[實用新型]一種接口防護電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920108987.3
• 申請日: 2009-06-08
• 公開（公告）號: CN201417941Y
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾利偉
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州華三通信技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H02H9/02
• 代理公司: 北京德琦知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王一斌;王 琦

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及接口防護技術(shù)，具體涉及應(yīng)用于RS482和RS422接口的接口防護電路。

背景技術(shù)

RS422和RS485總線因其抗噪聲干擾性能強，通信距離遠，控制簡單，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制、過程控制、電力系統(tǒng)以及要求較遠距離信號傳輸?shù)倪h程互聯(lián)等技術(shù)領(lǐng)域。

RS422和RS485接口在惡劣環(huán)境中使用會向設(shè)備引入過電壓或過電流。為了將過電壓和過電流及時泄放掉，從而將過電壓和過電流隔離在設(shè)備之外，可以在接口中設(shè)置接口防護電路，為被保護接口提供過壓、過流防護。

圖1為RS485接口中具有過壓防護能力的接口防護電路結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該接口防護電路設(shè)置在接口中的接口連接器與接口集成芯片(IC)器件之間，該接口防護電路包括3大部分，分別是氣體放電管(GDT)單元11、去耦單元12和瞬態(tài)電壓抑制器(TVS，Transient?Voltage?Suppressor)單元13。

其中，GDT單元11位于靠近接口連接器的一側(cè)，并接在RS485接口的兩差分信號線之間，兩條差分信號線分別為RS485+和RS485-。GDT單元11包括3個GDT，分別為GDT1、GDT2和GDT3。GDT1連接在RS485+和RS485-之間，當RS485+和RS485-之間的電壓大于GDT1的直流擊穿電壓時，GDT1被擊穿，從而為兩差分信號線間的過電壓提供泄放路徑；GDT2連接在RS485+與參考地之間，當RS485+與參考地之間的電壓大于GDT2的直流擊穿電壓時，GDT2被擊穿，從而為RS485+信號線上的過電壓提供泄放路徑；同理，GDT3連接在RS485-與參考地之間，為RS485-信號線上的過電壓提供泄放路徑。可見，GDT單元11的作用是為過電壓提供泄放路徑，這些過電壓通常稱為浪涌電壓。

TVS單元13位于靠近接口IC器件的一側(cè)，并接在兩差分信號線之間。TVS單元13包括2個TVS，分別為TVS1和TVS2。TVS單元13的作用是在GDT動作并起到保護作用之前為浪涌電壓提供泄放路徑，保護后面的接口IC器件。與上述GDT2和GDT3提供泄放路由的原理相同，TVS1和TVS2為RS485+與參考地之間以及RS485-與參考地之間的較高電壓提供泄放路徑。

GDT單元11與TVS單元13的響應(yīng)時間不同，TVS單元13響應(yīng)快，GDT單元11響應(yīng)慢，為了令GDT單元11與TVS單元13相配合，在這兩個單元之間設(shè)置去耦單元12。去耦單元12包括2個去耦電阻R1和R2，分別串接在GDT單元11與TVS單元13之間的兩差分信號線上。

圖2為RS485接口中具有過壓和過流防護能力的接口防護電路結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，該接口防護電路設(shè)置在接口中的接口連接器與接口IC器件之間，包括4大部分，分別是正溫度系數(shù)(PTC，Positive?Temperature?Coefficient)熱敏電阻單元24、GDT單元21、去耦單元22和TVS單元23。與圖1相比，圖2的接口防護電路增加了PTC熱敏電阻單元24，簡稱PTC單元24。該PTC單元24包括兩個PTC熱敏電阻PTC1和PTC2，這兩個PTC分別串接在接口連接器與GDT單元21之間的差分信號線上。

PTC是一種具有溫度敏感性的半導(dǎo)體電阻，超過一定的溫度(居里溫度)時，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高。當某個GDT或TVS被擊穿產(chǎn)生泄放路徑時，泄放路徑中的電流急劇增大，可能會造成泄放路徑上的元件損傷。因此在泄放路徑上設(shè)置PTC，PTC會在電流急劇增大時產(chǎn)生大電阻，使得通過PTC的電流急劇降低，從而令通過PTC的電流值保持在RS485接口中各組件能夠承受的范圍內(nèi)。可見，由于PTC的存在使得圖2的接口防護電路具有過流防護能力。

圖2中的GDT單元21、去耦單元22與圖1中的同名單元相同。TVS單元23比TVS13多了一個并接在RS485+與RS485-之間的TVS1，為RS485+與RS485-之間的較高電壓提供泄放路徑，從而提供更為全面的過壓防護。

但目前的過壓防護電路，以及過壓和過流防護電路存在以下缺陷：

首先，如圖1和圖2所示，TVS單元中的TVS直接連接在差分信號線上，TVS的結(jié)電容比較大，圖1和圖2中的TVS為雙向防護TVS，其結(jié)電容為2000pF。那么圖1和圖2中的信號線對地的結(jié)電容為2000pF。當差分信號線中通過速率較高的信號時，信號線對地和信號線之間的較大結(jié)電容會影響信號質(zhì)量。