CN103236835B - 一种信号隔离栅电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种信号隔离栅电路。现有产品仅有隔离或浪涌保护作用。本发明包括自动切换电路、接口电路、隔离电源电路、两个浪涌保护电路和两个高速光耦。自动切换电路包括一个与门芯片和与非门芯片、两个RS-485芯片、四个上拉电阻、三个下拉电阻和匹配电阻、一个延时电容、滤波电容和PNP三极管；隔离电源电路包括三个隔离电源、滤波电容和匹配电阻，一个限流电阻、延时电容、TVS二极管、PNP三极管、PMOS管、发光二极管、自恢复保险丝和气体放电管。本发明采用三路隔离电源分别给本安端和非本安端的信号电路及本安端的电源电路供电，实现完全隔离，并实现本安端浪涌保护和电源输出端的短路保护。

Description

一种信号隔离栅电路

技术领域

本发明属于电学技术领域，涉及一种电路，具体是一种信号隔离栅电路，应用于工业控制现场中RS485/RS422信号保护。

背景技术

随着微处理器，人工智能技术并行的发展，这给仪器仪表行业向智能化发展，也就是说智能化的机器人的仪器仪表，智能水平的提高而较快提高的速度，这将让人们的生活更加轻松。随着科技的发展，仪表种类繁多，需要大量的人力、物力去抄取仪表数据。组网并且远传成为新的一种趋势。

工业控制的表计大多使用RS485方式组网，组网方便，布线简单。伴随着布线，问题就出现了，仪表是精密设备，布线一长就容易引入干扰，更严重的是雷电感应。当雷电发生时，会引起建筑物附近地电位急剧升高，由于存在大地电阻，在两地之间将会产生巨大的电势差，这个电势差通过电子接地系统，两地电子设备连接导线会产生巨大的浪涌电流，对电子设备造成损害。当雷击通过建筑物外防雷系统（如避雷针）放电时，巨大的雷电流产生的电磁场会在建筑物内电子设备连接电缆线上感应出破坏性的电压浪涌，当雷电击中一根架空电线时，就会和附近电缆线之间产生很强的电场，由于它的高频特性，通过电缆线之间的分布电容耦合，会在低电位电缆线上产生电压浪涌，从而对电子设备造成破坏。因此电子信息系统应采用外部和内部相结合的防雷措施进行综合防护。外部防护采用避雷针、避雷网等防护措施将雷击电流引到大地。内部防护一方面设备间及金属管道地线之间必须实现等电位接地，另一方面在电子信息系统中各种与外部通信传输线路端口安装浪涌保护隔离栅。

目前市场上的安全栅种类繁多，价格和质量高低不等，有的仅有隔离作用，有的仅有浪涌保护作用，有的仅是RS485，有的仅是RS422。而工业现场的设备往往受空间的限制，不能每种功能都装一个设备。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种信号隔离栅电路。

本发明包括自动切换电路、接口电路、隔离电源电路、两个浪涌保护电路和两个高速光耦。

所述的自动切换电路包括一个与门芯片、一个与非门芯片、两个RS-485芯片、四个上拉电阻、三个下拉电阻、三个匹配电阻、一个延时电容、一个滤波电容和一个PNP三极管。

第一RS-485芯片U3的7脚与第一下拉电阻R1的一端连接、6脚与第一上拉电阻R2的一端连接、2脚和3脚与第二下拉电阻R3的一端连接、8脚接第一隔离电源VCC1、5脚接第一隔离电源地，第一下拉电阻R1的另一端接第一隔离电源地，第二下拉电阻R3的另一端接第一隔离电源地，第一上拉电阻R2的另一端接第一隔离电源VCC1；

第二RS-485芯片U4的7脚与第三下拉电阻R4的一端连接、6脚与第二上拉电阻R5的一端连接、8脚接第一隔离电源VCC1、5脚接第一隔离电源地，第三下拉电阻R4的另一端接第一隔离电源地，第二上拉电阻R5的另一端接第一隔离电源VCC1；

与门芯片U1的一个输入脚IN1与第一RS-485芯片U3的1脚连接、另一个输入脚IN2与第二RS-485芯片U4的1脚连接、电源脚接第一隔离电源VCC1、接地脚接第一隔离电源地，第一PNP三极管Q1的发射极接第一隔离电源VCC1、集电极接第一匹配电阻R6的一端、基极接第二匹配电阻R7的一端，第二匹配电阻R7的另一端和第三上拉电阻R8的一端与与门芯片U1的输出脚OUT连接，第三上拉电阻R8的另一端接第一隔离电源VCC1，第一匹配电阻R6的另一端接第一高速光耦OC1的阳极端，第一高速光耦OC1的阴极端接第一隔离电源地；

第一与非门芯片U2的一组输入输出中的两个输入脚IN-1和IN-2、以及另一组输入输出中的一个输入脚IN-3与第四上拉电阻R9的一端、第二RS-485芯片U4的4脚、第二高速光耦OC2的输出端连接，一组输入输出中的输出脚OUT-1与第一延时电容C1的一端连接，第一与非门芯片U2的另一组输入输出中的另一个输入脚IN-4与第三匹配电阻R10的一端、第一延时电容C1的另一端连接，第三匹配电阻R10的另一端接第一隔离电源VCC1，第一与非门芯片U2的另一组输入输出中的输出脚OUT-2接第二RS-485芯片U4的2脚和3脚，第一与非门芯片U2的电源脚接第一隔离电源VCC1、接地脚接第一隔离电源地；第二高速光耦OC2的电源脚、第四上拉电阻R9的另一端、第一滤波电容C2的一端接第一隔离电源VCC1，第二高速光耦OC2的接地脚接第一隔离电源地，第一滤波电容C2的另一端接第一隔离电源地。

所述的接口电路包括一个与非门芯片、一个RS-485芯片、三个下拉电阻、三个上拉电阻、五个匹配电阻、三个PNP三极管、两个发光二极管、三个TVS二极管、一个延时电容和一个滤波电容。

第二与非门芯片U5的一组输入输出中的输出脚OUT-01与第二延时电容C3的一端连接，第二延时电容C3的另一端、第四匹配电阻R11的一端与第二与非门芯片U5的另一组输入输出中的一个输入脚IN-03连接，第四匹配电阻R11的另一端接第二隔离电源VCC2；第二与非门芯片U5的一组输入输出中的两个输入脚IN-01和IN-02、以及另一组输入输出中的另一个输入脚IN-04与第三RS-485芯片U6的4脚、第五匹配电阻R12的一端、第五上拉电阻R13的一端、第一高速光耦OC1的输出端连接；第五匹配电阻R12的另一端接第二PNP三极管Q2的基极，第二PNP三极管Q2的集电极接第一发光二极管LED1的阳极、发射极接第二隔离电源VCC2，第一发光二极管LED1的阴极接第四下拉电阻R14的一端，第四下拉电阻R14的另一端接第二隔离电源地；第五上拉电阻R13的另一端、第二滤波电容C4的一端、第一高速光耦OC1的电源端接第二隔离电源VCC2，第二滤波电容C4的另一端接第二隔离电源地，第一高速光耦OC1的接地端接第二隔离电源地；

第二与非门芯片U5的另一组输入输出中的输出脚OUT-02与第三RS-485芯片U6的2脚和3脚连接，第二与非门芯片U5的电源脚接第二隔离电源VCC2、接地脚接第二隔离电源地；第三RS-485芯片U6的1脚与第六匹配电阻R15的一端、第七匹配电阻R16的一端、第六上拉电阻R17的一端连接，第六匹配电阻R15的另一端接第三PNP三极管Q3的基极，第三PNP三极管Q3的集电极接第二发光二极管LED2的阳极、发射极接第二隔离电源VCC2，第二发光二极管LED2的阴极接第五下拉电阻R18的一端，第五下拉电阻R18的另一端接第二隔离电源地；第七匹配电阻R16的另一端接第四PNP三极管Q4的基极，第四PNP三极管Q4的发射极和第六上拉电阻R17的另一端接第二隔离电源VCC2，第四PNP三极管Q4的集电极接第八匹配电阻R19的一端，第八匹配电阻R19的另一端接第二高速光耦OC2的阳极端，第二高速光耦OC2的阴极端接第二隔离电源地；

第三RS-485芯片U6的6脚与第七上拉电阻R20的一端、第一TVS二极管D1的一端、第二TVS二极管D2的一端连接，作为整个电路的信号输入端的一端A；第三RS-485芯片U6的7脚与第六下拉电阻R21的一端、第二TVS二极管D2的另一端、第三TVS二极管D3的一端连接，作为整个电路的信号输入端的另一端B；第三RS-485芯片U6的8脚和第七上拉电阻R20的另一端接第二隔离电源VCC2，第三RS-485芯片U6的5脚、第一TVS二极管D1的另一端、第三TVS二极管D3的另一端、第六下拉电阻R21的另一端接第二隔离电源地。

所述的隔离电源电路包括三个隔离电源、三个滤波电容、三个匹配电阻、一个限流电阻、一个延时电容、一个TVS二极管、一个PNP三极管、一个PMOS管、一个发光二极管、一个自恢复保险丝、一个气体放电管。

二极管D4的阳极接外接电源的正极，作为整个电路的总电源输入端，外接电源的负极接地；二极管D4的阴极与第一隔离电源DC-DC1的电源输入脚、第二隔离电源DC-DC2的电源输入脚、第三隔离电源DC-DC3的电源输入脚、第三滤波电容C5的一端、第四滤波电容C6的一端、第五滤波电容C7的一端连接，第一隔离电源DC-DC1的接地脚、第二隔离电源DC-DC2的接地脚、第三隔离电源DC-DC3的接地脚、第三滤波电容C5的另一端、第四滤波电容C6的另一端、第五滤波电容C7的另一端接地；第一隔离电源DC-DC1的电源输出脚作为第一隔离电源VCC1的输入端，隔离地脚作为第一隔离电源地；第二隔离电源DC-DC2的电源输出脚作为第二隔离电源VCC2的输入端，隔离地脚作为第二隔离电源地；

第三隔离电源DC-DC3的隔离地脚作为第三隔离电源地，电源输出脚与第五PNP三极管Q5的发射极、第三延时电容C8的一端、第九匹配电阻R22的一端、PMOS管的S极连接，第五PNP三极管Q5的集电极与第九匹配电阻R22的另一端、第十匹配电阻R23的一端、PMOS管的G极连接，第十匹配电阻R23的另一端接第三隔离电源地，第五PNP三极管Q5的基极与第三延时电容C8的另一端、第十一匹配电阻R24的一端连接；PMOS管的D极与第十一匹配电阻R24的另一端、限流电阻R25的一端、第四TVS二极管D5的一端、第一自恢复保险丝PTC1的一端连接，限流电阻R25的另一端与第三发光二极管LED3的阳极连接；第一气体放电管GDT1的一个输入端接第一自恢复保险丝PTC1的另一端，作为第三隔离电源VCC3的输出端，给外部设备供电；第一气体放电管GDT1的另一个输入端、第四TVS二极管D5的另一端、第三发光二极管LED3的阴极接第三隔离电源地，第一气体放电管GDT1的输出脚接大地。

两个浪涌保护电路结构相同，包括三个TVS二极管、两个自恢复保险丝和一个气体放电管。

第二自恢复保险丝PTC2的一端与第五TVS二极管D6的一端、第六TVS二极管D7的一端连接，第三自恢复保险丝PTC3的一端与第七TVS二极管D8的一端、第六TVS二极管D7的另一端连接，第五TVS二极管D6的另一端和第七TVS二极管D8的另一端接第一隔离电源地；第二自恢复保险丝PTC2的另一端与第二气体放电管GDT2的一个输入端连接，第三自恢复保险丝PTC3的另一端与第二气体放电管GDT2的另一个输入端连接，第二气体放电管GDT2的输出脚接大地；

一个浪涌保护电路第二自恢复保险丝PTC2的一端与第一RS-485芯片U3的7脚连接，另一端作为整个电路的第一信号输出端；第三自恢复保险丝PTC3的一端与第一RS-485芯片U3的6脚连接，另一端作为整个电路的第二信号输出端；

另一个浪涌保护电路第二自恢复保险丝PTC2的一端与第二RS-485芯片U4的7脚连接，另一端作为整个电路的第三信号输出端；第三自恢复保险丝PTC3的一端与第二RS-485芯片U4的6脚连接，另一端作为整个电路的第四信号输出端。

其中与门芯片、与非门芯片、RS-485芯片均采用成熟的现有芯片，可以通过市场购买取得。

本发明的信号隔离栅电路采用三路隔离电源分别给本安端和非本安端的信号电路及本安端的电源电路供电，实现完全隔离；采用高速光耦隔离本安端和非本安端的信号，采用放电管、自恢复保险丝、瞬态抑制二极管实现本安端浪涌保护，采用三极管自锁电路实现电源输出端的短路保护，采用纯硬件电路实现信号的自动收发和RS485/RS422的自动切换，增强可靠性。

本发明中自动切换电路能够自动识别RS485和RS422信号，兼容工业控制现场RS485和RS422共同存在时的信号传输。隔离电源电路能够实现电源的隔离，避免了不同信号间的干扰。同时带有短路保护功能，避免由于误操作造成短路损坏器件或者产生火花。

本发明本安端支持RS485/RS422信号，非本安端支持RS485信号。本发明结构简单合理，实现了浪涌保护、隔离、RS485/RS422、电源输出，并且具有输出短路保护功能。

附图说明

图1为本发明中自动切换电路的电路图；

图2为本发明中接口电路的电路图；

图3为本发明中隔离电源电路的电路图；

图4为本发明中浪涌保护电路的电路图。

具体实施方式

一种信号隔离栅电路，包括自动切换电路、接口电路、隔离电源电路、两个浪涌保护电路和两个高速光耦。

如图1所示，自动切换电路包括一个与门芯片、一个与非门芯片、两个RS-485芯片、四个上拉电阻、三个下拉电阻、三个匹配电阻、一个延时电容、一个滤波电容和一个PNP三极管。

第一RS-485芯片U3的7脚与第一下拉电阻R1的一端连接、6脚与第一上拉电阻R2的一端连接、2脚和3脚与第二下拉电阻R3的一端连接、8脚接第一隔离电源VCC1、5脚接第一隔离电源地，第一下拉电阻R1的另一端接第一隔离电源地，第二下拉电阻R3的另一端接第一隔离电源地，第一上拉电阻R2的另一端接第一隔离电源VCC1。

第二RS-485芯片U4的7脚与第三下拉电阻R4的一端连接、6脚与第二上拉电阻R5的一端连接、8脚接第一隔离电源VCC1、5脚接第一隔离电源地，第三下拉电阻R4的另一端接第一隔离电源地，第二上拉电阻R5的另一端接第一隔离电源VCC1。

与门芯片U1的一个输入脚IN1与第一RS-485芯片U3的1脚连接、另一个输入脚IN2与第二RS-485芯片U4的1脚连接、电源脚接第一隔离电源VCC1、接地脚接第一隔离电源地，第一PNP三极管Q1的发射极接第一隔离电源VCC1、集电极接第一匹配电阻R6的一端、基极接第二匹配电阻R7的一端，第二匹配电阻R7的另一端和第三上拉电阻R8的一端与与门芯片U1的输出脚OUT连接，第三上拉电阻R8的另一端接第一隔离电源VCC1，第一匹配电阻R6的另一端接第一高速光耦OC1的阳极端，第一高速光耦OC1的阴极端接第一隔离电源地。

第一与非门芯片U2的一组输入输出中的两个输入脚IN-1和IN-2、以及另一组输入输出中的一个输入脚IN-3与第四上拉电阻R9的一端、第二RS-485芯片U4的4脚、第二高速光耦OC2的输出端连接，一组输入输出中的输出脚OUT-1与第一延时电容C1的一端连接，第一与非门芯片U2的另一组输入输出中的另一个输入脚IN-4与第三匹配电阻R10的一端、第一延时电容C1的另一端连接，第三匹配电阻R10的另一端接第一隔离电源VCC1，第一与非门芯片U2的另一组输入输出中的输出脚OUT-2接第二RS-485芯片U4的2脚和3脚，第一与非门芯片U2的电源脚接第一隔离电源VCC1、接地脚接第一隔离电源地；第二高速光耦OC2的电源脚、第四上拉电阻R9的另一端、第一滤波电容C2的一端接第一隔离电源VCC1，第二高速光耦OC2的接地脚接第一隔离电源地，第一滤波电容C2的另一端接第一隔离电源地。

如图2所示，接口电路包括一个与非门芯片、一个RS-485芯片、三个下拉电阻、三个上拉电阻、五个匹配电阻、三个PNP三极管、两个发光二极管、三个TVS二极管、一个延时电容和一个滤波电容。

第二与非门芯片U5的一组输入输出中的输出脚OUT-01与第二延时电容C3的一端连接，第二延时电容C3的另一端、第四匹配电阻R11的一端与第二与非门芯片U5的另一组输入输出中的一个输入脚IN-03连接，第四匹配电阻R11的另一端接第二隔离电源VCC2；第二与非门芯片U5的一组输入输出中的两个输入脚IN-01和IN-02、以及另一组输入输出中的另一个输入脚IN-04与第三RS-485芯片U6的4脚、第五匹配电阻R12的一端、第五上拉电阻R13的一端、第一高速光耦OC1的输出端连接；第五匹配电阻R12的另一端接第二PNP三极管Q2的基极，第二PNP三极管Q2的集电极接第一发光二极管LED1的阳极、发射极接第二隔离电源VCC2，第一发光二极管LED1的阴极接第四下拉电阻R14的一端，第四下拉电阻R14的另一端接第二隔离电源地；第五上拉电阻R13的另一端、第二滤波电容C4的一端、第一高速光耦OC1的电源端接第二隔离电源VCC2，第二滤波电容C4的另一端接第二隔离电源地，第一高速光耦OC1的接地端接第二隔离电源地。

第二与非门芯片U5的另一组输入输出中的输出脚OUT-02与第三RS-485芯片U6的2脚和3脚连接，第二与非门芯片U5的电源脚接第二隔离电源VCC2、接地脚接第二隔离电源地；第三RS-485芯片U6的1脚与第六匹配电阻R15的一端、第七匹配电阻R16的一端、第六上拉电阻R17的一端连接，第六匹配电阻R15的另一端接第三PNP三极管Q3的基极，第三PNP三极管Q3的集电极接第二发光二极管LED2的阳极、发射极接第二隔离电源VCC2，第二发光二极管LED2的阴极接第五下拉电阻R18的一端，第五下拉电阻R18的另一端接第二隔离电源地；第七匹配电阻R16的另一端接第四PNP三极管Q4的基极，第四PNP三极管Q4的发射极和第六上拉电阻R17的另一端接第二隔离电源VCC2，第四PNP三极管Q4的集电极接第八匹配电阻R19的一端，第八匹配电阻R19的另一端接第二高速光耦OC2的阳极端，第二高速光耦OC2的阴极端接第二隔离电源地。

第三RS-485芯片U6的6脚与第七上拉电阻R20的一端、第一TVS二极管D1的一端、第二TVS二极管D2的一端连接，作为整个电路的信号输入端的一端A；第三RS-485芯片U6的7脚与第六下拉电阻R21的一端、第二TVS二极管D2的另一端、第三TVS二极管D3的一端连接，作为整个电路的信号输入端的另一端B；第三RS-485芯片U6的8脚和第七上拉电阻R20的另一端接第二隔离电源VCC2，第三RS-485芯片U6的5脚、第一TVS二极管D1的另一端、第三TVS二极管D3的另一端、第六下拉电阻R21的另一端接第二隔离电源地。

如图3所示，隔离电源电路包括三个隔离电源、三个滤波电容、三个匹配电阻、一个限流电阻、一个延时电容、一个TVS二极管、一个PNP三极管、一个PMOS管、一个发光二极管、一个自恢复保险丝、一个气体放电管。

二极管D4的阳极接外接电源的正极，作为整个电路的总电源输入端，外接电源的负极接地；二极管D4的阴极与第一隔离电源DC-DC1的电源输入脚、第二隔离电源DC-DC2的电源输入脚、第三隔离电源DC-DC3的电源输入脚、第三滤波电容C5的一端、第四滤波电容C6的一端、第五滤波电容C7的一端连接，第一隔离电源DC-DC1的接地脚、第二隔离电源DC-DC2的接地脚、第三隔离电源DC-DC3的接地脚、第三滤波电容C5的另一端、第四滤波电容C6的另一端、第五滤波电容C7的另一端接地；第一隔离电源DC-DC1的电源输出脚作为第一隔离电源VCC1的输入端，隔离地脚作为第一隔离电源地；第二隔离电源DC-DC2的电源输出脚作为第二隔离电源VCC2的输入端，隔离地脚作为第二隔离电源地。

第三隔离电源DC-DC3的隔离地脚作为第三隔离电源地，电源输出脚与第五PNP三极管Q5的发射极、第三延时电容C8的一端、第九匹配电阻R22的一端、PMOS管的S极连接，第五PNP三极管Q5的集电极与第九匹配电阻R22的另一端、第十匹配电阻R23的一端、PMOS管的G极连接，第十匹配电阻R23的另一端接第三隔离电源地，第五PNP三极管Q5的基极与第三延时电容C8的另一端、第十一匹配电阻R24的一端连接；PMOS管的D极与第十一匹配电阻R24的另一端、限流电阻R25的一端、第四TVS二极管D5的一端、第一自恢复保险丝PTC1的一端连接，限流电阻R25的另一端与第三发光二极管LED3的阳极连接；第一气体放电管GDT1的一个输入端接第一自恢复保险丝PTC1的另一端，作为第三隔离电源VCC3的输出端，给外部设备供电；第一气体放电管GDT1的另一个输入端、第四TVS二极管D5的另一端、第三发光二极管LED3的阴极接第三隔离电源地，第一气体放电管GDT1的输出脚接大地。

两个浪涌保护电路结构相同，如图4所示，每个浪涌保护电路包括三个TVS二极管、两个自恢复保险丝和一个气体放电管。

第二自恢复保险丝PTC2的一端与第五TVS二极管D6的一端、第六TVS二极管D7的一端连接，第三自恢复保险丝PTC3的一端与第七TVS二极管D8的一端、第六TVS二极管D7的另一端连接，第五TVS二极管D6的另一端和第七TVS二极管D8的另一端接第一隔离电源地；第二自恢复保险丝PTC2的另一端与第二气体放电管GDT2的一个输入端连接，第三自恢复保险丝PTC3的另一端与第二气体放电管GDT2的另一个输入端连接，第二气体放电管GDT2的输出脚接大地。

一个浪涌保护电路第二自恢复保险丝PTC2的一端与第一RS-485芯片U3的7脚连接，另一端作为整个电路的第一信号输出端；第三自恢复保险丝PTC3的一端与第一RS-485芯片U3的6脚连接，另一端作为整个电路的第二信号输出端。

另一个浪涌保护电路第二自恢复保险丝PTC2的一端与第二RS-485芯片U4的7脚连接，另一端作为整个电路的第三信号输出端；第三自恢复保险丝PTC3的一端与第二RS-485芯片U4的6脚连接，另一端作为整个电路的第四信号输出端。

三个发光二极管分别指示电源、接收和发送。

Claims (1)

1.一种信号隔离栅电路，包括自动切换电路、接口电路、隔离电源电路、两个浪涌保护电路和两个高速光耦，其特征在于：

所述的自动切换电路包括一个与门芯片、一个与非门芯片、两个RS-485芯片、四个上拉电阻、三个下拉电阻、三个匹配电阻、一个延时电容、一个滤波电容和一个PNP三极管；

第一RS-485芯片(U3)的7脚与第一下拉电阻R1的一端连接、6脚与第一上拉电阻R2的一端连接、2脚和3脚与第二下拉电阻R3的一端连接、8脚接第一隔离电源VCC1、5脚接第一隔离电源地，第一下拉电阻R1的另一端接第一隔离电源地，第二下拉电阻R3的另一端接第一隔离电源地，第一上拉电阻R2的另一端接第一隔离电源VCC1；

第二RS-485芯片(U4)的7脚与第三下拉电阻R4的一端连接、6脚与第二上拉电阻R5的一端连接、8脚接第一隔离电源VCC1、5脚接第一隔离电源地，第三下拉电阻R4的另一端接第一隔离电源地，第二上拉电阻R5的另一端接第一隔离电源VCC1；

与门芯片(U1)的一个输入脚IN1与第一RS-485芯片(U3)的1脚连接、另一个输入脚IN2与第二RS-485芯片(U4)的1脚连接、电源脚接第一隔离电源VCC1、接地脚接第一隔离电源地，第一PNP三极管Q1的发射极接第一隔离电源VCC1、集电极接第一匹配电阻R6的一端、基极接第二匹配电阻R7的一端，第二匹配电阻R7的另一端和第三上拉电阻R8的一端与与门芯片(U1)的输出脚OUT连接，第三上拉电阻R8的另一端接第一隔离电源VCC1，第一匹配电阻R6的另一端接第一高速光耦OC1的阳极端，第一高速光耦OC1的阴极端接第一隔离电源地；

第一与非门芯片(U2)的一组输入输出中的两个输入脚IN-1和IN-2、以及另一组输入输出中的一个输入脚IN-3与第四上拉电阻R9的一端、第二RS-485芯片(U4)的4脚、第二高速光耦OC2的输出端连接，一组输入输出中的输出脚OUT-1与第一延时电容C1的一端连接，第一与非门芯片(U2)的另一组输入输出中的另一个输入脚IN-4与第三匹配电阻R10的一端、第一延时电容C1的另一端连接，第三匹配电阻R10的另一端接第一隔离电源VCC1，第一与非门芯片(U2)的另一组输入输出中的输出脚OUT-2接第二RS-485芯片(U4)的2脚和3脚，第一与非门芯片(U2)的电源脚接第一隔离电源VCC1、接地脚接第一隔离电源地；第二高速光耦OC2的电源脚、第四上拉电阻R9的另一端、第一滤波电容C2的一端接第一隔离电源VCC1，第二高速光耦OC2的接地脚接第一隔离电源地，第一滤波电容C2的另一端接第一隔离电源地；

所述的接口电路包括一个与非门芯片、一个RS-485芯片、三个下拉电阻、三个上拉电阻、五个匹配电阻、三个PNP三极管、两个发光二极管、三个TVS二极管、一个延时电容和一个滤波电容；

第二与非门芯片(U5)的一组输入输出中的输出脚OUT-01与第二延时电容C3的一端连接，第二延时电容C3的另一端、第四匹配电阻R11的一端与第二与非门芯片(U5)的另一组输入输出中的一个输入脚IN-03连接，第四匹配电阻R11的另一端接第二隔离电源VCC2；第二与非门芯片(U5)的一组输入输出中的两个输入脚IN-01和IN-02、以及另一组输入输出中的另一个输入脚IN-04与第三RS-485芯片(U6)的4脚、第五匹配电阻R12的一端、第五上拉电阻R13的一端、第一高速光耦OC1的输出端连接；第五匹配电阻R12的另一端接第二PNP三极管Q2的基极，第二PNP三极管Q2的集电极接第一发光二极管LED1的阳极、发射极接第二隔离电源VCC2，第一发光二极管LED1的阴极接第四下拉电阻R14的一端，第四下拉电阻R14的另一端接第二隔离电源地；第五上拉电阻R13的另一端、第二滤波电容C4的一端、第一高速光耦OC1的电源端接第二隔离电源VCC2，第二滤波电容C4的另一端接第二隔离电源地，第一高速光耦OC1的接地端接第二隔离电源地；

第二与非门芯片(U5)的另一组输入输出中的输出脚OUT-02与第三RS-485芯片(U6)的2脚和3脚连接，第二与非门芯片(U5)的电源脚接第二隔离电源VCC2、接地脚接第二隔离电源地；第三RS-485芯片(U6)的1脚与第六匹配电阻R15的一端、第七匹配电阻R16的一端、第六上拉电阻R17的一端连接，第六匹配电阻R15的另一端接第三PNP三极管Q3的基极，第三PNP三极管Q3的集电极接第二发光二极管LED2的阳极、发射极接第二隔离电源VCC2，第二发光二极管LED2的阴极接第五下拉电阻R18的一端，第五下拉电阻R18的另一端接第二隔离电源地；第七匹配电阻R16的另一端接第四PNP三极管Q4的基极，第四PNP三极管Q4的发射极和第六上拉电阻R17的另一端接第二隔离电源VCC2，第四PNP三极管Q4的集电极接第八匹配电阻R19的一端，第八匹配电阻R19的另一端接第二高速光耦OC2的阳极端，第二高速光耦OC2的阴极端接第二隔离电源地；

第三RS-485芯片(U6)的6脚与第七上拉电阻R20的一端、第一TVS二极管D1的一端、第二TVS二极管D2的一端连接，作为整个电路的信号输入端的一端A；第三RS-485芯片(U6)的7脚与第六下拉电阻R21的一端、第二TVS二极管D2的另一端、第三TVS二极管D3的一端连接，作为整个电路的信号输入端的另一端B；第三RS-485芯片(U6)的8脚和第七上拉电阻R20的另一端接第二隔离电源VCC2，第三RS-485芯片(U6)的5脚、第一TVS二极管D1的另一端、第三TVS二极管D3的另一端、第六下拉电阻R21的另一端接第二隔离电源地；

所述的隔离电源电路包括三个隔离电源、三个滤波电容、三个匹配电阻、一个限流电阻、一个延时电容、一个TVS二极管、一个PNP三极管、一个PMOS管、一个发光二极管、一个自恢复保险丝、一个气体放电管；

二极管D4的阳极接外接电源的正极，作为整个电路的总电源输入端，外接电源的负极接地；二极管D4的阴极与第一隔离电源DC-DC1的电源输入脚、第二隔离电源DC-DC2的电源输入脚、第三隔离电源DC-DC3的电源输入脚、第三滤波电容C5的一端、第四滤波电容C6的一端、第五滤波电容C7的一端连接，第一隔离电源DC-DC1的接地脚、第二隔离电源DC-DC2的接地脚、第三隔离电源DC-DC3的接地脚、第三滤波电容C5的另一端、第四滤波电容C6的另一端、第五滤波电容C7的另一端接地；第一隔离电源DC-DC1的电源输出脚作为第一隔离电源VCC1的输入端，隔离地脚作为第一隔离电源地；第二隔离电源DC-DC2的电源输出脚作为第二隔离电源VCC2的输入端，隔离地脚作为第二隔离电源地；

第三隔离电源DC-DC3的隔离地脚作为第三隔离电源地，电源输出脚与第五PNP三极管Q5的发射极、第三延时电容C8的一端、第九匹配电阻R22的一端、PMOS管的S极连接，第五PNP三极管Q5的集电极与第九匹配电阻R22的另一端、第十匹配电阻R23的一端、PMOS管的G极连接，第十匹配电阻R23的另一端接第三隔离电源地，第五PNP三极管Q5的基极与第三延时电容C8的另一端、第十一匹配电阻R24的一端连接；PMOS管的D极与第十一匹配电阻R24的另一端、限流电阻R25的一端、第四TVS二极管D5的一端、第一自恢复保险丝PTC1的一端连接，限流电阻R25的另一端与第三发光二极管LED3的阳极连接；第一气体放电管GDT1的一个输入端接第一自恢复保险丝PTC1的另一端，作为第三隔离电源VCC3的输出端，给外部设备供电；第一气体放电管GDT1的另一个输入端、第四TVS二极管D5的另一端、第三发光二极管LED3的阴极接第三隔离电源地，第一气体放电管GDT1的输出脚接大地；

两个浪涌保护电路结构相同，包括三个TVS二极管、两个自恢复保险丝和一个气体放电管；

第二自恢复保险丝PTC2的一端与第五TVS二极管D6的一端、第六TVS二极管D7的一端连接，第三自恢复保险丝PTC3的一端与第七TVS二极管D8的一端、第六TVS二极管D7的另一端连接，第五TVS二极管D6的另一端和第七TVS二极管D8的另一端接第一隔离电源地；第二自恢复保险丝PTC2的另一端与第二气体放电管GDT2的一个输入端连接，第三自恢复保险丝PTC3的另一端与第二气体放电管GDT2的另一个输入端连接，第二气体放电管GDT2的输出脚接大地；

一个浪涌保护电路第二自恢复保险丝PTC2的一端与第一RS-485芯片(U3)的7脚连接，另一端作为整个电路的第一信号输出端；第三自恢复保险丝PTC3的一端与第一RS-485芯片(U3)的6脚连接，另一端作为整个电路的第二信号输出端；

另一个浪涌保护电路第二自恢复保险丝PTC2的一端与第二RS-485芯片(U4)的7脚连接，另一端作为整个电路的第三信号输出端；第三自恢复保险丝PTC3的一端与第二RS-485芯片(U4)的6脚连接，另一端作为整个电路的第四信号输出端。