保护rs485通讯信号的防雷电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种保护RS485通讯信号的防雷电路，具有这样的特征：发射信号接出端OT通过第一电阻R1与发射信号接入端IT连接；接收信号接出端OR通过第二电阻R2与接收信号接入端IR相连；三极气体放电管GDT1的公共端与安全接地端PE连接，另外两端分别与发射信号接入端IT，接收信号接入端IR相连；第一瞬态电压抑制器TVS1一端与发射信号接出端OT和第一电阻R1之间连接，另一端与接收信号接出端OR和第二电阻R2之间连接；第二瞬态电压抑制器TVS2一端与接收信号接出端OR和第二电阻R2之间连接，另一端与安全接地端PE连接；第三瞬态电压抑制器TVS3一端与发射信号接出端OT和第一电阻R1之间连接，另一端与安全接地端PE连接。
【专利说明】保护RS485通讯信号的防雷电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种防雷电路，特别涉及一种能够对符合RS485通信规约的通讯信号进行防雷保护的防雷电路。
【背景技术】
[0002]RS485是由美国电子工业协会(EIA)制订并发布的串行数据通讯接口标准。RS485克服了早期的RS232数据传输速率低、抗扰性差、通讯距离短，特别是在IOOm以上的远程通讯中难以让人满意，不能实现联网功能的缺陷，在现行的数据远程通讯布网工程中被广泛采用来实现远程网络通讯。
[0003]在采用RS485构成的远程通讯传输网络结构中，传输线一般在室外架空或沿电缆沟敷设，在雷雨季节常发生因雷电在传输线上引起的瞬变干扰而导致传输线上的多个通讯收发设备损坏，严重时会导致数据丢失，整个通讯系统瘫痪，资源损失惨重！故RS485通讯传输网络的防雷是工程设计和现场布线施工中必须考虑的问题，也是提高网络传输系统可靠性一个十分重要的措施。
[0004]在现有RS485通讯的防雷技术中，应用较为广泛的是按照RS485对通讯信号平衡差分传输的特点，只考虑了差模信号的防雷保护而忽视了雷电干扰信号中的共模抑制防护。因此，这种防雷措施是不全面的。
[0005]如何对RS485通讯信号进行差模信号和共模信号全面防雷保护成为通讯信号防雷工程需要解决的问题。
实用新型内容
[0006]本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种对具有RS485通讯接口的收发信号进行差模和共模全面防雷保护的防雷电路。
[0007]本实用新型提供一种保护RS485通讯信号的防雷电路，具有这样的特征，包括:发射信号接入端IT、接收信号接入端IR ;发射信号接出端0T、接收信号接出端OR ;第一电阻R1、第二电阻R2和安全接地端PE ;发射信号接出端OT通过第一电阻Rl与发射信号接入端IT连接；接收信号接出端OR通过第二电阻R2与接收信号接入端IR相连；三极气体放电管GDTl的公共端与安全接地端PE连接，另外两端分别与发射信号接入端IT、接收信号接入端IR相连；第一瞬态电压抑制器TVSl的一端与发射信号接出端OT和第一电阻Rl之间连接，另一端与接收信号接出端OR和第二电阻R2之间连接；第二瞬态电压抑制器TVS2的一端与接收信号接出端OR和第二电阻R2之间连接，另一端与安全接地端PE连接；第三瞬态电压抑制器TVS3的一端与发射信号接出端OT和第一电阻Rl之间连接，另一端与安全接地端PE连接。
[0008]另外，本实用新型提供一种保护RS485通讯信号的防雷电路，还可以具有这样的特征:第一电阻Rl和第二电阻R2均为高精度金属氧化膜功率电阻，电阻值为I?5Ω。
[0009]另外，本实用新型提供一种保护RS485通讯信号的防雷电路，还可以具有这样的特征:第一瞬态电压抑制器TVS1、第二瞬态电压抑制器TVS2和第三瞬态电压抑制器TVS3均为两个反向并联的单向瞬态抑制二极管。
[0010]进一步，本实用新型提供一种保护RS485通讯信号的防雷电路，还可以具有这样的特征:三极气体放电管GDTl为三端陶瓷气体放电管。
[0011]实用新型的作用与效果
[0012]根据本实用新型提供的保护RS485通讯信号的防雷电路，因为采用两级防雷保护电路，第一级保护电路能够泄放电流，具有较高的通流容量；第二级保护电路在发射信号接出端OT和接收信号接出端OR之间、发射信号接出端OT与地PE之间以及接收信号接出端OR与地PE之间采用瞬态电压抑制器能够钳制电压，并为两线平衡差分通讯的RS485通讯信号提供信号共模和信号差模全面的防雷保护，两级保护电路通过第一电阻Rl和第二电阻R2进行能量匹配，使得该防雷电路通流大，插入损耗小，残压低，响应速度快，传输速率高；所以该防雷电路可以对符合RS485通讯规约的两线制平衡差分通讯信号提供信号共模和信号差模全面的防雷击电涌保护，尤其在现行的数据通讯布网工程中需采用RS485来实现远程网络通讯的新信息时代，使得该防雷电路得到了大量应用，从而提高了资源的有效利用率、保证了远程网络通讯的安全性、可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型在实施例中保护RS485通讯信号的防雷电路原理图。
[0014]图2为本实用新型在实施例中保护RS485通讯信号的防雷电路与被保护RS485通讯信号连接示意图。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图以及具体实施例来对本实用新型作进一步地说明。
[0016]图1为本实用新型在实施例中保护RS485通讯信号的防雷电路原理图。
[0017]如图1所示，保护RS485通讯信号的防雷电路具有发射信号接入端IT、接收信号接入端IR、发射信号接出端0T、接收信号接出端0R、安全接地端PE、三极气体放电管GDTl ;第一电阻R1、第二电阻R2 ;第一瞬态电压抑制器TVSl、第二瞬态电压抑制器TVS2和第三瞬态电压抑制器TVS3。
[0018]发射信号接出端OT通过第一电阻Rl与发射信号接入端IT连接，接收信号接出端OR通过第二电阻R2与接收信号接入端IR连接。
[0019]三极气体放电管GDTl为三端陶瓷气体放电管，有三个电极，其中:一个电极为公共端与安全地PE相连、一个电极与发射信号接入端IT相连、一个电极与接收信号接入端IR相连。气体放电管GDTl构成防雷电路的第一级保护电路，当发生雷击时，如果雷击电流过大，则气体放电管击穿导通，将雷击大电流导入安全接地端PE，从而降低流经RS485通讯信号回路的电流，最终起到保护通讯信号的作用。
[0020]连接在发射信号接出端OT和接收信号接出端OR之间的第一瞬态电压抑制器TVS1，为两个反向并联的单向瞬态抑制二极管，有两个电极:这两个电极分别与发射信号接出端OT和接收信号接出端OR相连，在雷击时能够将发射信号接出端OT和接收信号接出端OR之间的第一端电压U1钳制在30V以内。第一端电压U1为后端接入的被保护RS485通讯信号的发射信号端T与接收信号端R之间的安全电压，是为两线制平衡差分通讯形式的RS485通讯信号提供的信号差模防雷保护。
[0021]连接在接收信号接出端OR和安全地端PE之间的第二瞬态电压抑制器TVS2，为两个反向并联的单向瞬态抑制二极管，有两个电极:这两个电极分别与接收信号接出端OR和安全地端PE相连，在雷击时能够将接收信号接出端OR和安全地端PE之间的第二端电压U2钳制在30V以内。第二端电压U2为后端接入的被保护RS485通讯信号接收信号端R与安全地PE之间的电压，是为两线制平衡差分通讯形式的RS485通讯信号提供的信号共模防雷保护。
[0022]连接在发射信号接出端OT和安全地端PE之间的第三瞬态电压抑制器TVS3，为两个反向并联的单向瞬态抑制二极管，有两个电极:这两个电极分别与发射信号接出端OT和安全地端PE相连，在雷击时能够将发射信号接出端OT和安全地端PE之间的第三端电压U3钳制在30V以内。第三端电压U3为后端接入的被保护RS485通讯信号发射信号端T与安全地PE之间的电压，是为两线制平衡差分通讯形式的RS485通讯信号提供的信号共模防雷保护。
[0023]第一瞬态电压抑制器TVS1、第二瞬态电压抑制器TVS2、第三瞬态电压抑制器TVS3构成防雷电路的第二级保护电路。当有雷击电流出现时，能以小于IOnS的快速从正反两个方向吸收瞬时大电流，降低该级保护电路的阻抗，将第一端电压U1、第二端电压U2、第三端电压U3钳制在后端接入的被保护RS485通讯信号的安全保护电压范围内或绝缘水平上，对RS485通讯信号提供共模和差模全面的防雷保护；采用两个反向并联的单向瞬态抑制二极管，可以大大减小接入电容，在实现防雷的同时减小对通讯信号的插入损耗。
[0024]第一电阻Rl和第二电阻R2均为高精度金属氧化膜功率电阻，电阻值为I?5 Ω，本实施例取值为2 Ω，功率值为2W。当遭到雷击时，电阻R1、R2分别对雷击电流进行限流和在两级保护电路之间进行能量匹配。
[0025]图2为本实用新型在实施例中保护RS485通讯信号的防雷电路与被保护RS485通讯信号连接示意图。
[0026]如图2所示，RS485通讯信号具有发射信号端T和接收信号端R，为两线制平衡差分信号通讯形式。
[0027]未受防雷保护的RS485通讯信号的发射信号端T接入保护RS485通讯信号防雷电路的发射信号接入端IT ;未受防雷保护的RS485接收信号端R接入防雷电路接收信号接入端IR ;经过保护RS485通讯信号的防雷电路后，发射信号接出端OT连接被保护的RS485通讯信号的发射信号端T、接收信号接出端OR连接被保护的RS485通讯信号的接收信号端R。
[0028]本实施例中保护RS485通讯信号防雷电路的防雷原理如下:
[0029]当无雷击时，两级防雷电路均呈高阻抗，但是RS485通讯信号的接收信号T和发射信号R能够在防雷电路中正常传输而不受干扰。
[0030]当发生雷击时，第二级保护电路在雷击1-1Ons内快速响应首先导通，第一瞬态电压抑制器TVS1、第二瞬态电压抑制器TVS2、第三瞬态电压抑制器TVS3分别将第一端电压U1、第二端电压U2和第三端电压U3精确地钳制在后端被保护RS485通讯信号的安全范围或绝缘水平上。本实施例中，该范围为30V以下。
[0031 ] 当雷击产生的电流较大，这时第一端电压U1、第二端电压U2和第三端电压U3升高，通过能量匹配电阻R1、R2传导到第一级保护电路，推动第一级保护电路的气体放电管GDTl放电动作，把大电流泄放到地。
[0032]实施例的作用与效果
[0033]根据本实用新型提供的保护RS485通讯信号的防雷电路，因为采用两级保护电路，第一级保护电路采用气体放电管GDTl能够泄放电流，具有较高的通流容量；第二级保护电路在发射信号接出端OT与接收信号接出端OR之间、发射信号接出端OT与地PE之间以及接收信号接出端OR与地PE之间采用瞬态电压抑制器能够钳制电压，并为两线制平衡差分通讯的RS485通讯信号提供信号共模和信号差模全面的防雷保护，两级保护电路通过功率第一电阻Rl和第二电阻R2进行能量匹配，使得该防雷电路通流量大，插入损耗小，残压低，响应速度快，传输速率高；尤其在现行的数据通讯布网工程中需采用RS485来实现远程网络通讯的新信息时代，使得该防雷电路得到了大量应用，从而提高了资源的有效利用率、保证了远程网络通讯的安全性、可靠性。
【权利要求】
1.一种保护RS485通讯信号的防雷电路，其特征在于，包括: 发射信号接入端(IT)、接收信号接入端(IR)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和安全接地端(PE)； 发射信号接出端(0T)，通过所述第一电阻(Rl)与所述发射信号接入端(IT)连接； 接收信号接出端(0R)，通过所述第二电阻(R2)与所述接收信号接入端(IR)相连； 三极气体放电管(GDT1)，该三极气体放电管的公共端与所述安全接地端(PE)连接，另外两端分别与所述发射信号接入端(IT)，所述接收信号接入端(IR)相连； 第一瞬态电压抑制器(TVS1)，一端与所述发射信号接出端(OT)和所述第一电阻(Rl)之间连接，另一端与所述接收信号接出端(OR)和所述第二电阻(R2)之间连接； 第二瞬态电压抑制器(TVS2)，一端与所述接收信号接出端(OR)和所述第二电阻(R2)之间连接，另一端与所述安全接地端(PE)连接； 第三瞬态电压抑制器(TVS3)，一端与所述发射信号接出端(OT)和所述第一电阻(Rl)之间连接，另一端与所述安全接地端(PE)连接。
2.根据权利要求1所述的保护RS485通讯信号的防雷电路，其特征在于: 其中，所述第一电阻(Rl)和所述第二电阻(R2)均为高精度金属氧化膜功率电阻，电阻值为I?5Ω。
3.根据权利要求1所述的保护RS485通讯信号的防雷电路，其特征在于: 其中，所述第一瞬态电压抑制器(TVS1)、所述第二瞬态电压抑制器(TVS2)和所述第三瞬态电压抑制器(TVS3)均为两个反向并联的单向瞬态抑制二极管。
4.根据权利要求1所述的保护RS485通讯信号的防雷电路，其特征在于: 其中，所述三极气体放电管(GDTI)为三端陶瓷气体放电管。
【文档编号】H02H9/06GK203377596SQ201320357986
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2013年6月21日
【发明者】武素珍, 陈小萍 申请人:上海伊莱克斯实业有限公司, 上海浦核科技有限公司, 上海翼磊电子科技发展有限公司