[发明专利]抑制间接雷击所致的过电压

说明书

技术领域

本发明涉及一种耦合电路，其用于总线用户的现场总线线路上，根据TTP协议、以无直流电压和符合EIA-485或EIA-422标准的方式进行差分(differential)信号传输，其中该总线用户的传输/接收组件的两个输入端/输出端连接至信号变压器的第一绕组，而该总线线路的两个电杆则连接至该信号变压器的第二绕组。

背景技术

电感式总线耦合器是利用在数据总线和总线用户之间发挥电流隔离作用的信号变压器来实现电流隔离的。通过这技术便得以允许总线用户之间以及总线用户与总线线路之间的电位差。从实际信号变压器的特性来看(对比于理论上为理想的变压器)，发生动态干扰至少是部分由于变压器绕组之间的电容性耦合。这种交叉耦合干扰可导致传输错误，或可对所连接的组件造成永久损害。因此，如适用的话，合适的保护电路需要充分地抑制这些干扰。特别是在安全关键的应用中，例如在航空领域中将信号传输到现场总线，尤其是间接雷击所致的短暂的共模干扰可导致传输错误，或可对组件造成破坏，并往往可能是整体系统出现灾难性故障的起始点。因间接雷击而致的共模干扰可在总线用户的参考(地)电位之间发生并常被称为「接地偏移」，其或许可通过耦合进该差分总线线路而发生。

根据经验，在间接雷击所致的干扰情况中，可假设干扰源具低内阻。若用于抑制干扰的电容器是位于变压器的进入方(就如为了所谓的“Bob Smith终结法”所实施般)，该干扰电压(其值可在kV范围内)可藉着该电容器，通过耗散，仅减少微不足道的程度。而且，重大的缺点是，除此之外，甚高的干扰电流会发生，这可对组件造成永久损害，或者可完全破坏该些组件。

发明内容

本发明的目的是将这种在总线用户方的干扰抑制到安全的水平，而又不会损害信号质量。

此目的是使用上述的一类耦合电路而达到的，其中根据本发明，该第一绕组带有中心抽头(center tap)，其通过电容器连接至总线用户的局部参考电位，该电容器的电容为变压器的寄生电容的至少一百倍。

因有本发明，故总线用户方的串音干扰得以抑制。抑制的进行方式使到共模干扰受到抑制，但推挽有用信号却不会衰减。若所连接的组件在差分有用信号迭加直流电压，该中心抽头与局部参考电位的电容连接则为有用。

而且，由于该用于抑制干扰的电容器是位于绝缘方，除干扰源的低内阻外，该变压器的寄生耦合电容也发挥作用。正因如此，才能一方面大大减少干扰电压，而另一方面，由于寄生耦合电容在pF范围内，故只有低电流发生，从而将电流的电值限制到再不会导致组件受到破坏。

已证实在实践中若该电容器的电容为5至500nF则为有利。

为了达到参考(地)电位的优选低电阻的连接，若把该信号变压器设置在该总线用户的传输/接收组件附近则为有用。

此外，若该局部参考电位对应于共用接地是有利的；但亦可设置到该局部参考电位对应于供给电压的电杆，因为供给电压的电杆亦与地固定地电容耦合。

附图说明

本发明及所包括的其他优点会在下文参照附图更详细地解释，其中该唯一的附图显示了用于总线用户的总线线路上的耦合电路。

现通过该附图，描述基于以符合EIA-485或EIA-422标准的方式进行信号传输的数据总线的耦合电路的实施方案。

具体实施方式

总线用户101通过信号变压器103耦合至总线线路102。该总线用户101带有传输/接收组件104(为简便起见，这两者中只展示接收组件)以及局部参考地电位106，其在本例子中为地。

连接端108、109(即该总线用户101的传输/接收组件104的输入连接端)被连接至信号变压器103的第一绕组，而总线线路102的两个电杆则连接至这信号变压器的第二绕组。该变压器103的第一绕组带有中心抽头107，其通过电容器105连接至参考地电位106。

对于典型的符合EIA-485或EIA-422标准的传输/接收组件104而言，将中心抽头107直接耦合至局部参考地电位106是不可能的，这是因为连接端108和109迭加有直流电压。

在实际的配置中，信号变压器103和总线用户101被安装在同一个壳体中，或亦在同一块电路板上，这是因为所建议的将变压器设置到尽可能接近传输/接收组件104可达致连接到参考地电位106，这种连接具有非常低的欧姆电阻。