保護rs485通訊信號的防雷電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種保護RS485通訊信號的防雷電路，具有這樣的特征：發(fā)射信號接出端OT通過第一電阻R1與發(fā)射信號接入端IT連接；接收信號接出端OR通過第二電阻R2與接收信號接入端IR相連；三極氣體放電管GDT1的公共端與安全接地端PE連接，另外兩端分別與發(fā)射信號接入端IT，接收信號接入端IR相連；第一瞬態(tài)電壓抑制器TVS1一端與發(fā)射信號接出端OT和第一電阻R1之間連接，另一端與接收信號接出端OR和第二電阻R2之間連接；第二瞬態(tài)電壓抑制器TVS2一端與接收信號接出端OR和第二電阻R2之間連接，另一端與安全接地端PE連接；第三瞬態(tài)電壓抑制器TVS3一端與發(fā)射信號接出端OT和第一電阻R1之間連接，另一端與安全接地端PE連接。
【專利說明】保護RS485通訊信號的防雷電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種防雷電路，特別涉及一種能夠?qū)Ψ蟁S485通信規(guī)約的通訊信號進行防雷保護的防雷電路。
【背景技術(shù)】
[0002]RS485是由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)制訂并發(fā)布的串行數(shù)據(jù)通訊接口標準。RS485克服了早期的RS232數(shù)據(jù)傳輸速率低、抗擾性差、通訊距離短，特別是在IOOm以上的遠程通訊中難以讓人滿意，不能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能的缺陷，在現(xiàn)行的數(shù)據(jù)遠程通訊布網(wǎng)工程中被廣泛采用來實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡(luò)通訊。
[0003]在采用RS485構(gòu)成的遠程通訊傳輸網(wǎng)絡(luò)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)致傳輸線上的多個通訊收發(fā)設(shè)備損壞，嚴重時會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，整個通訊系統(tǒng)癱瘓，資源損失慘重！故RS485通訊傳輸網(wǎng)絡(luò)的防雷是工程設(shè)計和現(xiàn)場布線施工中必須考慮的問題，也是提高網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)可靠性一個十分重要的措施。
[0004]在現(xiàn)有RS485通訊的防雷技術(shù)中，應(yīng)用較為廣泛的是按照RS485對通訊信號平衡差分傳輸?shù)奶攸c，只考慮了差模信號的防雷保護而忽視了雷電干擾信號中的共模抑制防護。因此，這種防雷措施是不全面的。
[0005]如何對RS485通訊信號進行差模信號和共模信號全面防雷保護成為通訊信號防雷工程需要解決的問題。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種對具有RS485通訊接口的收發(fā)信號進行差模和共模全面防雷保護的防雷電路。
[0007]本實用新型提供一種保護RS485通訊信號的防雷電路，具有這樣的特征，包括:發(fā)射信號接入端IT、接收信號接入端IR ;發(fā)射信號接出端0T、接收信號接出端OR ;第一電阻R1、第二電阻R2和安全接地端PE ;發(fā)射信號接出端OT通過第一電阻Rl與發(fā)射信號接入端IT連接；接收信號接出端OR通過第二電阻R2與接收信號接入端IR相連；三極氣體放電管GDTl的公共端與安全接地端PE連接，另外兩端分別與發(fā)射信號接入端IT、接收信號接入端IR相連；第一瞬態(tài)電壓抑制器TVSl的一端與發(fā)射信號接出端OT和第一電阻Rl之間連接，另一端與接收信號接出端OR和第二電阻R2之間連接；第二瞬態(tài)電壓抑制器TVS2的一端與接收信號接出端OR和第二電阻R2之間連接，另一端與安全接地端PE連接；第三瞬態(tài)電壓抑制器TVS3的一端與發(fā)射信號接出端OT和第一電阻Rl之間連接，另一端與安全接地端PE連接。
[0008]另外，本實用新型提供一種保護RS485通訊信號的防雷電路，還可以具有這樣的特征:第一電阻Rl和第二電阻R2均為高精度金屬氧化膜功率電阻，電阻值為I?5Ω。
[0009]另外，本實用新型提供一種保護RS485通訊信號的防雷電路，還可以具有這樣的特征:第一瞬態(tài)電壓抑制器TVS1、第二瞬態(tài)電壓抑制器TVS2和第三瞬態(tài)電壓抑制器TVS3均為兩個反向并聯(lián)的單向瞬態(tài)抑制二極管。
[0010]進一步，本實用新型提供一種保護RS485通訊信號的防雷電路，還可以具有這樣的特征:三極氣體放電管GDTl為三端陶瓷氣體放電管。
[0011]實用新型的作用與效果
[0012]根據(jù)本實用新型提供的保護RS485通訊信號的防雷電路，因為采用兩級防雷保護電路，第一級保護電路能夠泄放電流，具有較高的通流容量；第二級保護電路在發(fā)射信號接出端OT和接收信號接出端OR之間、發(fā)射信號接出端OT與地PE之間以及接收信號接出端OR與地PE之間采用瞬態(tài)電壓抑制器能夠鉗制電壓，并為兩線平衡差分通訊的RS485通訊信號提供信號共模和信號差模全面的防雷保護，兩級保護電路通過第一電阻Rl和第二電阻R2進行能量匹配，使得該防雷電路通流大，插入損耗小，殘壓低，響應(yīng)速度快，傳輸速率高；所以該防雷電路可以對符合RS485通訊規(guī)約的兩線制平衡差分通訊信號提供信號共模和信號差模全面的防雷擊電涌保護，尤其在現(xiàn)行的數(shù)據(jù)通訊布網(wǎng)工程中需采用RS485來實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡(luò)通訊的新信息時代，使得該防雷電路得到了大量應(yīng)用，從而提高了資源的有效利用率、保證了遠程網(wǎng)絡(luò)通訊的安全性、可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型在實施例中保護RS485通訊信號的防雷電路原理圖。
[0014]圖2為本實用新型在實施例中保護RS485通訊信號的防雷電路與被保護RS485通訊信號連接示意圖。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖以及具體實施例來對本實用新型作進一步地說明。
[0016]圖1為本實用新型在實施例中保護RS485通訊信號的防雷電路原理圖。
[0017]如圖1所示，保護RS485通訊信號的防雷電路具有發(fā)射信號接入端IT、接收信號接入端IR、發(fā)射信號接出端0T、接收信號接出端0R、安全接地端PE、三極氣體放電管GDTl ;第一電阻R1、第二電阻R2 ;第一瞬態(tài)電壓抑制器TVSl、第二瞬態(tài)電壓抑制器TVS2和第三瞬態(tài)電壓抑制器TVS3。
[0018]發(fā)射信號接出端OT通過第一電阻Rl與發(fā)射信號接入端IT連接，接收信號接出端OR通過第二電阻R2與接收信號接入端IR連接。
[0019]三極氣體放電管GDTl為三端陶瓷氣體放電管，有三個電極，其中:一個電極為公共端與安全地PE相連、一個電極與發(fā)射信號接入端IT相連、一個電極與接收信號接入端IR相連。氣體放電管GDTl構(gòu)成防雷電路的第一級保護電路，當(dāng)發(fā)生雷擊時，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)RS485通訊信號回路的電流，最終起到保護通訊信號的作用。
[0020]連接在發(fā)射信號接出端OT和接收信號接出端OR之間的第一瞬態(tài)電壓抑制器TVS1，為兩個反向并聯(lián)的單向瞬態(tài)抑制二極管，有兩個電極:這兩個電極分別與發(fā)射信號接出端OT和接收信號接出端OR相連，在雷擊時能夠?qū)l(fā)射信號接出端OT和接收信號接出端OR之間的第一端電壓U1鉗制在30V以內(nèi)。第一端電壓U1為后端接入的被保護RS485通訊信號的發(fā)射信號端T與接收信號端R之間的安全電壓，是為兩線制平衡差分通訊形式的RS485通訊信號提供的信號差模防雷保護。
[0021]連接在接收信號接出端OR和安全地端PE之間的第二瞬態(tài)電壓抑制器TVS2，為兩個反向并聯(lián)的單向瞬態(tài)抑制二極管，有兩個電極:這兩個電極分別與接收信號接出端OR和安全地端PE相連，在雷擊時能夠?qū)⒔邮招盘柦映龆薕R和安全地端PE之間的第二端電壓U2鉗制在30V以內(nèi)。第二端電壓U2為后端接入的被保護RS485通訊信號接收信號端R與安全地PE之間的電壓，是為兩線制平衡差分通訊形式的RS485通訊信號提供的信號共模防雷保護。
[0022]連接在發(fā)射信號接出端OT和安全地端PE之間的第三瞬態(tài)電壓抑制器TVS3，為兩個反向并聯(lián)的單向瞬態(tài)抑制二極管，有兩個電極:這兩個電極分別與發(fā)射信號接出端OT和安全地端PE相連，在雷擊時能夠?qū)l(fā)射信號接出端OT和安全地端PE之間的第三端電壓U3鉗制在30V以內(nèi)。第三端電壓U3為后端接入的被保護RS485通訊信號發(fā)射信號端T與安全地PE之間的電壓，是為兩線制平衡差分通訊形式的RS485通訊信號提供的信號共模防雷保護。
[0023]第一瞬態(tài)電壓抑制器TVS1、第二瞬態(tài)電壓抑制器TVS2、第三瞬態(tài)電壓抑制器TVS3構(gòu)成防雷電路的第二級保護電路。當(dāng)有雷擊電流出現(xiàn)時，能以小于IOnS的快速從正反兩個方向吸收瞬時大電流，降低該級保護電路的阻抗，將第一端電壓U1、第二端電壓U2、第三端電壓U3鉗制在后端接入的被保護RS485通訊信號的安全保護電壓范圍內(nèi)或絕緣水平上，對RS485通訊信號提供共模和差模全面的防雷保護；采用兩個反向并聯(lián)的單向瞬態(tài)抑制二極管，可以大大減小接入電容，在實現(xiàn)防雷的同時減小對通訊信號的插入損耗。
[0024]第一電阻Rl和第二電阻R2均為高精度金屬氧化膜功率電阻，電阻值為I?5 Ω，本實施例取值為2 Ω，功率值為2W。當(dāng)遭到雷擊時，電阻R1、R2分別對雷擊電流進行限流和在兩級保護電路之間進行能量匹配。
[0025]圖2為本實用新型在實施例中保護RS485通訊信號的防雷電路與被保護RS485通訊信號連接示意圖。
[0026]如圖2所示，RS485通訊信號具有發(fā)射信號端T和接收信號端R，為兩線制平衡差分信號通訊形式。
[0027]未受防雷保護的RS485通訊信號的發(fā)射信號端T接入保護RS485通訊信號防雷電路的發(fā)射信號接入端IT ;未受防雷保護的RS485接收信號端R接入防雷電路接收信號接入端IR ;經(jīng)過保護RS485通訊信號的防雷電路后，發(fā)射信號接出端OT連接被保護的RS485通訊信號的發(fā)射信號端T、接收信號接出端OR連接被保護的RS485通訊信號的接收信號端R。
[0028]本實施例中保護RS485通訊信號防雷電路的防雷原理如下:
[0029]當(dāng)無雷擊時，兩級防雷電路均呈高阻抗，但是RS485通訊信號的接收信號T和發(fā)射信號R能夠在防雷電路中正常傳輸而不受干擾。
[0030]當(dāng)發(fā)生雷擊時，第二級保護電路在雷擊1-1Ons內(nèi)快速響應(yīng)首先導(dǎo)通，第一瞬態(tài)電壓抑制器TVS1、第二瞬態(tài)電壓抑制器TVS2、第三瞬態(tài)電壓抑制器TVS3分別將第一端電壓U1、第二端電壓U2和第三端電壓U3精確地鉗制在后端被保護RS485通訊信號的安全范圍或絕緣水平上。本實施例中，該范圍為30V以下。
[0031 ] 當(dāng)雷擊產(chǎn)生的電流較大，這時第一端電壓U1、第二端電壓U2和第三端電壓U3升高，通過能量匹配電阻R1、R2傳導(dǎo)到第一級保護電路，推動第一級保護電路的氣體放電管GDTl放電動作，把大電流泄放到地。
[0032]實施例的作用與效果
[0033]根據(jù)本實用新型提供的保護RS485通訊信號的防雷電路，因為采用兩級保護電路，第一級保護電路采用氣體放電管GDTl能夠泄放電流，具有較高的通流容量；第二級保護電路在發(fā)射信號接出端OT與接收信號接出端OR之間、發(fā)射信號接出端OT與地PE之間以及接收信號接出端OR與地PE之間采用瞬態(tài)電壓抑制器能夠鉗制電壓，并為兩線制平衡差分通訊的RS485通訊信號提供信號共模和信號差模全面的防雷保護，兩級保護電路通過功率第一電阻Rl和第二電阻R2進行能量匹配，使得該防雷電路通流量大，插入損耗小，殘壓低，響應(yīng)速度快，傳輸速率高；尤其在現(xiàn)行的數(shù)據(jù)通訊布網(wǎng)工程中需采用RS485來實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡(luò)通訊的新信息時代，使得該防雷電路得到了大量應(yīng)用，從而提高了資源的有效利用率、保證了遠程網(wǎng)絡(luò)通訊的安全性、可靠性。
【權(quán)利要求】
1.一種保護RS485通訊信號的防雷電路，其特征在于，包括: 發(fā)射信號接入端(IT)、接收信號接入端(IR)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)和安全接地端(PE)； 發(fā)射信號接出端(0T)，通過所述第一電阻(Rl)與所述發(fā)射信號接入端(IT)連接； 接收信號接出端(0R)，通過所述第二電阻(R2)與所述接收信號接入端(IR)相連； 三極氣體放電管(GDT1)，該三極氣體放電管的公共端與所述安全接地端(PE)連接，另外兩端分別與所述發(fā)射信號接入端(IT)，所述接收信號接入端(IR)相連； 第一瞬態(tài)電壓抑制器(TVS1)，一端與所述發(fā)射信號接出端(OT)和所述第一電阻(Rl)之間連接，另一端與所述接收信號接出端(OR)和所述第二電阻(R2)之間連接； 第二瞬態(tài)電壓抑制器(TVS2)，一端與所述接收信號接出端(OR)和所述第二電阻(R2)之間連接，另一端與所述安全接地端(PE)連接； 第三瞬態(tài)電壓抑制器(TVS3)，一端與所述發(fā)射信號接出端(OT)和所述第一電阻(Rl)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RS485通訊信號的防雷電路，其特征在于: 其中，所述第一電阻(Rl)和所述第二電阻(R2)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RS485通訊信號的防雷電路，其特征在于: 其中，所述第一瞬態(tài)電壓抑制器(TVS1)、所述第二瞬態(tài)電壓抑制器(TVS2)和所述第三瞬態(tài)電壓抑制器(TVS3)均為兩個反向并聯(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RS485通訊信號的防雷電路，其特征在于: 其中，所述三極氣體放電管(GDTI)為三端陶瓷氣體放電管。
【文檔編號】H02H9/06GK203377596SQ201320357986
【公開日】2014年1月1日 申請日期: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 申請人:上海伊萊克斯實業(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