[發(fā)明專利]RS485高速通訊電容式隔離電路及其性能測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810948874.8
• 申請(qǐng)日: 2018-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109194322B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寧騫;馬小輝;曾招輝;趙鵬飛;李家成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華立科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H03K19/0175
• 分類號(hào): H03K19/0175
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明公開(kāi)一種RS485高速通訊電容式隔離電路及其性能測(cè)試方法，包括485通訊隔離電路、485接口保護(hù)電路和485發(fā)送狀態(tài)維持電路；所述485發(fā)送狀態(tài)維持電路包括RS485通訊接口芯片Ur2、三極管偏置電路和充放電電路；485發(fā)送狀態(tài)維持電路分別與485通訊隔離電路和485接口保護(hù)電路電連接，RS485通訊接口芯片Ur2分別與485通訊隔離電路、三極管偏置電路和充放電電路電連接，三極管偏置電路分別與485通訊隔離電路和充放電電路電連接本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明采用電容式隔離芯片，提高了通訊速率，縮小了布局空間，從而降低了成本；同時(shí)，本發(fā)明的電路能夠滿足帶載能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種成本低，布局空間小，能夠滿足高通訊速率要求和帶載能力要求的RS485高速通訊電容式隔離電路及其性能測(cè)試方法。

背景技術(shù)

電子式電能表中，RS485通訊功能是表計(jì)所需的基本功能，由于近年來(lái)智能電能表技術(shù)的高速發(fā)展，要求智能電表滿足越來(lái)越多的功能。比如遠(yuǎn)程程序升級(jí)，需要在短時(shí)間內(nèi)傳輸大量數(shù)據(jù)；那勢(shì)必需要大幅度提高通訊速率。而目前大部分電能表RS485電路中由于生產(chǎn)成本及通訊速率沒(méi)有太高需求故普遍采用普通光耦的隔離技術(shù)，一般采用三光耦通訊方案，兩光耦通訊方案，普通光耦+三極管的控制方案和高速光耦通訊方案這四種方案。

三光耦通訊方案為經(jīng)典應(yīng)用，在各種產(chǎn)品上廣泛使用，但由于普通光耦的傳輸延時(shí)在20-40微秒，所以電路最高只能滿足9600bps；兩光耦通訊方案是在三光耦的基礎(chǔ)上修改的，相比三光耦電路，485CTRL接收/發(fā)送使能腳不用光耦控制，采用TXD的光耦進(jìn)行三極管的電平轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)；普通光耦+三極管方案，采用三極管分別對(duì)單片機(jī)及485芯片的接收波形進(jìn)行整形，在此電路中，光耦工作在線性狀態(tài)，接收信號(hào)的延時(shí)取決于三極管的延時(shí)，因此，此電路的通訊速率可以提高至57600bps；高速光耦方案,TXD、RXD采用高速光耦，485CTRL控制腳采用普通光耦，通訊速率可做到115200bps或者更高。

對(duì)上述四種方案的缺陷進(jìn)行分析，從以下4個(gè)方面：

1、通訊速率

三光耦通訊方案和兩光耦通訊方案，最高速率只能做到9600bps,普通光耦+三極管方案可以做到57600bps,高速光耦方案可以做到115200bps；對(duì)于速率來(lái)說(shuō)只有高速光耦方案可以滿足115200bps高速通訊；

2、帶載能力

電能表的通訊協(xié)議DLT645-2007中，對(duì)帶載能力進(jìn)行了規(guī)范，要求485AB總線帶54歐姆重載時(shí)，能正常通訊；一般RS485電路采用三光耦通訊電路，可以保證485發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)都能處于強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，即485CTRL發(fā)送使能腳置高，發(fā)送器打開(kāi)，內(nèi)部上下拉電阻為50歐姆，對(duì)于外部AB總線來(lái)說(shuō)，具有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，滿足AB總線帶重負(fù)載的要求，總線至少可帶64個(gè)節(jié)點(diǎn)以上，發(fā)送器打開(kāi)時(shí)，內(nèi)部上下拉電阻打開(kāi)，阻值為50歐姆左右，若此時(shí)就算AB總線帶54歐姆重負(fù)載，AB電平為上下拉電阻、重負(fù)載電阻進(jìn)行分壓，電平為1.5V左右，遠(yuǎn)大于終端485的接收閥值200mV,能夠進(jìn)行通訊；發(fā)送器關(guān)閉時(shí)，內(nèi)部上下拉電阻關(guān)閉，此時(shí)若往外發(fā)送數(shù)據(jù)1，則只能通過(guò)外部上下拉電阻保持1電平，若再帶重負(fù)載54歐姆，則AB電平被分壓至約為13mV,小于終端485最小接收閥值200mV，通訊不可能成功；因此，兩光耦通訊方案不能滿足帶載能力的要求，其他三種方案滿足帶載能力要求；

3、布局空間

為了控制成本，要求PCB上布局盡可能小，因此，只有兩光耦通訊方案能滿足小空間的布局；高速光耦方案所需布局空間最大，因?yàn)楦咚俟怦罘庋b比較大；

4、BOM成本

按照普通光耦2.5毛錢，三極管1毛錢，高速光耦6毛錢進(jìn)行計(jì)算，價(jià)格可能有浮動(dòng)，不考慮電阻；

三光耦通訊方案:3個(gè)普通光耦＝0.75元；