本发明属于防雷保护技术领域,具体涉及一种适用于RS-485传输线的防雷保护装置。
背景技术:
智能电表等系统已经广泛地应用到工业和生活的领域。在电表中使用自动抄表技术通过通信端口读取数据,而且大部分情况采用远程读数方式,远程读数方式对于电表应用来说既安全又节省时间和金钱。实现该技术的关键是确保通信线路安全可靠。由于RS-485电路具有长距离传输、高信号噪声抑制、控制方便、成本低等优点,使多点连接成为可能,因此,RS-485成为智能电表的标准通信接口。但RS-485传输线通常暴露于户外,因此极易因为雷击等原因引入过电压。而RS-485收发器工作电压较低,一般在5V左右,其本身耐压也非常低,在-7V~+12V之间,一旦过压引入,就会击穿损坏;在有强烈的浪涌能量出现时,甚至可以看到收发器爆裂,线路板焦糊的现象。
中华人民共和国国家知识产权局公开了一种通讯线防雷器,公开号为:CN203707770U,公布日为:2014.07.09,该通讯线防雷器设有一级和二级两级防雷电路,一级防雷电路采用TED485防雷管实现,二级防雷电路采用TVS防雷管实现,其中,FL为TED485防雷管,TS为TVS防雷管,其连接关系是:TED485防雷管FL1、TED485防雷管FL2、TVS防雷管TS1及TVS防雷管TS3的正极相接并接地,TED485防雷管FL1、TVS防雷管TS1负极与TVS防雷管TS2的正极相接为485A接线端,TVS防雷管TS2、TVS防雷管TS3及TED485防雷管FL2的负极相接为485B接线端;该专利采用并联接入RS-485总线方式,只需将防雷模块接在RS-485端子上即可,不影响集中抄表终端通讯和带负载的能力,保证终端在雷雨季节安全稳定运行,但是,该专利在响应速度上有待提高。
技术实现要素:
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供了一种适用于RS-485传输线的防雷保护装置,包括一级防雷电路、二级防雷电路以及三级防雷电路,当发生雷击时,感应过电压由RS-485总线的两端引入,气体放电管GDT作为一级防雷电路,雷电过电压被大大削弱至百伏,热敏电阻PPTC和电感器L作为二级防雷电路,在微秒(μs)级别内响应,对浪涌电流进行进一步的抑制;然后经过由瞬态抑制二极管组成的三级防雷电路,在皮秒(ps)级别内进行响应,并将电压箝制在8V左右,从而实现对后端电路的保护;而且,第一瞬态抑制二极管TVS1跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间,第二瞬态抑制二极管TVS2和第三瞬态抑制二极管TVS3串联后跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间,实现差模保护,第二瞬态抑制二极管TVS2与第三瞬态抑制二极管TVS3的连接端通过导线接地,实现共模保护,具有很强的抗电磁干扰能力。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种适用于RS-485传输线的防雷保护装置,包括一级防雷电路、二级防雷电路以及三级防雷电路,所述一级防雷电路采用气体放电管GDT实现,气体放电管GDT跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间,所述二级防雷电路包括第一热敏电阻PPTC1、第二热敏电阻PPTC2、第一电感器L1、第二电感器L2,所述第一电感器L1和第一热敏电阻PPTC1串联后连接在RS-485总线的A接线上,第二电感器L2和第二热敏电阻PPTC2串联后连接在RS-485总线的B接线上;所述三级防雷电路包括第一瞬态抑制二极管TVS1、第二瞬态抑制二极管TVS2、第三瞬态抑制二极管TVS3,第一瞬态抑制二极管TVS1跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间,第二瞬态抑制二极管TVS2和第三瞬态抑制二极管TVS3串联后跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间,且第二瞬态抑制二极管TVS2与第三瞬态抑制二极管TVS3的连接端通过导线接地。
优选地,所述气体放电管GDT为三级陶瓷气体放电管,其型号为3R070TA-6。
优选地,所述第一热敏电阻PPTC1和第二热敏电阻PPTC2均为高分子正温热敏电阻,其型号为KRG060。
优选地,所述第一瞬态抑制二极管TVS1、第二瞬态抑制二极管TVS2、第三瞬态抑制二极管TVS2均为双极性瞬态抑制二极管,其型号为SMDJ36CA。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:本发明包括一级防雷电路、二级防雷电路以及三级防雷电路,当发生雷电袭击时,感应过电压由RS-485总线的两端引入,气体放电管GDT作为一级防雷电路,雷电袭击的过电压被大大削弱至百伏,热敏电阻PPTC在微秒(μs)级别内响应,与电感器同时作用,进一步抑制浪涌电流;然后经过由瞬态抑制二极管TVS组成的三级防雷电路,在皮秒(ps)级别内进行响应,并将电压箝制在8V左右,从而实现对后端电路的保护;在抑制雷电袭击过程中,雷电保护元器件自身完好无损,而且对雷电袭击具有足够快的响应时间;而且,第一瞬态抑制二极管TVS1跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间,第二瞬态抑制二极管TVS2和第三瞬态抑制二极管TVS3串联后跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间,实现差模保护,第二瞬态抑制二极管TVS2与第三瞬态抑制二极管TVS3的连接端通过导线接地,实现共模保护,具有很强的抗电磁干扰能力。
附图说明
图1是本发明的系统框图。
图2是本发明的整体电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
根据附图1和附图2所示,一种适用于RS-485传输线的防雷保护装置,包括一级防雷电路、二级防雷电路以及三级防雷电路,所述一级防雷电路采用气体放电管GDT实现,二级防雷电路采用热敏电阻PPTC实现,三级防雷电路采用瞬态抑制二极管TVS实现。
本实施例中,气体放电管GDT选用型号为3R070TA-6是三级陶瓷气体放电管,气体放电管GDT跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间,当发生雷电袭击时,感应过电压由RS-485总线的两端引入,经过气体放电管GDT,过电压被大大削弱至百伏。
热敏电阻PPTC选用型号为KRG060的高分子正温热敏电阻,第一热敏电阻PPTC1通过与第一电感器L1串联后连接在RS-485总线的A接线上,第二热敏电阻PPTC2通过UI第二电感器L2串联后连接在RS-485总线的B接线上;二级防雷电路能够在微秒(μs)级别内进行响应,对被气体放电管GDT削弱的浪涌电压进一步抑制。
瞬态抑制二极管TVS选用型号为SMDJ36CA的双极性瞬态抑制二极管,第一瞬态抑制二极管TVS1跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间,第二瞬态抑制二极管TVS2和第三瞬态抑制二极管TVS3串联后跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间,实现差模保护,第二瞬态抑制二极管TVS2与第三瞬态抑制二极管TVS3的连接端通过导线接地,实现共模保护,具有很强的抗电磁干扰能力;三级防雷电路在皮秒(ps)级别内进行响应,将过电压箝制在8V左右,从而实现对后端电路的保护;在抑制雷电袭击过程中,雷电保护元器件自身完好无损,而且对雷电袭击具有足够快的响应时间。
本发明元器件少、结构简单、成本低,抗电磁干扰能力强,对雷电袭击具有快速的响应速度,确保采用RS-485总线的通信设备在雷雨季节安全稳定运行。
上述实施例仅为本发明的优选实施例,并非对本发明保护范围的限制,但凡采用本发明的设计原理,以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化,均应属于本发明的保护范围之内。