[发明专利]RS485高速通讯电容式隔离电路及其性能测试方法

说明书

本发明公开一种RS485高速通讯电容式隔离电路及其性能测试方法，包括485通讯隔离电路、485接口保护电路和485发送状态维持电路；所述485发送状态维持电路包括RS485通讯接口芯片Ur2、三极管偏置电路和充放电电路；485发送状态维持电路分别与485通讯隔离电路和485接口保护电路电连接，RS485通讯接口芯片Ur2分别与485通讯隔离电路、三极管偏置电路和充放电电路电连接，三极管偏置电路分别与485通讯隔离电路和充放电电路电连接本发明具有如下有益效果：本发明采用电容式隔离芯片，提高了通讯速率，缩小了布局空间，从而降低了成本；同时，本发明的电路能够满足带载能力。

技术领域

本发明涉及电力通讯技术领域，尤其是涉及一种成本低，布局空间小，能够满足高通讯速率要求和带载能力要求的RS485高速通讯电容式隔离电路及其性能测试方法。

背景技术

电子式电能表中，RS485通讯功能是表计所需的基本功能，由于近年来智能电能表技术的高速发展，要求智能电表满足越来越多的功能。比如远程程序升级，需要在短时间内传输大量数据；那势必需要大幅度提高通讯速率。而目前大部分电能表RS485电路中由于生产成本及通讯速率没有太高需求故普遍采用普通光耦的隔离技术，一般采用三光耦通讯方案，两光耦通讯方案，普通光耦+三极管的控制方案和高速光耦通讯方案这四种方案。

三光耦通讯方案为经典应用，在各种产品上广泛使用，但由于普通光耦的传输延时在20-40微秒，所以电路最高只能满足9600bps；两光耦通讯方案是在三光耦的基础上修改的，相比三光耦电路，485CTRL接收/发送使能脚不用光耦控制，采用TXD的光耦进行三极管的电平转换实现；普通光耦+三极管方案，采用三极管分别对单片机及485芯片的接收波形进行整形，在此电路中，光耦工作在线性状态，接收信号的延时取决于三极管的延时，因此，此电路的通讯速率可以提高至57600bps；高速光耦方案,TXD、RXD采用高速光耦，485CTRL控制脚采用普通光耦，通讯速率可做到115200bps或者更高。

对上述四种方案的缺陷进行分析，从以下4个方面：

1、通讯速率

三光耦通讯方案和两光耦通讯方案，最高速率只能做到9600bps,普通光耦+三极管方案可以做到57600bps,高速光耦方案可以做到115200bps；对于速率来说只有高速光耦方案可以满足115200bps高速通讯；

2、带载能力

电能表的通讯协议DLT645-2007中，对带载能力进行了规范，要求485AB总线带54欧姆重载时，能正常通讯；一般RS485电路采用三光耦通讯电路，可以保证485发送数据时都能处于强驱动能力，即485CTRL发送使能脚置高，发送器打开，内部上下拉电阻为50欧姆，对于外部AB总线来说，具有很强的驱动能力，满足AB总线带重负载的要求，总线至少可带64个节点以上，发送器打开时，内部上下拉电阻打开，阻值为50欧姆左右，若此时就算AB总线带54欧姆重负载，AB电平为上下拉电阻、重负载电阻进行分压，电平为1.5V左右，远大于终端485的接收阀值200mV,能够进行通讯；发送器关闭时，内部上下拉电阻关闭，此时若往外发送数据1，则只能通过外部上下拉电阻保持1电平，若再带重负载54欧姆，则AB电平被分压至约为13mV,小于终端485最小接收阀值200mV，通讯不可能成功；因此，两光耦通讯方案不能满足带载能力的要求，其他三种方案满足带载能力要求；

3、布局空间

为了控制成本，要求PCB上布局尽可能小，因此，只有两光耦通讯方案能满足小空间的布局；高速光耦方案所需布局空间最大，因为高速光耦封装比较大；

4、BOM成本

按照普通光耦2.5毛钱，三极管1毛钱，高速光耦6毛钱进行计算，价格可能有浮动，不考虑电阻；

三光耦通讯方案:3个普通光耦＝0.75元；