一种接口防护电路制造技术

技术编号:3872232 阅读:244 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本实用新型专利技术公开了一种接口防护电路,应用于RS485接口和RS422接口;该电路包括:GDT单元、TVS单元和两个电阻;GDT单元位于靠近接口连接器的一侧,并接在接口中两差分信号线之间;所述TVS单元位于靠近接口IC器件的一侧,包括第一TVS管、第二TVS管和由4个二极管构成的整流桥,二极管的结电容小于TVS管的结电容;整流桥的两输入端分别连接所述两差分信号线;整流桥的正输出端通过所述第一TVS管接地,整流桥的负输出端通过所述第二TVS管接地。所述两个电阻位于所述GDT单元和所述TVS单元之间,分别串接于所述两差分信号线上。使用本实用新型专利技术能够在提供防护能力的同时,降低信号线的结电容。(*该技术在2019年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及接口防护技术,具体涉及应用于RS482和RS422接口 的接口防护电路
技术介绍
RS422和RS485总线因其抗噪声干扰性能强,通信距离远,控制简单, 被广泛地应用于工业控制、过程控制、电力系统以及要求较远距离信号传输 的远程互联等
RS422和RS485接口在恶劣环境中使用会向设备引入过电压或过电流。 为了将过电压和过电流及时泄放掉,从而将过电压和过电流隔离在设备之 外,可以在接口中设置接口防护电路,为被保护接口提供过压、过流防护。图1为RS485接口中具有过压防护能力的接口防护电路结构图。如图1 所示,该接口防护电路设置在接口中的接口连接器与接口集成芯片(IC)器 件之间,该接口防护电路包括3大部分,分别是气体放电管(GDT)单元 11、去耦单元12和瞬态电压抑制器(TVS, Transient Voltage Suppressor) 单元13。其中,GDT单元11位于靠近接口连接器的一侧,并接在RS485接口的 两差分信号线之间,两条差分信号线分别为RS485+和RS485-。 GDT单元 11包括3个GDT,分别为GDT1、 GDT2和GDT3。 GDT1连接在RS485+ 和RS485-之间,当RS485+和RS485-之间的电压大于GDT1的直流击穿电压 时,GDT1被击穿,从而为两差分信号线间的过电压提供泄放路径;GDT2 连接在RS485+与参考地之间,当RS485+与参考地之间的电压大于GDT2 的直流击穿电压时,GDT2被击穿,从而为RS485+信号线上的过电压提供泄放路径;同理,GDT3连接在RS485-与参考地之间,为RS485-信号线上 的过电压提供泄放路径。可见,GDT单元11的作用是为过电压提供泄放路 径,这些过电压通常称为浪涌电压。TVS单元13位于靠近接口 IC器件的一侧,并接在两差分信号线之间。 TVS单元13包括2个TVS,分别为TVS1和TVS2。 TVS单元13的作用是 在GDT动作并起到保护作用之前为浪涌电压提供泄放路径,保护后面的接 口 IC器件。与上述GDT2和GDT3提供泄放^各由的原理相同,TVS1和TVS2 为RS485+与参考地之间以及RS485-与参考地之间的较高电压提供泄放路 径。GDT单元11与TVS单元13的响应时间不同,TVS单元13响应快, GDT单元11响应慢,为了令GDT单元11与TVS单元13相配合,在这两 个单元之间设置去耦单元12。去耦单元12包括2个去耦电阻R1和R2,分 别串接在GDT单元11与TVS单元13之间的两差分信号线上。图2为RS485接口中具有过压和过流防护能力的接口防护电路结构图。 如图2所示,该接口防护电路设置在接口中的接口连接器与接口 IC器件之 间,包括4大部分,分别是正温度系数(PTC, Positive Temperature Coefficient) 热敏电阻单元24、 GDT单元21、去耦单元22和TVS单元23。与图l相比, 图2的接口防护电^^增加了 PTC热敏电阻单元24,简称PTC单元24。该 PTC单元24包括两个PTC热敏电阻PTC1和PTC2,这两个PTC分别串接 在接口连接器与GDT单元21之间的差分信号线上。PTC是一种具有温度敏感性的半导体电阻,超过一定的温度(居里温度) 时,它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。当某个GDT或TVS被击 穿产生泄放路径时,泄放路径中的电流急剧增大,可能会造成泄放路径上的 元件损伤。因此在泄放路径上设置PTC, PTC会在电流急剧增大时产生大电' 阻,使得通过PTC的电流急剧降低,从而令通过PTC的电流值保持在RS485 接口中各组件能够承受的范围内。可见,由于PTC的存在使得图2的接口 防护电路具有过流防护能力。图2中的GDT单元21、去耦单元22与图1中的同名单元相同。TVS 单元23比TVS13多了 一个并接在RS485+与RS485-之间的TVS1 ,为RS485+ 与RS485-之间的较高电压提供泄;故路径,从而提供更为全面的过压防护。 ^f旦目前的过压防护电^^,以及过压和过流防护电i 各存在以下缺陷 首先,如图1和图2所示,TVS单元中的TVS直接连接在差分信号线 上,TVS的结电容比较大,图1和图2中的TVS为双向防护TVS,其结电 容为2000pF。那么图1和图2中的信号线对地的结电容为2000pF。当差分 信号线中通过速率较高的信号时,信号线对地和信号线之间的较大结电容会 影响信号质量。其次,当信号线上出现低于GDT直流击穿电压的过电压时,GDT不动 作,过电压以及产生的过电流流过去耦电阻,并通过TVS管泄放,存在电 流烧毁去耦电阻的隐患。另外,现有的接口防护电if各中至少包括3片GDT、 2片去耦电阻和3 片TVS管,器件较多,且多为插装器件,占用空间大,影响电路板布局, 制约产品的小型化。
技术实现思路
有鉴于此,本技术提供了一种接口防护电路,应用于RS485和 RS422接口,能在提供防护能力的同时,降低信号线的结电容。该接口防护电路设置在接口连接器与接口 IC器件之间;该电路包括 气体放电管GDT单元、瞬态电压抑制器TVS单元和两个电阻;所述GDT单元位于靠近接口连接器的一侧,所述GDT单元并接在接口 中两差分信号线之间;所述TVS单元位于靠近接口 IC器件的一侧,包括第一 TVS管、第二 TVS管和由4个二极管构成的整流桥,所述二极管的结电容小于TVS管的 结电容;所述整流桥的两输入端分别连接所述两差分信号线;所述整流桥的 正输出端通过所述第一 TVS管接地,所述整流桥的负输出端通过所述第二6TVS管接地。所述两个电阻位于所述GDT单元和所述TVS单元之间,分别串接于所 述两差分信号线上。在一个实施例中,所述电阻可以为正温度系数PTC热敏电阻。 在另一个实施例中,所述电阻为去耦电阻。在所述电阻为去耦电阻的情况下,所述接口连接器和所述GDT单元之 间的每个差分信号线上分别串接一 PTC热敏电阻。或者,所述GDT单元与所述TVS单元之间的每个差分信号线上分别串 接一PTC热壽丈电阻。所述第一 TVS管和第二 TVS管为单向防护TVS管时,所述整流桥的正输出端连接第一 TVS管的负极,所述整流桥的负输出 端连接第二 TVS管的正极,第一 TVS管的正极和第二 TVS管的负极接地。较佳地,所述GDT单元中每个GDT的直流击穿电压为大于或等于 420V 。较佳地,所述GDT单元为三端表贴的GDT器件,该三端表贴的GDT 器件的中间级接地,两端级分别接所述两差分信号线。较佳地,当接口中包括n对差分信号线时,针对每对差分信号线设置一 套所述接口防护电路,n套接口防护电路共用所述第一 TVS管和第二 TVS 管,n为大于或等于2的整数。根据以上技术方案可见,该方案具有如下优点首先,本技术采用由二极管构成的整流桥+TVS管的结构作为TVS 单元,使得任意一根差分信号线与地之间不仅连接有TVS管,还包括与TVS 管串接的二极管。二极管的结电容小于TVS管的结电容,那么二极管与TVS 管串接联,串联结电容小于二极管的结电容,从而大大降低了差分信号线对 地的结电容,最大程度地避免了结本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种接口防护电路,应用于RS485接口和RS422接口;该接口防护电路设置在接口连接器与接口IC器件之间;其特征在于,该电路包括:气体放电管GDT单元、瞬态电压抑制器TVS单元和两个电阻;    所述GDT单元位于靠近接口连接器的一侧,所述GDT单元并接在接口中两差分信号线之间;    所述TVS单元位于靠近接口IC器件的一侧,包括第一TVS管、第二TVS管和由4个二极管构成的整流桥,所述二极管的结电容小于TVS管的结电容;所述整流桥的两输入端分别连接所述两差分信号线;所述整流桥的正输出端通过所述第一TVS管接地,所述整流桥的负输出端通过所述第二TVS管接地;    所述两个电阻位于所述GDT单元和所述TVS单元之间,分别串接于所述两差分信号线上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:曾利伟
申请(专利权)人:杭州华三通信技术有限公司
类型:实用新型
国别省市:86[中国|杭州]

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