通信接口的防護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種通信接口的防護(hù)電路。所述電路，包括：依次相連的一第一級(jí)防護(hù)電路、一第二級(jí)防護(hù)電路和一第三級(jí)防護(hù)電路，其中：第一級(jí)防護(hù)電路，包括一電流泄放電路，其中電流泄放電路包括三個(gè)連接端，第一連接端與RS-485端口的兩條信號(hào)線中的第一信號(hào)線相連，第二連接端與RS-485端口的兩條信號(hào)線中的第二信號(hào)線相連，第三連接端接保護(hù)地；第二級(jí)防護(hù)電路包括一第一限流電阻、一第二限流電阻和一雙向瞬態(tài)抑制二極管；第三級(jí)防護(hù)電路包括一電壓泄放電路，其中電壓泄放電路接通信地，且一端與RS-485端口的兩條信號(hào)線相連，另一端與RS-485的收發(fā)器相連。
【專利說明】通信接口的防護(hù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，尤其涉及一種通信接口的防護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]RS-485作為傳統(tǒng)的工業(yè)通信總線，采用平衡發(fā)送和差分接收，抑制共模干擾的能力強(qiáng)，傳輸距離較遠(yuǎn)，可用于多點(diǎn)互聯(lián)，成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)。由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，RS-485端口一般都要有防護(hù)電路，保障設(shè)備免受雷擊、浪涌、靜電的影響。
[0003]現(xiàn)有的RS-485端口的防護(hù)電路中，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，大部分采用限流器件加瞬態(tài)抑制二極管進(jìn)行簡(jiǎn)單的防浪涌、防靜電級(jí)別處理，防護(hù)能力較弱。也有部分采用前級(jí)RS-485端口入口處兩線分別通過一氣體放電管接保護(hù)地，再兩線上分別串接一個(gè)正溫度系數(shù)電阻(Positive Temperature Coefficient,PTC),后級(jí)兩線分別通過雙向或者單向的瞬態(tài)抑制二極管(Transient Voltage Suppressor, TVS)接保護(hù)地,其后就是線間雙向TVS,這種較強(qiáng)防護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0004]實(shí)際應(yīng)用中，由于現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)地接地環(huán)境的差異，造成保護(hù)地與實(shí)際的大地存在壓差，這種較強(qiáng)防護(hù)結(jié)構(gòu)電路就不一定能夠?qū)讚?、浪涌等進(jìn)行有效的抑制，后級(jí)信號(hào)線對(duì)地瞬態(tài)抑制二極管擊穿電壓很低，一般只有幾伏，很容易出現(xiàn)保護(hù)地電壓抬升擊穿，從而損壞RS-485通信端口的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種通信接口的防護(hù)電路，要解決的技術(shù)問題是在不影響該通信接口傳輸性能的前提下，對(duì)設(shè)備的RS-485端口進(jìn)行防雷、防浪涌、防靜電等綜合防護(hù)保護(hù)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
[0007]一種通信接口的防護(hù)電路，包括依次相連的一第一級(jí)防護(hù)電路、一第二級(jí)防護(hù)電路和一第二級(jí)防護(hù)電路，其中:
[0008]所述第一級(jí)防護(hù)電路，包括一電流泄放電路，其中所述電流泄放電路包括三個(gè)連接端，第一連接端與RS-485端口的兩條信號(hào)線中的第一信號(hào)線相連，第二連接端與RS-485端口的兩條信號(hào)線中的第二信號(hào)線相連，第三連接端接保護(hù)地，用于在RS-485端口受到電壓入侵時(shí)，將產(chǎn)生的電流引入到地面；
[0009]所述第二級(jí)防護(hù)電路包括一第一限流電阻、一第二限流電阻和一雙向瞬態(tài)抑制二極管，其中所述第一限流電阻與所述第一信號(hào)線相連；第二限流電阻與所述第二信號(hào)線相連，與第一限流電阻相連后的第一信號(hào)線和與第二限流電阻相連后的第二信號(hào)之間并聯(lián)所述雙向瞬態(tài)抑制二極管；
[0010]所述第三級(jí)防護(hù)電路包括一電壓泄放電路，其中所述電壓泄放電路接通信地，且一端與RS-485端口的兩條信號(hào)線相連,另一端與RS-485的收發(fā)器相連,用于為第二級(jí)防護(hù)電路和RS-485的收發(fā)器之間的電壓提供電壓泄放通路。[0011]優(yōu)選的，所述電路還具有如下特點(diǎn):所述電流泄放電路為如下任一一種，包括:
[0012]方式一:RS_485的信號(hào)線對(duì)保護(hù)地的三極氣體放電管；
[0013]方式二:RS_485的信號(hào)線對(duì)保護(hù)地的二級(jí)氣體放電管。
[0014]優(yōu)選的，所述電路還具有如下特點(diǎn):所述三極氣體放電管和所述二級(jí)氣體放電管的擊穿電壓為30?150伏。
[0015]優(yōu)選的，所述電路還具有如下特點(diǎn):所述三極氣體放電管和所述二級(jí)氣體放電管的擊穿電壓為90。
[0016]優(yōu)選的，所述電路還具有如下特點(diǎn):所述電壓泄放電路為如下任一一種，包括:
[0017]方式一:兩個(gè)二端雙向瞬態(tài)抑制二極管，其中一個(gè)的一端與第一信號(hào)線相連，另一端連接通信地；另一個(gè)的一端與第二信號(hào)線相連，另一端也連接通信地；
[0018]方式二:三端雙單向瞬態(tài)抑制二極管和二端單向瞬態(tài)抑制二極管，其中三端單向瞬態(tài)抑制二極管的兩個(gè)非公共端中一個(gè)與第一信號(hào)線相連，另一個(gè)與第二信號(hào)線相連，所述二端單向瞬態(tài)抑制二極管的一端連接在三端單向瞬態(tài)抑制二極管的公共端，另一端連接通信地。
[0019]優(yōu)選的，所述電路還具有如下特點(diǎn):所述二端雙向態(tài)抑制二極管、三端雙單向瞬態(tài)抑制二極管以及二端單向瞬態(tài)抑制二極管的擊穿電壓為5?7伏。
[0020]優(yōu)選的，所述電路還具有如下特點(diǎn):所述二端雙向態(tài)抑制二極管、三端雙單向瞬態(tài)抑制二極管以及二端單向瞬態(tài)抑制二極管的擊穿電壓為6.45伏。
[0021]優(yōu)選的，所述電路還具有如下特點(diǎn):所述第一限流電阻和第二限流電阻為歐姆級(jí)功率限流電阻。
[0022]優(yōu)選的，所述電路還具有如下特點(diǎn):所述第一限流電阻和第二限流電阻的大小均為10?30歐姆。
[0023]優(yōu)選的，所述電路還具有如下特點(diǎn):所述第一限流電阻和第二限流電阻的大小均為20歐姆。
[0024]優(yōu)選的，所述電路還具有如下特點(diǎn):所述保護(hù)地與所述通信地是電氣隔離的。
[0025]本發(fā)明提供的實(shí)施例，通過第一級(jí)防護(hù)電路對(duì)進(jìn)入RS-485端口的大部分能量進(jìn)行泄放，然后由第二級(jí)對(duì)剩余的殘壓進(jìn)行再處理，抑制干擾電流和吸收差模電壓，通過兩級(jí)處理將可能存在的大部分干擾去除，完成了主要防護(hù)功能；再通過第三級(jí)防護(hù)電路對(duì)上述兩次處理剩余殘壓以及靜電干擾進(jìn)行處理，使得信號(hào)線上的傳輸恢復(fù)到正常狀態(tài)(即未受到浪涌高電壓入侵的情況)的傳輸功能，再傳輸給收發(fā)器，達(dá)到在不影響該通信接口傳輸性能的前提下，對(duì)設(shè)備的RS-485端口進(jìn)行防雷、防浪涌、防靜電等綜合防護(hù)保護(hù)的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明提供的通信接口的防護(hù)電路的應(yīng)用實(shí)例I的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明提供的通信接口的防護(hù)電路的應(yīng)用實(shí)例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。
[0029]本發(fā)明提供的通信接口的防護(hù)電路實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。所述電路實(shí)施例，包括依次相連的一第一級(jí)防護(hù)電路、一第二級(jí)防護(hù)電路和第三級(jí)防護(hù)電路，其中:
[0030]所述第一級(jí)防護(hù)電路，包括一電流泄放電路，其中所述電流泄放電路包括三個(gè)連接端，第一連接端與RS-485端口的兩條信號(hào)線中的第一信號(hào)線相連，第二連接端與RS-485端口的兩條信號(hào)線中的第二信號(hào)線相連，第三連接端接保護(hù)地，用于在RS-485端口受到電壓入侵時(shí)，將產(chǎn)生的電流引入到地面；
[0031 ] 所述第二級(jí)防護(hù)電路包括一第一限流電阻、一第二限流電阻和一雙向瞬態(tài)抑制二極管，其中所述第一限流電阻與所述第一信號(hào)線相連；第二限流電阻與所述第二信號(hào)線相連，與第一限流電阻相連后的第一信號(hào)線和與第二限流電阻相連后的第二信號(hào)之間并聯(lián)所述雙向瞬態(tài)抑制二極管；
[0032]所述第三級(jí)防護(hù)電路包括一電壓泄放電路，其中所述電壓泄放電路接通信地，且一端與RS-485端口的兩條信號(hào)線相連,另一端與RS-485的收發(fā)器相連,用于為第二級(jí)防護(hù)電路和RS-485的收發(fā)器之間的電壓提供電壓泄放通路。
[0033]對(duì)于上述電路，在RS-485入口處受到雷擊感應(yīng)或者其它干擾源產(chǎn)生的浪涌高電壓入侵時(shí)，第一級(jí)防護(hù)電路提供大電流泄放通路流到保護(hù)地GNDP，雷擊、浪涌的大部分能量從這里泄放到保護(hù)地，對(duì)于第一級(jí)防護(hù)電路未放電或放電后形成的殘壓，差模部分的電壓會(huì)被第二級(jí)防護(hù)電路吸收；在被第二級(jí)防護(hù)電路處理后，因靜電、前級(jí)殘壓及感應(yīng)會(huì)產(chǎn)生干擾，影響RS-485收發(fā)器的工作，因此就需要由第三級(jí)防護(hù)電路通過電壓泄放電路進(jìn)行共模保護(hù)作用，消除上述干擾，保障RS-485的傳輸性能。
[0034]由此可以看出，通過第一級(jí)防護(hù)電路對(duì)進(jìn)入RS-485端口的大部分能量進(jìn)行泄放，然后由第二級(jí)對(duì)剩余的殘壓進(jìn)行再處理，抑制干擾電流和吸收差模電壓，通過兩級(jí)處理將可能存在的大部分干擾去除，完成了主要防護(hù)功能；再通過第三級(jí)防護(hù)電路對(duì)上述兩次處理剩余殘壓以及靜電干擾進(jìn)行處理，使得信號(hào)線上的傳輸恢復(fù)到正常狀態(tài)(即未受到浪涌高電壓入侵的情況)的傳輸功能，再傳輸給收發(fā)器，達(dá)到在不影響該通信接口傳輸性能的前提下，對(duì)設(shè)備的RS-485端口進(jìn)行防雷、防浪涌、防靜電等綜合防護(hù)保護(hù)的目的。
[0035]進(jìn)一步說明的是，上述電路中的限流電阻并不是現(xiàn)有技術(shù)中通常會(huì)使用的熱敏電阻，之所以在上述電路中使用限流電阻，目的是對(duì)信號(hào)線上的浪涌電流進(jìn)行限流，實(shí)現(xiàn)對(duì)RS-485端口短路保護(hù)和殘壓的抑制，而現(xiàn)有技術(shù)中的熱敏電阻響應(yīng)時(shí)間慢，無法達(dá)到上述效果的。
[0036]另外，上述電路中所使用的第三級(jí)防護(hù)電路中的電壓泄放電路是接通訊地，與現(xiàn)有技術(shù)中的接保護(hù)地的做法不同，具體原因如下:
[0037]如果第三級(jí)防護(hù)電路中的電壓泄放電路與第一級(jí)防護(hù)電路中的電流泄放電路同樣都接保護(hù)地，進(jìn)行雷擊電流泄放時(shí)，會(huì)造成系統(tǒng)保護(hù)地的電壓抬升；一旦保護(hù)地的電壓升高，同樣接保護(hù)地的第三級(jí)防護(hù)電路TVS會(huì)被擊穿，燒壞RS-485收發(fā)器；通過將第三級(jí)防護(hù)電路中的電壓泄放電路接通訊地，由于通訊地與保護(hù)地是電氣隔離的，不存在保護(hù)地反壓的問題，保證了 RS-485收發(fā)器有安全的工作環(huán)境。
[0038]其中，所述電流泄放電路為如下任一一種，包括:
[0039]方式一:RS_485的信號(hào)線對(duì)保護(hù)地的三極氣體放電管；[0040]方式二:RS_485的信號(hào)線對(duì)保護(hù)地的二級(jí)氣體放電管。
[0041]其中，所述三極氣體放電管和所述二級(jí)氣體放電管是大功率氣體放電管，擊穿電壓較高，大概范圍是30?150伏，本實(shí)施例中采用的為擊穿電壓為90V的氣體放電管。
[0042]其中，所述電壓泄放電路為如下任一一種，包括:
[0043]方式一:兩個(gè)二端雙向態(tài)抑制二極管，其中一個(gè)的一端與第一信號(hào)線相連，另一端連接通信地；另一個(gè)的一端與第二信號(hào)線相連，另一端也連接通信地；
[0044]方式二:三端雙單向瞬態(tài)抑制二極管和二端單向瞬態(tài)抑制二極管，其中三端單向瞬態(tài)抑制二極管的兩個(gè)非公共端中一個(gè)與第一信號(hào)線相連，另一個(gè)與第二信號(hào)線相連，所述二端單向瞬態(tài)抑制二極管的一端連接在三端單向瞬態(tài)抑制二極管的公共端，另一端連接通信地。
[0045]所述二端雙向態(tài)抑制二極管、三端雙單向瞬態(tài)抑制二極管以及二端單向瞬態(tài)抑制二極管為5?7伏，優(yōu)選的，所述二端雙向態(tài)抑制二極管、三端雙單向瞬態(tài)抑制二極管以及二端單向瞬態(tài)抑制二極管為6.45伏。
[0046]其中，所述第一限流電阻和第二限流電阻為歐姆級(jí)功率限流電阻，大小均為10?30歐姆，本實(shí)施例中所述第一限流電阻和第二限流電阻的大小均為20歐姆。
[0047]下面對(duì)本發(fā)明提供的電路作進(jìn)一步說明:
[0048]圖1為本發(fā)明提供的通信接口的防護(hù)電路的應(yīng)用實(shí)例I的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1所示電路應(yīng)用實(shí)例中，包括三極氣體放電管FV1、電阻R1、電阻R2、雙向瞬態(tài)抑制二極管VD1、雙向瞬態(tài)抑制二極管VD2、雙向瞬態(tài)抑制二極管VD3、RS-485收發(fā)器Dl。
[0049]RS-485端口 RS485A、RS485B信號(hào)線入口處分別通過三極氣體放電管FVl接到保護(hù)地GNDP，構(gòu)成第一級(jí)防護(hù)電路。所述RS485A信號(hào)線串聯(lián)有一限流電阻R1、所述RS485B信號(hào)線也串聯(lián)有一限流電阻R2，限流電阻后兩線間并聯(lián)一雙向瞬態(tài)抑制二極管VD1，構(gòu)成第二級(jí)防護(hù)電路。再串聯(lián)一第三級(jí)防護(hù)電路，其中第三級(jí)防護(hù)電路包括在第二級(jí)防護(hù)電路與RS-485收發(fā)器Dl之間A、B兩信號(hào)線分別對(duì)通信地VSS的雙向瞬態(tài)抑制二極管VD2、VD3，VD2、VD3，且上述靠近RS-485收發(fā)器Dl的A、B引腳一端。
[0050]本實(shí)例電路的工作原理如下:RS-485入口處(RS485A、RS485B)受到雷擊感應(yīng)或者其它干擾源產(chǎn)生的浪涌高電壓入侵時(shí)，放電管FVl提供大電流泄放通路流到保護(hù)地GNDP，雷擊、浪涌的大部分能量從這里泄放到大地。同時(shí)放電管在未放電或放電后形成的殘壓通過后面的R1、R2、VD16進(jìn)行吸收，R1、R2起到限流作用，可對(duì)RS-485端口短路保護(hù)和干擾的抑制。所述瞬態(tài)抑制二極管VD2、VD3構(gòu)成的電路起到了對(duì)靜電、前級(jí)殘壓及感應(yīng)的干擾進(jìn)行共模保護(hù)作用。
[0051]圖2為本發(fā)明提供的通信接口的防護(hù)電路的應(yīng)用實(shí)例2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示電路應(yīng)用實(shí)例的工作原理同實(shí)施例1，僅在結(jié)構(gòu)上略有變動(dòng)，主要區(qū)別有兩點(diǎn)。首先，RS-485端口處，限流電阻R1、R2靠近RS-485接口輸出端的RS485A、RS485B分別通過I個(gè)二極放電管FV2和FV3接保護(hù)地GNDP，另外，本實(shí)施例第三級(jí)的雙向瞬態(tài)抑制電壓泄放電路采用三端雙單向瞬態(tài)抑制二極管VD4加一個(gè)二端單向瞬態(tài)抑制二極管VD5，二端單向瞬態(tài)抑制二極管的一端連接在三端單向瞬態(tài)抑制二極管的公共端，另一端連接到通信地VSS，組成A、B線分別對(duì)通信地VSS的雙向瞬態(tài)電壓泄放電路。
[0052]上述兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例保護(hù)的電路可以通過沖擊電流5KA，浪涌保護(hù)等級(jí)線線為±4KV，線地±6KV，在那些保護(hù)地GNDP接地不太良好的系統(tǒng)也能保證RS-485的正常工作。[0053] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所述的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種通信接口的防護(hù)電路，其特征在于，包括依次相連的一第一級(jí)防護(hù)電路、一第二級(jí)防護(hù)電路和一第三級(jí)防護(hù)電路，其中: 所述第一級(jí)防護(hù)電路，包括一電流泄放電路，其中所述電流泄放電路包括三個(gè)連接端，第一連接端與RS-485端口的兩條信號(hào)線中的第一信號(hào)線相連，第二連接端與RS-485端口的兩條信號(hào)線中的第二信號(hào)線相連，第三連接端接保護(hù)地，用于在RS-485端口受到電壓入侵時(shí)，將產(chǎn)生的電流引入到地面； 所述第二級(jí)防護(hù)電路包括一第一限流電阻、一第二限流電阻和一雙向瞬態(tài)抑制二極管，其中所述第一限流電阻與所述第一信號(hào)線相連；第二限流電阻與所述第二信號(hào)線相連，與第一限流電阻相連后的第一信號(hào)線和與第二限流電阻相連后的第二信號(hào)之間并聯(lián)所述雙向瞬態(tài)抑制二極管； 所述第三級(jí)防護(hù)電路包括一電壓泄放電路，其中所述電壓泄放電路接通信地，且一端與RS-485端口的兩條信號(hào)線相連，另一端與RS-485的收發(fā)器相連，用于為第二級(jí)防護(hù)電路和RS-485的收發(fā)器之間的電壓提供電壓泄放通路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信接口的防護(hù)電路，其特征在于，所述電流泄放電路為如下任一一種，包括: 方式一:RS-485的信號(hào)線對(duì)保護(hù)地的三極氣體放電管； 方式二:RS-485的信號(hào)線對(duì)保護(hù)地的二級(jí)氣體放電管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所 述的通信接口的防護(hù)電路，其特征在于，所述三極氣體放電管和所述二級(jí)氣體放電管的擊穿電壓為30~150伏。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信接口的防護(hù)電路，其特征在于，所述三極氣體放電管和所述二級(jí)氣體放電管的擊穿電壓為90。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信接口的防護(hù)電路，其特征在于，所述電壓泄放電路為如下任一一種，包括: 方式一:兩個(gè)二端雙向瞬態(tài)抑制二極管，其中一個(gè)的一端與第一信號(hào)線相連，另一端連接通信地；另一個(gè)的一端與第二信號(hào)線相連，另一端也連接通信地； 方式二:三端雙單向瞬態(tài)抑制二極管和二端單向瞬態(tài)抑制二極管，其中三端單向瞬態(tài)抑制二極管的兩個(gè)非公共端中一個(gè)與第一信號(hào)線相連，另一個(gè)與第二信號(hào)線相連，所述二端單向瞬態(tài)抑制二極管的一端連接在三端單向瞬態(tài)抑制二極管的公共端，另一端連接通信地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通信接口的防護(hù)電路，其特征在于，所述二端雙向態(tài)抑制二極管、三端雙單向瞬態(tài)抑制二極管以及二端單向瞬態(tài)抑制二極管的擊穿電壓為5~7伏。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信接口的防護(hù)電路，其特征在于，所述二端雙向態(tài)抑制二極管、三端雙單向瞬態(tài)抑制二極管以及二端單向瞬態(tài)抑制二極管的擊穿電壓為6.45伏。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信接口的防護(hù)電路，其特征在于，所述第一限流電阻和第二限流電阻為歐姆級(jí)功率限流電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的通信接口的防護(hù)電路，其特征在于，所述第一限流電阻和第二限流電阻的大小均為10~30歐姆。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信接口的防護(hù)電路，其特征在于，所述第一限流電阻和第二限流電阻的大小均為20歐姆。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信接口的防護(hù)電路， 其特征在于，所述保護(hù)地與所述通信地是電氣隔離的。
【文檔編號(hào)】H02H9/04GK103515942SQ201210217805
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】唐國華, 秦世好, 劉建業(yè) 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司