时，MBUS为M+为高电压；数据发送‘0’时，MBUS为M+为低电压。可以使用稳压二极管来实现。接收部分电路是电流的变化，即可使用采样电阻进行微小电流的采集。于是进行电路图设计如下所示：

图3 原理图

具体器件上，笔者选用了ROHM公司的齐纳二极管BZX84C系列，该系列体积很小，采用SOT-23封装，非常适合应用在对器件尺寸要求较高的产品中。本次项目根据具体参数条件选用了BZX84C9V1L，稳压电压V_z最大值为9.6V。

下面介绍电路中使用BZX84C9V1L完成发送电路的方式。项目中使用的电压为24V，满足图2中V_mark大于22V的标准。当MBUS_TX空闲态电压为高电平，Q10/Q7均导通，M+电压为24V，此时D9不起作用，即在空闲态M+接口为24V高电平，满足要求。当进行发送，发送数据‘1’时，电路状态和空闲状态一致。当发送数据‘0’时，Q10/Q7均截止导致M+电压下降，而Q7基极电压接近24V，当M+电压下降至大约14V时，稳压管开始工作，保证M+与Q7基极之间的电压为稳压电压接近10V。

BZX84C9V1L稳压管体积小巧，稳压电压V_z最大值为9.6V（接近10V），功率250mW（稳压10V时最大电流为25mA），由于MBUS电流小于20mA，所以BZX84C9V1L的各项参数都较为适配，且体积小巧，非常适合在MBUS电路上使用。

实物图如下：

图4 实物图

接下来笔者进行了测试，发送测试波形如下，蓝色波形为M+，黄色波形为MBUS_TX。可以从测试波形看出和上图原理图分析一致，能与热量表正常完成通信，准确得到热量表数据。

图5 测试波形

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好运常伴吾 Lv8. 研究员 2020-07-11

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【产品】齐纳电压5.49~5.71V的齐纳二极管BZX84B5V6LY，采用SOT-23封装

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KDZV20B Zener Diode Data sheet

型号- KDZV20B,KDZV SERIES,KDZV

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型号- BZX84C3V3L,BZX84C27VL,BZX84C2V4L,BZX84C6V2L,BZX84C5V1L,BZX84C5V6L,BZX84C4V7L,BZX84C10VL,BZX84C13VL,BZX84C12VL,BZX84C33VL,BZX84C30VL,BZX84C3V0L,BZX84C18VL,BZX84C15VL,BZX84C4V3L,BZX84C2V7L,BZX84C36VL,BZX84C3V6L,BZX84C16VL,BZX84C6V8L,BZX84C7V5L,BZX84C8V2L,BZX84C9V1L,BZX84C24VL,BZX84C3V9L,BZX84C22VL,BZX84C,BZX84C20VL

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