[实用新型]RS485串行通讯接口的防雷保护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种RS485串行通讯接口的防雷保护电路，属于防雷保护技术领域。

技术背景

随着数字通讯的发展和智能家电的普及，RS485接口已广泛应用于工业控制、仪器、仪表、多媒体网络、机电一体化产品等诸多领域。一个系统往往由多个需要相互通讯的终端组成。例如，楼宇安全监控系统、煤气表、水电表的自动抄表系统、超市的自动收费系统等都存在多站、远距离通信的问题。在要求通信距离为几十米到上千米时，由于RS485总线仅需要三根线即可实现多站联网构成分布式系统，设备简单、价格低廉，且传送速度高达10MHz，故在工程项目中获得广泛应用。

在构成RS485总线网时，由于RS485的网络拓扑采用终端匹配的总线型结构，即通一条总线将各个节点串接起来，不支持环形或星型网络，因此，雷电引发的瞬间往往导致传输线上的多个RS485收发器损坏，故防雷措施是RS485技术实际使用中必须考虑的问题，也是提高系统可靠性一个十分重要的措施。

但是，一种错误观点就是认为RS485通信链路不需要信号地，而只是简单地用一对双绞线将各个接口的″A″、″B″端连接起来。因此，国内外的RS485防雷设计，要么根本就不对信号地进行防雷保护，要么就只是把信号地当成一个屏蔽层做防雷过度。这使得RS485的防雷等于虚设。

图1为典型的RS485半双工网络图，图2为典型的RS485全双工网络图。从图1、图2可以看到，信号地与保护地是存在着电势差的，如果对信号地不进行防雷保护，雷击时必然损坏RS485驱动电路。

图3为传统没有信号地的RS485防雷保护电路，采用这样的防雷器，当信号地遭受雷击时，RS485网络将严重损坏。图4是传统有信号地的RS485防雷保护电路，由于信号地GND线路上没有限流和TVS箝位，雷击时同样无法保护，RS485网络将严重损坏。

发明内容

本实用新型的目的在于提出RS485串行通讯接口的防雷保护电路，该防雷保护电路，采用两级复合型防雷结构，雷击产生时，不论是在信号线A、B还是在信号地GND上产生电涌，首先电流经过限流电阻R1、R2或者R3，然后经过D1～D6组成的三相全桥整流电路，被瞬态电压抑制二极管将电压箝位。将抬高A、B或者GND端的电压，促使气体放电管G1、G2或者G3点火导通，从而使雷击的主要能量从第一级防雷保护中泄流。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是，保护电路采用两级复合型防雷结构，输入端口采用气体放电管作为第一级防雷保护，输出端口采用全桥整流加型瞬态电压抑制二极管作为第二级防雷保护。两级防雷之间串入线绕无感电阻作为第一级的气体放电管点火电阻和第二级防雷保护的限流电阻。

电路分析以图五为例。当雷击产生时，不论是在信号线A、B还是在信号地GND上产生电涌，首先电流经过限流电阻R1、R2或者R3，然后经过D1～D6组成的三相全桥整流电路，被瞬态电压抑制二极管将电压箝位。TVS1确保信号线A’、B’、信号地GND’之间不产生高压，TVS2、TVS3确保信号线A’、B’和信号地GND’对安全地PE不产生高压。同时，当电流流过电阻R1、R2或者R3时，将抬高A、B或者GND端的电压，促使气体放电管G1、G2或者G3点火导通，从而使雷击的主要能量从第一级防雷保护中泄流。

本实用新型的有益效果，采用这样的防雷器，当信号地遭受雷击时，RS485网络将严重损坏。图4是传统有信号地的RS485防雷保护电路，由于信号地GND线路上没有限流和TVS箝位，雷击时同样无法保护，RS485网络将严重损坏。

以下结合附图和实施例对本实用新型作比较详细的说明。

附图说明

图1为典型的RS485半双工网络示意图；

图2为典型的RS485全双工网络示意图；

图3为传统没有信号地的RS485防雷保护电路；

图4为传统有信号地的RS485防雷保护电路；

图5为本实用新型的半双工RS485信号地与信号等同防雷保护电路；

图6为本实用新型的全双工RS485信号地与信号等同防雷保护电路。

具体实施方式

参照图1、图2，图1为一种RS485串行通讯接口的防雷保护电路为典型的RS485半双工网络图，图2为典型的RS485全双工网络图。从图1、图2可以看到，信号地与保护地是存在着电势差的，如果对信号地不进行防雷保护，雷击时必然损坏RS485驱动电路。