保護(hù)rs232通訊信號(hào)的防雷電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路，具有這樣的特征：接收信號(hào)接出端OR通過第一電阻R1與接收信號(hào)接入端IR相連；發(fā)射信號(hào)接出端OT通過第二電阻R2與發(fā)射信號(hào)接入端IT連接；信號(hào)公共接出端OG通過第三電阻R3與信號(hào)公共接入端IG連接；三個(gè)氣體放電管G1、G2和G3的一端分別與接收信號(hào)接入端IR、發(fā)射信號(hào)接入端IT、信號(hào)公共接入端IG相連，另一端與安全接地端PE連接；第一瞬態(tài)電壓抑制器V1，一端與接收信號(hào)接出端OR連接，另一端與信號(hào)公共接出端OG連接；第二瞬態(tài)電壓抑制器V2，一端與發(fā)射信號(hào)接出端OT連接，另一端與信號(hào)公共接出端OG連接；以及壓敏電阻MOV，一端與信號(hào)公共接出端OG連接，另一端與安全接地端PE連接。
【專利說明】保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種防雷電路，特別涉及一種能夠?qū)Ψ蟁S232通信規(guī)約的通信信號(hào)進(jìn)行防雷保護(hù)的防雷電路。
【背景技術(shù)】
[0002]RS-232是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)制訂并發(fā)布的串行數(shù)據(jù)通訊接口標(biāo)準(zhǔn)。RS-232在計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通訊中應(yīng)用很廣。
[0003]在采用RS232構(gòu)成的通訊傳輸結(jié)構(gòu)中，傳輸線一般在室外架空或沿電纜溝敷設(shè)，在雷雨季節(jié)常發(fā)生因雷電在傳輸線上引起的瞬變干擾而導(dǎo)致傳輸線上的多個(gè)通訊收發(fā)器損壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，整個(gè)通訊系統(tǒng)癱瘓，資源損失慘重！故RS232通訊信號(hào)收發(fā)器的防雷是工程設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工中必須考慮的問題，也是提高系統(tǒng)可靠性一個(gè)十分重要的措施。
[0004]在現(xiàn)有RS232的防雷電路設(shè)計(jì)中，應(yīng)用較為廣泛的是采用兩級(jí)防雷，即第一級(jí)防雷采用氣體放電管做粗保護(hù)，第二級(jí)防雷采用瞬態(tài)抑制二極管做精細(xì)保護(hù)。這種防雷措施的不足是如果在瞬間防雷電路發(fā)生能量失配則會(huì)出現(xiàn)防雷盲點(diǎn)，由此可能會(huì)出現(xiàn)通訊誤碼、亂碼現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致通訊中斷。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型防雷電路是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種對(duì)RS232通訊信號(hào)進(jìn)行全面完整的防雷保護(hù)的三級(jí)防雷保護(hù)電路。
[0006]本實(shí)用新型提供一種保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路，具有這樣的特征，包括:接收信號(hào)接入端IR、發(fā)射信號(hào)接入端IT、信號(hào)公共接入端IG、接收信號(hào)接出端0R、發(fā)射信號(hào)接出端0T、信號(hào)公共接出端0G、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和安全接地端PE ;接收信號(hào)接出端0R，通過第一電阻Rl與接收信號(hào)接入端IR相連；發(fā)射信號(hào)接出端0T，通過第二電阻R2與發(fā)射信號(hào)接入端IT連接；信號(hào)公共接出端0G，通過第三電阻R3與信號(hào)公共接入端IG連接；三個(gè)兩端氣體放電管G1、G2和G3，每個(gè)氣體放電管的一端分別與接收信號(hào)接入端IR、發(fā)射信號(hào)接入端IT、信號(hào)公共接入端IG相連，另一端與安全接地端PE連接；第一瞬態(tài)電壓抑制器VI，一端與接收信號(hào)接出端OR和第一電阻Rl之間連接，另一端與信號(hào)公共接出端OG和第三電阻R3之間連接；第二瞬態(tài)電壓抑制器V2，一端與發(fā)射信號(hào)接出端OT和第二電阻R2之間連接，另一端與信號(hào)公共接出端OG和第三電阻R3之間連接；以及壓敏電阻M0V，一端與信號(hào)公共接出端OG和第三電阻R3之間連接，另一端與安全接地端PE連接。
[0007]另外，本實(shí)用新型提供一種保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路，還可以具有這樣的特征:其中，第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3均為高精度金屬氧化膜功率電阻，電阻值為1~5 Ω。
[0008]另外，本實(shí)用新型提供一種保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路，還可以具有這樣的特征:其中，第一瞬態(tài)電壓抑制器Vl和第二瞬態(tài)電壓抑制器V2均含有兩個(gè)反向并聯(lián)的單向瞬態(tài)抑制二極管。
[0009]另外，本實(shí)用新型提供一種保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路，還可以具有這樣的特征:其中，壓敏電阻MOV為氧化鋅壓敏電阻。
[0010]進(jìn)一步，本實(shí)用新型提供一種保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路，還可以具有這樣的特征:其中，三個(gè)氣體放電管G1、G2和G3為兩端陶瓷氣體放電管。
[0011]實(shí)用新型的作用與效果
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型提供的保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路，因?yàn)樵摲览纂娐酚扇?jí)保護(hù)電路構(gòu)成，可以對(duì)三線制的RS232通訊信號(hào)進(jìn)行防雷保護(hù)。第一級(jí)保護(hù)電路能夠泄放電流，第二、三級(jí)保護(hù)電路能夠鉗制電壓，尤其第二級(jí)保護(hù)電路在信號(hào)公共接出端OG與安全地PE之間采用壓敏電阻進(jìn)行鉗制電壓，能在第三級(jí)保護(hù)電路與第一級(jí)保護(hù)電路之間達(dá)到最佳的能量配合，對(duì)外來雷電、過電壓等干擾信號(hào)響應(yīng)速度快，導(dǎo)通電壓范圍寬，無續(xù)流，壽命長(zhǎng)。所以該防雷電路具有較高的通流容量，對(duì)RS232通訊信號(hào)的共模抑制比高，插入損耗小，殘壓低，傳輸速率高，可以對(duì)符合RS232通訊規(guī)約的通訊信號(hào)提供全面的防雷擊電涌保護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型在實(shí)施例中保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路原理圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型在實(shí)施例中保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路與RS232通訊信號(hào)連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說明。
[0016]圖1為本實(shí)用新型在實(shí)施例中保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路原理圖。
[0017]如圖1所示，保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路，包括:發(fā)射信號(hào)接入端IT、接收信號(hào)接入端IR、信號(hào)公共接入端IG、發(fā)射信號(hào)接出端0T、接收信號(hào)接出端0R、信號(hào)公共接出端0G、三個(gè)兩端氣體放電管Gl、G2和G3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一瞬態(tài)電壓抑制器V1、第二瞬態(tài)電壓抑制器V2以及壓敏電阻MOV。
[0018]第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3均為高精度金屬氧化膜功率電阻，電阻值為2 Ω，功率值為2W。
[0019]接收信號(hào)接出端OR處為受到防雷保護(hù)的RS232接收信號(hào)，通過第一電阻Rl與接收信號(hào)接入端IR相連。
[0020]發(fā)射信號(hào)接出端OT處為受到防雷保護(hù)的RS232發(fā)射信號(hào)，通過第二電阻R2與發(fā)射信號(hào)接入端IT相連。
[0021]信號(hào)公共接出端OG處為受到防雷保護(hù)的RS232信號(hào)公共端，通過第三電阻R3與信號(hào)公共接入端IG相連。
[0022]三個(gè)氣體放電管G1、G2和G3為兩端陶瓷氣體放電管。氣體放電管Gl的兩端分別與接收信號(hào)接入端IR和安全接地端PE相連；氣體放電管G2的兩端分別與發(fā)射信號(hào)接入端IT和安全接地端PE相連；氣體放電管G3的兩端分別與信號(hào)公共接入端IG和安全接地端PE相連。氣體放電管G1、G2和G3構(gòu)成防雷電路的第一級(jí)保護(hù)電路，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，如果雷擊電流過大，則氣體放電管擊穿導(dǎo)通，將雷擊大電流導(dǎo)入安全接地端PE，從而降低流經(jīng)通訊信號(hào)回路的電流，最終起到保護(hù)RS232通訊信號(hào)的作用。
[0023]壓敏電阻MOV的兩端分別與信號(hào)公共接出端OG和安全接地端P E相連，構(gòu)成防雷電路的第二級(jí)保護(hù)電路，可在極短時(shí)間內(nèi)(ns)將浪涌電壓限制在較低的水平，如果浪涌電流較大，則壓敏電阻MOV啟動(dòng)并泄放一定的浪涌電流到安全接地端PE。
[0024]第一瞬態(tài)電壓抑制器Vl連接在接收信號(hào)接出端OR與信號(hào)公共接出端OG之間，為兩個(gè)反向并聯(lián)的單向瞬態(tài)抑制二極管。第一瞬態(tài)電壓抑制器有兩個(gè)電極，這兩個(gè)電極分別與接收信號(hào)接出端OR和信號(hào)公共接出端OG相連，在雷擊時(shí)能夠?qū)⒔邮招盘?hào)接出端OR和信號(hào)公共接出端OG之間的弟一端電壓U1甜制在30V以內(nèi)。弟一端電壓U1為后端接入的被保護(hù)RS232通訊信號(hào)的接收信號(hào)端和信號(hào)公共端之間的電壓。
[0025]第二瞬態(tài)電壓抑制器V2連接在發(fā)射信號(hào)接出端OT與信號(hào)公共接出端OG之間，為兩個(gè)反向并聯(lián)的單向瞬態(tài)抑制二極管。第二瞬態(tài)電壓抑制器有兩個(gè)電極，這兩個(gè)電極分別與發(fā)射信號(hào)接出端OT和信號(hào)公共接出端OG相連，在雷擊時(shí)能夠?qū)l(fā)射信號(hào)接出端OT和信號(hào)公共接出端OG之間的弟_.端電壓U2甜制在30V以內(nèi)。弟_.端電壓U2為后端接入的被保護(hù)RS232通訊信號(hào)的發(fā)射信號(hào)端和信號(hào)公共端之間的電壓。
[0026]第一瞬態(tài)電壓抑制器Vl和第二瞬態(tài)電壓抑制器V2構(gòu)成防雷電路的第三級(jí)精細(xì)保護(hù)電路。當(dāng)有雷擊電流出現(xiàn)時(shí)，能以更快的速度從正反兩個(gè)方向吸收瞬時(shí)大電流，降低該級(jí)保護(hù)電路的阻抗，將第一端電壓U1、第二端電壓U2鉗制在后端接入的被保護(hù)RS232通訊信號(hào)的安全工作電壓范圍內(nèi)或絕緣水平上。采用兩個(gè)反向并聯(lián)的單向瞬態(tài)抑制二極管，可以減小接入電容，實(shí)現(xiàn)對(duì)RS232通訊信號(hào)防雷的同時(shí)減小對(duì)其的插入損耗。當(dāng)遭到雷擊時(shí)，電阻Rl、R2、R3分別對(duì)雷擊電流進(jìn)行限流和在三級(jí)保護(hù)電路之間進(jìn)行能量匹配。
[0027]防雷電路可以與一個(gè)符合RS232通信規(guī)約的通訊信號(hào)進(jìn)行防雷保護(hù)相連，用于對(duì)這個(gè)RS232通訊信號(hào)進(jìn)行防雷擊電涌保護(hù)。
[0028]圖2為本實(shí)用新型在實(shí)施例中保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路與被保護(hù)RS232通訊信號(hào)連接示意圖。
[0029]如圖2所示，RS232通訊信號(hào)具有發(fā)射信號(hào)端T和接收信號(hào)端R以及發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的信號(hào)公共端G，為三線制。發(fā)射信號(hào)端T和信號(hào)公共端G發(fā)射本站點(diǎn)信號(hào)，接收信號(hào)端R和信號(hào)公共端G接收遠(yuǎn)方或總線的外來信號(hào)。當(dāng)未連接本防雷電路時(shí)，RS232通訊信號(hào)在信號(hào)的通訊收發(fā)過程中，如遇雷電、操作過電壓或靜電干擾等會(huì)出現(xiàn)信號(hào)中斷、亂碼等通訊故障；當(dāng)連接了本保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路后，信號(hào)的收發(fā)通訊過程受到防雷、操作過電壓或靜電干擾保護(hù)。
[0030]其中，未受防雷保護(hù)的RS232通訊信號(hào)的發(fā)射信號(hào)端T和信號(hào)公共端G分別接入本保護(hù)RS232通訊信號(hào)防雷電路的發(fā)射信號(hào)接入端IT和信號(hào)公共接入端IG ;未受防雷保護(hù)的RS232通訊信號(hào)的接收信號(hào)端R和信號(hào)公共端G分別接入本保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路接收信號(hào)接入端IR和信號(hào)公共接入端IG。
[0031 ] 經(jīng)過本保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路的防雷保護(hù)，防雷電路接出端OT、OR、OG連接的是受到防雷保護(hù)的RS232通訊信號(hào)。
[0032]保護(hù)RS232通訊信號(hào)防雷電路的防雷原理如下:
[0033]當(dāng)無雷擊時(shí)，三級(jí)防雷電路均呈高阻抗，但是RS232通訊信號(hào)的發(fā)射信號(hào)T、G和接收信號(hào)R、G能夠在防雷電路中正常傳輸而不受干擾。
[0034]當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，第三級(jí)保護(hù)電路在雷擊1-1Ons內(nèi)響應(yīng)首先導(dǎo)通，第一瞬態(tài)電壓抑制器V1、第二瞬態(tài)電壓抑制器V2分別將第一端電壓U1、第二端電壓U2精確地鉗制在被保護(hù)RS232通訊信號(hào)的安全電壓范圍內(nèi)。本實(shí)施例中，該安全電壓范圍為30V以下。
[0035]當(dāng)雷擊產(chǎn)生的電流較大，則第二級(jí)保護(hù)電路MOV導(dǎo)通并泄放一定的雷擊浪涌電流，這時(shí)第二級(jí)保護(hù)電路壓敏電阻MOV兩端的電壓會(huì)升高，通過能量匹配電阻R3傳導(dǎo)到第一級(jí)保護(hù)電路，推動(dòng)第一級(jí)保護(hù)電路的氣體放電管放電，把大電流泄放到地。
[0036]實(shí)施例的作用與效果
[0037]根據(jù)本實(shí)用新型的保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路，因?yàn)樵摲览纂娐凡捎脙山M瞬態(tài)電壓抑制器V1、V2，三個(gè)氣體放電管Gl、G2、G3，一個(gè)壓敏電阻MOV和三個(gè)能量匹配電阻R1、R2、R3，所以能夠?yàn)槿€制RS232通訊信號(hào)提供全面完整的防雷保護(hù)，通流容量大，插入損耗小，響應(yīng)速度快、傳輸速率高，而且鉗制電位低，保護(hù)可靠。
【權(quán)利要求】
1.一種保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路，其特征在于，包括: 接收信號(hào)接入端(IR)、發(fā)射信號(hào)接入端(IT)、信號(hào)公共接入端(IG)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)和安全接地端(PE)； 接收信號(hào)接出端(0R)，通過所述第一電阻(Rl)與所述接收信號(hào)接入端(IR)相連； 發(fā)射信號(hào)接出端(0T)，通過所述第二電阻(R2)與所述發(fā)射信號(hào)接入端(IT)連接； 信號(hào)公共接出端(0G)，通過所述第三電阻(R3)與所述信號(hào)公共接入端(IG)連接； 三個(gè)氣體放電管(G1、G2、G3)，每個(gè)所述氣體放電管的一端分別與所述接收信號(hào)接入端(IR)、所述發(fā)射信號(hào)接入端(IT)、所述信號(hào)公共接入端(IG)相連，另一端與所述安全接地端(PE)連接； 第一瞬態(tài)電壓抑制器(VI)，一端與所述接收信號(hào)接出端(OR)和所述第一電阻(Rl)之間連接，另一端與所述信號(hào)公共接出端(OG)和所述第三電阻(R3)之間連接； 第二瞬態(tài)電壓抑制器(V2)，一端與所述發(fā)射信號(hào)接出端(OT)和所述第二電阻(R2)之間連接，另一端與所述信號(hào)公共接出端(OG)和所述第三電阻(R3)之間連接； 以及壓敏電阻(M0V)，一端與所述信號(hào)公共接出端(OG)和所述第三電阻(R3)之間連接，另一端與所述安全接地端(PE)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路，其特征在于: 其中，所述第一電阻(R1)、所述第二電阻(R2)和第三電阻(R3)均為高精度金屬氧化膜功率電阻，電阻值為I?5Ω。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路，其特征在于: 其中，所述第一瞬態(tài)電壓抑制器(Vl)和所述第二瞬態(tài)電壓抑制器(V2)均為兩個(gè)反向并聯(lián)的單向瞬態(tài)抑制二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路，其特征在于: 其中，所述壓敏電阻(MOV)為氧化鋅壓敏電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)RS232通訊信號(hào)的防雷電路，其特征在于: 其中，三個(gè)所述氣體放電管(G1、G2、G3)為兩端陶瓷氣體放電管。
【文檔編號(hào)】H02H9/06GK203481808SQ201320357083
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月21日
【發(fā)明者】武素珍, 陳小萍 申請(qǐng)人:上海伊萊克斯實(shí)業(yè)有限公司, 上海浦核科技有限公司, 上海翼磊電子科技發(fā)展有限公司