CN103986148A - 一种rs485通信线路的防雷电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种RS485通信线路的防雷电路，包括第一级防雷模块和第二级防雷模块，当串联该防雷电路的设备通信线路被雷击时，该第一级防雷模块用于泄放雷电所产生的大电压大电流，将大部分雷电能量加以旁路吸收，该第二级防雷模块对经第一级抑制后的剩余电压进行钳位，将其可靠的箝位在安全电压范围内，从而保护设备免受雷击，本发明只需将防雷电路接在RS-485端子上，不影响通信总线的带负载的能力，有效地提升了设备的防雷击的能力，保证设备在雷击环境中安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种防雷电路，特别是涉及一种RS485通信线路的防雷电路。
背景技术
雷电是日常生活中不可避免的一种现象。然而，雷电对我们的生产生活也带来了一定的危害性。雷电往往伴随着大电流大电压，对物体的破坏性是非常大的。
现在常用的通信总线一般为RS485总线。但在实际工程应用中，雷电的危害大大降低了485总线的通信能力。雷电对RS-485通信总线构成的系统造成了严重的威胁，甚至导致系统不能正常工作，不仅仅给我们的生产生活造成很大的困扰，而且大大增加了通信线路维修成本。因此，实有必要提出一种RS485通信线路的防雷电路，以解决上述问题。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之一目的在于提供一种RS485通信线路的防雷电路，其采用串联接入RS-485总线方式，只需将防雷电路接在RS-485端子上即可，不影响通信总线的带负载的能力，有效的提升了设备的防雷击的能力，保证设备在雷击环境中安全稳定运行。
为达上述及其它目的，本发明提出一种RS485通信线路的防雷电路，该防雷电路包括第一级防雷模块和第二级防雷模块，当串联该防雷电路的设备通信线路被雷击时，该第一级防雷模块用于泄放雷电所产生的大电压大电流，将大部分雷电能量加以旁路吸收，该第二级防雷模块对经第一级抑制后的剩余电压进行钳位，将其可靠的箝位在安全电压范围内，从而保护设备免受雷击。
进一步地，该防雷电路还包括限流保护电路，该第一级防雷模块并联连接在该RS485总线间，该限流保护电路置于该第一级防雷模块后，并串接在该RS485总线上，该第二级防雷模块置于该限流保护电路后且并联连接在RS485总线间，并接被保护的设备。
进一步地，该第一级防雷模块与第二级防雷模块均包括第一防雷管、第二防雷管、第三防雷管，该第一防雷管与第二防雷管反向串联后和第三防雷管并联，该第三防雷管阳极接RS485总线-B，阴极接RS485总线-A，该第一防雷管与该第二防雷管公共端接端口地。
进一步地，该第一防雷模块的防雷管为放电管。
进一步地，该第二防雷模块的防雷管为TVS防雷管。
进一步地，该限流保护电路包括第一阻性器件及第二阻性器件，该第一阻性器件串接于该RS485总线-A上，该第二组性器件串接于该RS485总线-B上。
进一步地，该阻性器件为电阻或自恢复保险丝。
与现有技术相比，本发明一种RS85通信线路的防雷电路通过构建第一级和第二级的两级防雷电路，实现了对RS485接口的整体防雷击和过压保护，具有密封性好、具有防尘防腐蚀功能、可靠性高、安装方便、体积小和重量轻的优点，本发明采用串联接入RS-485总线方式，只需将防雷电路接在RS-485端子上即可，不影响通信总线的带负载的能力，有效的提升了设备的防雷击的能力，保证设备在雷击环境中安全稳定运行，此外，本发明不用外接供电电源，直接串联于设备通讯口，使用方便，在抑制雷电袭击时，具有足够快的响应速度，该防雷电路串接于设备外部，当被特别强烈的雷击破坏后，方便更换，大大降低了设备维护成本。
附图说明
图1为本发明一种RS485通信线路的防雷电路较佳实施例的结构示意图；
图2为本发明较佳实施例中防雷电路应用于RS485通信线路的总体结构示意图；
图3为本发明较佳实施例中第一级与第二级防雷模块的电路示意图；
图4为本发明较佳实施例中限流保护电路的电路示意图；
图5为本发明较佳实施例之防雷电路的电路原理图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种RS485通信线路的防雷电路较佳实施例的结构示意图，图2为本发明较佳实施例中防雷电路应用于RS485通信线路的总体结构示意图。如图1、图2所示，本发明一种RS485通信线路的防雷电路，至少包括：第一级防雷模块10和第二级防雷模块30，当串联本发明之防雷电路的设备通信线路被雷击时，第一级防雷模块10用于泄放雷电所产生的大电压大电流，将大部分雷电能量加以旁路吸收，第二级防雷模块30对经第一级抑制后的剩余电压进行钳位，将其可靠的箝位在安全电压范围内，从而保护设备免受雷击。当与本发明防雷电路相连的通讯线路被雷击后，两级防雷模块发挥良好的电压钳位作用，使钳位电压应低于RS485芯片的耐受电压范围，从而保护设备不被大电压损坏。
在本发明较佳实施例中，本发明之RS485通信线路的防雷电路包括第一级防雷模块10、限流保护电路20和第二级防雷模块30，第一级防雷模块10并联连接在RS485总线的RS485－A和RS485－B间，其端口A接RS485-A，其端口B接RS485－B，其端口GND为RS485总线地，限流保护电路20置于第一级防雷模块10后，并串接在RS485总线上，其输入端接RS485-A和RS485-B，其输出端接RS485-A’和RS485-B’，第二级防雷模块30置于限流保护电路20后并联连接在RS485总线的RS485-A’和RS485-B’间,其端口A接RS485-A’，其端口B接RS485-B’，其端口GND为RS485总线地。
图3为本发明较佳实施例中第一级与第二级防雷模块的电路示意图，第一级防雷模块10和第二级防雷模块30相同，均将第一防雷管D1与第二防雷管D2反向串联后和第三防雷管D3并联，第三防雷管D3阳极接端口B，其阴极接端口A，第一防雷管D1与第二防雷管D2公共端接端口GND，第一级防雷模块10和第二级防雷模块30不同之处在于所选用器件不同，第一级防雷模块10的防雷管选用要求反应速度快(纳秒级)能迅速泄放雷击电压，且能吸收高能量的浪涌电压以保证在大电压泄放过程中第一级防雷模块10之防雷管自身不被损坏并将电压降至85V左右的放电管TED485SA，第二级防雷模块30的防雷管选用一般TVS防雷管，其作用就是将上述的被第一级防雷模块10抑制后的剩余电压进行钳位，将其限制在RS-485芯片可以耐受的安全电压范围内。
图4为本发明较佳实施例中限流保护电路的电路示意图。限流保护电路20包含阻性器件R1和R2，其串接于RS485总线上，即R1输入接RS485-A，其输出接RS485-A’，R2输入接RS485-B，其输出接RS485-B’，阻性器件可以是电阻也可以是自恢复保险丝，其阻值典型为0.2欧，功率典型为0.5W。
图5为本发明较佳实施例之防雷电路的电路原理图。在本发明较佳实施例中，防雷电路采用放电管TED485SA和TVS防雷管为基础，构建第一级和第二级的两级防雷模块，可以实现对RS485接口的整体防雷击和过压保护。当雷击感应电压感应到RS-485总线上，通过第一级防雷管快速反应(纳秒级)，使雷击过电压迅速泄放，而浪涌电压吸收器吸收能量大的特性可以保证在大电压泄放过程中第一级防雷管自身不被损坏，将电压降至85V左右，雷电所生成的大电流大部分被第一级保护模块的旁路吸收。第二级保护使用的是TVS防雷管，其作用就是将以上所述的被第一级防雷模块抑制后的剩余电压进行钳位，将其限制在RS-485芯片可以耐受的安全电压范围内，介于一级保护和二级保护元件之间的电阻R1，R2，和总线本身的阻抗用于协调两级保护在动作特性上的配合，这样就起到了防雷击的作用。
综上所述，本发明一种RS85通信线路的防雷电路通过构建第一级和第二级的两级防雷电路，实现了对RS485接口的整体防雷击和过压保护，具有密封性好、具有防尘防腐蚀功能、可靠性高、安装方便、体积小和重量轻的优点，本发明采用串联接入RS-485总线方式，只需将防雷电路接在RS-485端子上即可，不影响通信总线的带负载的能力，有效的提升了设备的防雷击的能力，保证设备在雷击环境中安全稳定运行，此外，本发明不用外接供电电源，直接串联于设备通讯口，使用方便，在抑制雷电袭击时，具有足够快的响应速度，该防雷电路串接于设备外部，当被特别强烈的雷击破坏后，方便更换，大大降低了设备维护成本。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
Claims (7)
1.一种RS485通信线路的防雷电路，其特征在于：该防雷电路包括第一级防雷模块和第二级防雷模块，当串联该防雷电路的设备通信线路被雷击时，该第一级防雷模块用于泄放雷电所产生的大电压大电流，将大部分雷电能量加以旁路吸收，该第二级防雷模块对经第一级抑制后的剩余电压进行钳位，将其可靠的箝位在安全电压范围内，从而保护设备免受雷击。
2.如权利要求1所述的一种RS485通信线路的防雷电路，其特征在于：该防雷电路还包括限流保护电路，该第一级防雷模块并联连接在该RS485总线间，该限流保护电路置于该第一级防雷模块后，并串接在该RS485总线上，该第二级防雷模块置于该限流保护电路后且并联连接在RS485总线间，并连接被保护的设备。
3.如权利要求2所述的一种RS485通信线路的防雷电路，其特征在于：该第一级防雷模块与第二级防雷模块均包括第一防雷管、第二防雷管、第三防雷管，该第一防雷管与第二防雷管反向串联后和第三防雷管并联，该第三防雷管阳极接RS485总线-B，阴极接RS485总线-A，该第一防雷管与该第二防雷管公共端接端口地。
4.如权利要求3所述的一种RS485通信线路的防雷电路，其特征在于：该第一防雷模块的防雷管为放电管。
5.如权利要求4所述的一种RS485通信线路的防雷电路，其特征在于：该第二防雷模块的防雷管为TVS防雷管。
6.如权利要求3所述的一种RS485通信线路的防雷电路，其特征在于：该限流保护电路包括第一阻性器件及第二阻性器件，该第一阻性器件串接于该RS485总线-A上，该第二组性器件串接于该RS485总线-B上。
7.如权利要求6所述的一种RS485通信线路的防雷电路，其特征在于：该阻性器件为电阻或自恢复保险丝。
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