通信端口的防雷擊裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種通信端口的防雷擊裝置，所述防雷擊裝置設(shè)置在所述通信端口的接口電路內(nèi)；所述接口電路包含：處理器CPU、與所述CPU進(jìn)行通訊的通訊接口；所述防雷擊裝置包含：并聯(lián)在所述通信接口兩極之間的氣體放電單元和靜電保護(hù)單元、分別與所述通信接口的兩極進(jìn)行串聯(lián)的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲；其中，所述自恢復(fù)保險(xiǎn)絲串聯(lián)在所述氣體放電單元與所述靜電保護(hù)單元之間。同現(xiàn)有技術(shù)相比，由于在通訊接口內(nèi)加裝靜電保護(hù)單元、氣體放電單元以及自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。當(dāng)雷擊浪涌到來(lái)時(shí)，或?qū)ζ溥M(jìn)行雷擊浪涌測(cè)試時(shí)，可以有效防止浪涌能量輸出到通訊設(shè)備內(nèi)部，避免對(duì)設(shè)備本身造成沖擊，對(duì)其造成毀壞，完全能夠滿足各種的雷擊浪涌測(cè)試。
【專利說(shuō)明】通信端口的防雷擊裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種通信端口，特別涉及一種通信端口的防雷擊裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]模擬電網(wǎng)中的故障，雷擊(直接或間接)對(duì)設(shè)備的干擾、電網(wǎng)中的開關(guān)操作。放電波形為開路電壓1.2us/50us、短路電流8us/20us的脈沖。特點(diǎn)是上升時(shí)間慢(相對(duì)EFT/B)、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、能量大。
[0003]并且，由于目前常用的通訊設(shè)備對(duì)于過(guò)電壓過(guò)電流的耐受能力都很弱，而且由于許多通訊設(shè)備都安裝在戶外。當(dāng)雷擊浪涌到來(lái)時(shí)，浪涌能量很容易傳輸?shù)酵ㄓ嵲O(shè)備里面，從而導(dǎo)致設(shè)備的損壞，甚至帶來(lái)更大的危害。所以為了克服上述現(xiàn)象的發(fā)生一般在電源和信號(hào)線接口處加裝一些防雷防浪涌器件。
[0004]而目前的防雷防浪涌的器件的總類有如下幾種:壓敏電阻、TVS管(瞬態(tài)電壓抑制二極管)、氣體放電管和固體放電管等。如果如將這些元器件加裝到電源和信號(hào)線接口處，雖然能減小一定的浪涌現(xiàn)象，但其效果并不明顯。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)了一種通信端口的防雷擊裝置，以滿足各種雷擊浪涌的測(cè)試，有效防止雷擊浪涌到來(lái)時(shí)，給通訊設(shè)備的內(nèi)部造成損壞。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種通信端口的防雷擊裝置，所述防雷擊裝置設(shè)置在所述通信端口的接口電路內(nèi)；
[0007]所述接口電路包含:處理器CPU、與所述CPU進(jìn)行通訊的通訊接口 ；
[0008]所述防雷擊裝置包含:并聯(lián)在所述通信接口兩極之間的氣體放電單元、并聯(lián)在所述通信接口兩極之間的靜電保護(hù)單元、分別與所述通信接口的兩極進(jìn)行串聯(lián)的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲；
[0009]其中，所述自恢復(fù)保險(xiǎn)絲串聯(lián)在所述氣體放電單元與所述靜電保護(hù)單元之間。
[0010]本實(shí)用新型的實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，由于在通訊接口內(nèi)加裝靜電保護(hù)單元、氣體放電單元以及自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。當(dāng)雷擊浪涌到來(lái)時(shí)，或?qū)ζ溥M(jìn)行雷擊浪涌測(cè)試時(shí)，可以有效防止浪涌能量輸出到通訊設(shè)備內(nèi)部，避免對(duì)設(shè)備本身造成沖擊，對(duì)其造成毀壞，完全能夠滿足各種的雷擊浪涌測(cè)試。
[0011]進(jìn)一步的，所述通信端口的防雷擊裝置還包含:一個(gè)驅(qū)動(dòng)所述接口電路的電源電路；其中，所述電源電路包含與所述接口電路的CPU進(jìn)行連接的第一模塊電源；與所述接口電路的通訊接口進(jìn)行連接的第二模塊電源；所述第一模塊電源和所述第二模塊電源相互隔離。由于接口電路是通過(guò)兩個(gè)模塊電源對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其中一路電源用于給CPU進(jìn)行供電，使其能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；而另一路電源用于給通訊接口進(jìn)行供電，使其能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，兩組模塊電源完全獨(dú)立工作。所以當(dāng)干擾超過(guò)一定程度的時(shí)，并導(dǎo)致其燒毀通訊設(shè)備內(nèi)光電隔離芯片或模塊電源時(shí)，不會(huì)影響整臺(tái)設(shè)備其他的通訊接口正常運(yùn)行。[0012]其中，為了滿足市場(chǎng)的需求，所述第一模塊電源和所述第二模塊電源為AC/DC模塊電源或DC/DC模塊電源。
[0013]進(jìn)一步的，所述氣體放電單元為陶瓷氣體放電管⑶T。從而當(dāng)通訊設(shè)備遇到雷擊浪涌時(shí)，陶瓷氣體放電管可增大通訊接口兩極之間的電壓，極間間隙將放電擊穿，由原來(lái)的絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電狀態(tài)，類似短路，從而使得導(dǎo)電狀態(tài)下兩極間維持的電壓很低，起到保護(hù)后級(jí)電路的效果。
[0014]進(jìn)一步的，為了滿足市場(chǎng)的需求，所述靜電保護(hù)單元為瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS或靜電防護(hù)二極管ESD。當(dāng)遇到雷擊浪涌時(shí)，通訊接口內(nèi)的瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS或者靜電防護(hù)二極管ESD不會(huì)被擊穿，使其能夠在電壓極高時(shí)降低電阻，保護(hù)通訊接口的內(nèi)部元件在瞬間電壓過(guò)高的情況下不被燒毀。即使接口電路內(nèi)的穩(wěn)壓管被擊穿，但擊穿后其兩端的電壓可保持不變，從而使電路穩(wěn)定，電壓穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生開路或短路情況，保護(hù)了接口電路中其他的內(nèi)部元件。
[0015]并且，為了滿足市場(chǎng)需求，所述自恢復(fù)保險(xiǎn)絲為聚合物高分子PPTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲或陶瓷CPTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。在正常情況下，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲呈低阻狀態(tài)，保證電路正常工作。當(dāng)電路發(fā)生短路或竄入異常大電流時(shí)，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的自熱使其阻抗增加，把電流限制到足夠小，起到過(guò)流保護(hù)作用。同時(shí)當(dāng)外界環(huán)境溫度急升時(shí)，環(huán)境溫度到達(dá)產(chǎn)品開關(guān)溫度后，可起到過(guò)溫保護(hù)作用。
[0016]另外，所述接口電路還包含:快速光耦；所述通訊接口通過(guò)所述快速光耦與所述CPU進(jìn)行通訊。通過(guò)快速光耦可實(shí)現(xiàn)通訊接口與CPU之間光信號(hào)和電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。
[0017]另外，為了滿足市場(chǎng)需求，本實(shí)用新型的防雷擊裝置可應(yīng)用于多種類型的通訊接口包括百兆以太網(wǎng)接口 RJ45、串口 RS485和串口 RS232等通訊接口。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的通信端口防雷擊裝置中電源電路的原理圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型第一實(shí)施方式中通信端口為采用百兆以太網(wǎng)接口的電路原理圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型第二實(shí)施方式中通信端口為采用RS485接口的電路原理圖；
[0021]圖4為本實(shí)用新型第三實(shí)施方式中通信端口為采用RS232接口的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本實(shí)用新型各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。
[0023]本實(shí)用新型的第一實(shí)施方式涉及一種通信端口的防雷擊裝置，該防雷擊裝置設(shè)置在通信端口的接口電路內(nèi)，而接口電路是通過(guò)電源電路對(duì)其進(jìn)行供電，使其進(jìn)行工作。
[0024]其中接口電路，如圖1所示，包含:處理器CPU、通訊接口和光耦。CPU通過(guò)光耦與通訊接口進(jìn)行連接?？焖俟怦钬?fù)責(zé)CPU和通訊接口之間光、電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，滿足信號(hào)傳輸?shù)男枨蟆?br> [0025]而防雷擊裝置包含:并聯(lián)在通信接口兩極之間的氣體放電單元和靜電保護(hù)單元，還包含分別與通信接口的兩極進(jìn)行串聯(lián)的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，且自恢復(fù)保險(xiǎn)絲串聯(lián)在氣體放電單元與靜電保護(hù)單元之間。
[0026]具體的說(shuō)，本實(shí)施方式的接口電路采用的是百兆以太網(wǎng)接口 RJ45，通過(guò)圖2可知，其中通訊接口 RJ45具有兩個(gè)以太網(wǎng)接口，而氣體放電單元采用的是陶瓷氣體放電管⑶T，將其直接并聯(lián)在每個(gè)以太網(wǎng)接口的兩極之間構(gòu)成對(duì)以太網(wǎng)接口的第一級(jí)防護(hù)。當(dāng)通訊設(shè)備遇到雷擊浪涌時(shí)，陶瓷氣體放電管GDT可增大以太網(wǎng)接口兩極之間的電壓，極間間隙將放電擊穿，由原來(lái)的絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電狀態(tài)，類似短路，從而使得導(dǎo)電狀態(tài)下以太網(wǎng)接口兩極間維持的電壓很低，起到保護(hù)后級(jí)電路的效果。
[0027]另外，靜電保護(hù)單元采用的是靜電防護(hù)二極管ESD，同樣將其并聯(lián)在以太網(wǎng)接口的兩極之間構(gòu)成對(duì)以太網(wǎng)接口的第二級(jí)防護(hù)。當(dāng)遇到雷擊浪涌時(shí)，以太網(wǎng)接口內(nèi)的靜電防護(hù)二極管ESD不會(huì)被擊穿，使其能夠在電壓極高時(shí)降低電阻，保護(hù)以太網(wǎng)接口內(nèi)的其他元件在瞬間電壓過(guò)高的情況下不被燒毀。即使以太網(wǎng)接口內(nèi)的穩(wěn)壓管被擊穿，但擊穿后其兩端的電壓可保持不變，從而使電路穩(wěn)定，電壓穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生開路或短路的情況，從而起到對(duì)接口內(nèi)的其他元件的保護(hù)作用。
[0028]并且，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲為PTO自恢復(fù)保險(xiǎn)絲可采用聚合物高分子PPTO或陶瓷OPTO材質(zhì)制成，串聯(lián)在陶瓷氣體放電管GDT和靜電防護(hù)二極管ESD之間構(gòu)成第三級(jí)防護(hù)。在正常情況下，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲呈低阻狀態(tài)，保證電路正常工作。當(dāng)電路發(fā)生短路或竄入異常大電流時(shí)，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的自熱使其阻抗增加，把電流限制到足夠小，起到過(guò)流保護(hù)作用。同時(shí)當(dāng)外界環(huán)境溫度急劇升時(shí)，環(huán)境溫度到達(dá)產(chǎn)品開關(guān)溫度后，可起到過(guò)溫保護(hù)作用。
[0029]另外，值得一提的是，在本實(shí)施方式中，如圖1所示，接口電路是通過(guò)電源電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。具體的說(shuō)，電源電路包含一個(gè)與接口電路的CPU進(jìn)行連接的第一模塊電源，還包含一個(gè)與接口電路的通訊接口進(jìn)行連接的第二模塊電源，兩組模塊電源相互隔離，分別對(duì)CPU和通訊接口獨(dú)自進(jìn)行供電。
[0030]由此可知，由于接口電路是通過(guò)兩個(gè)模塊電源對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其中一路電源用于給CPU進(jìn)行供電，使其能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析；而另一路電源用于給通訊接口進(jìn)行供電，使其能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，兩組模塊電源完全獨(dú)立工作。所以當(dāng)干擾超過(guò)一定程度，有可能導(dǎo)致其燒毀通訊設(shè)備內(nèi)光電隔離芯片或模塊電源時(shí)，不會(huì)影響整臺(tái)設(shè)備其他通訊接口的正常運(yùn)行。
[0031]并且，為了滿足市場(chǎng)的需求，兩組模塊電源可同時(shí)選用AC/DC模塊電源或DC/DC模塊電源。
[0032]本實(shí)用新型的第二實(shí)施方式涉及一種通信端口的防雷擊裝置，第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式大致相同，其主要區(qū)別在于:如圖3所示，在本實(shí)施方式中，通訊接口采用的是RS485接口，而靜電保護(hù)單元采用的是瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS。
[0033]其中，將陶瓷氣體放電管作為第一級(jí)防護(hù)，并聯(lián)在RS485接口的兩極之間，通過(guò)陶瓷氣體放電管GDT進(jìn)行差、共模的防護(hù)。
[0034]而瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS作為二級(jí)防護(hù)，將其并聯(lián)在RS485接口的兩極之間。具體的說(shuō)，在本實(shí)施方式中，瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS共設(shè)有三組，其中第一和第二組TVS 二極管先進(jìn)行串聯(lián)，然后再與第三組TVS 二極管進(jìn)行并聯(lián)，然后再一同并聯(lián)在RS485接口的兩極之間。
[0035]另外，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC作為第三級(jí)防護(hù)，將其直接串聯(lián)在由三組TVS 二極管構(gòu)成的靜電保護(hù)單元與陶瓷氣體放電管GDT之間，通過(guò)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC可起到對(duì)GDT 二極管和TVS 二極管平衡動(dòng)作的時(shí)間，以及限流作用。
[0036]具體的說(shuō)，由于在測(cè)試?yán)讚舸蚶擞繒r(shí)，一般都是TVS 二級(jí)管先響應(yīng)導(dǎo)通，此時(shí)陶瓷氣體放電管GDT還沒有任何動(dòng)作，很有可能直接擊穿TVS 二級(jí)管。而如果在GDT 二極管和TVS 二極管之間并聯(lián)一個(gè)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC，通過(guò)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC可延遲整個(gè)由TVS 二級(jí)管構(gòu)的響應(yīng)時(shí)間，讓GDT 二級(jí)管和TVS 二級(jí)管同步響應(yīng)，這樣⑶T 二極管會(huì)直接把浪涌泄放到一個(gè)水平后，再讓TVS 二極管泄放一次，讓殘壓維持在TVS 二極管的受壓范圍內(nèi)，這樣就可以達(dá)到對(duì)后級(jí)電路保護(hù)的目的。
[0037]本實(shí)用新型的第三實(shí)施方式涉及一種通信端口的防雷擊裝置，第三實(shí)施方式與第二實(shí)施方式大致相同，其主要區(qū)別在于:如圖4所示，在本實(shí)施方式中，通訊接口采用的是RS232接口。其具體的工作原理與第二實(shí)施方式基本相同，這里就不再進(jìn)行闡述。
[0038]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種通信端口的防雷擊裝置，所述防雷擊裝置設(shè)置在所述通信端口的接口電路內(nèi)； 所述接口電路包含:處理器CPU、與所述CPU進(jìn)行通訊的通訊接口，其特征在于:所述防雷擊裝置包含: 并聯(lián)在所述通信接口兩極之間的氣體放電單元、并聯(lián)在所述通信接口兩極之間的靜電保護(hù)單元、分別與所述通信接口的兩極進(jìn)行串聯(lián)的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲； 其中，所述自恢復(fù)保險(xiǎn)絲串聯(lián)在所述氣體放電單元與所述靜電保護(hù)單元之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信端口的防雷擊裝置，其特征在于:所述通信端口的防雷擊裝置還包含:一個(gè)驅(qū)動(dòng)所述接口電路的電源電路； 其中，所述電源電路包含與所述接口電路的CPU進(jìn)行連接的第一模塊電源；與所述接口電路的通訊接口進(jìn)行連接的第二模塊電源； 所述第一模塊電源和所述第二模塊電源相互隔離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信端口的防雷擊裝置，其特征在于:所述第一模塊電源和所述第二模塊電源為AC/DC模塊電源或DC/DC模塊電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信端口的防雷擊裝置，其特征在于:所述氣體放電單元為陶瓷氣體放電管GDT。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信端口的防雷擊裝置，其特征在于:所述靜電保護(hù)單元為瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS或靜電防護(hù)二極管ESD。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信端口的防雷擊裝置，其特征在于:所述自恢復(fù)保險(xiǎn)絲為聚合物高分子PPTO自恢復(fù)保險(xiǎn)絲或陶瓷OPTO自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信端口的防雷擊裝置，其特征在于:所述接口電路還包含:快速光耦；所述通訊接口通過(guò)所述快速光耦與所述CPU進(jìn)行通訊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的防雷擊裝置，其特征在于:所述通信接口為百兆以太網(wǎng)接口 RJ45、串口 RS485或串口 RS232。
【文檔編號(hào)】H02H9/02GK203774782SQ201320889780
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】劉林 申請(qǐng)人:上海旋思科技有限公司