CN106655141A - 一种485隔离耐高压保护电路 - Google Patents

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许孝敏
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Abstract

本发明公开了一种485隔离耐高压保护电路，包括隔离电源模块电路、光电隔离模块电路、485芯片基本电路、485芯片控制信号反转电路、抑制脉冲群干扰电路、防止高压接入电路、防雷电路和高频骚扰抑制电路。隔离电源模块电路用于为其他电路供电，光电隔离模块电路和485芯片控制信号反转电路分别与485芯片基本电路连接，抑制脉冲群干扰电路的一端与485芯片基本电路连接，抑制脉冲群干扰电路的另一端依次级联所述防止高压接入电路、防雷电路和高频骚扰抑制电路。本发明解决了市场上缺少485的耐高压保护电路，或保护电路成本高、不稳定的问题。

Description

一种485隔离耐高压保护电路
技术领域
本发明属于有线通信技术领域，特别涉及了一种485隔离耐高压保护电路。
背景技术
485总线通信是工业控制领域的一种现场通信总线，将现场部分设备连接至485总线上，通过485总线将所有设备数据上传至服务器，方便几种查看现场每个设备参数集设备运行情况。故现场485无故障通讯尤为重要，工业现场由于设备较多，现场运行环境复杂，对通信线存在干扰，故需要对485通信进行保护，防止485电路出现通讯故障；同时，因现场施工人员专业水平层次相差较大，有时会出现把485线接至高压部分损坏485芯片情况。而现有市面上的485很少有保护电路，更没有485耐高压防护电路，即使有保护电路，保护电路实现时成本较高，不稳定，且达不到预期的保护效果，不能满足需求。
发明内容
为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种485隔离耐高压保护电路，解决了市场上缺少485的耐高压保护电路，或保护电路成本高、不稳定的问题。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种485隔离耐高压保护电路，包括隔离电源模块电路、光电隔离模块电路、485芯片基本电路、485芯片控制信号反转电路、抑制脉冲群干扰电路、防止高压接入电路、防雷电路和高频骚扰抑制电路；所述隔离电源模块电路用于为其他电路供电，所述光电隔离模块电路和485芯片控制信号反转电路分别与485芯片基本电路连接，所述抑制脉冲群干扰电路的一端与485芯片基本电路连接，抑制脉冲群干扰电路的另一端依次级联所述防止高压接入电路、防雷电路和高频骚扰抑制电路；所述光电隔离电路包括第一光耦合器和第二光耦合器，第一光耦合器的输入端与485芯片基本电路连接，第一光耦合器的输出端与控制器的数据接收端连接，第二耦合器的输入端与控制器的数据发送端连接，第二耦合器的输出端与485芯片基本电路连接。
基于上述技术方案的优选方案，所述485芯片基本电路包括485芯片、第五电容、第一电阻和第八电阻，所述485芯片采用MAX3085ESA芯片；所述485芯片的6脚经第一电阻与供电端485_5V连接，485芯片的7脚经第八电阻接地，485芯片的8脚接供电端485_5V，485芯片的5脚接地，第五电容的一端与供电端485_5V连接，第五电容的另一端接地。
基于上述技术方案的优选方案，所述光电隔离模块电路还包括第三电阻、第四电阻、第六电阻、第七电阻和第九电阻，所述第一光耦合器和第二光耦合器采用PS2501L-1-E3K芯片，第一光耦合器的1脚经第四电阻与485芯片的1脚连接，第一光耦合器的1脚连接供电端485_5V，第一光耦合器的2脚经第六电阻与485芯片的1脚连接，第一光耦合器的3脚接地，第一光耦合器的4脚连接控制器的数据接收端MCU_RXD，第一光耦合器的4脚经第三电阻接入VCC_3.3V，第二光耦合器的1脚接入VCC_3.3V，第二光耦合器的2脚经第九电阻与控制器的数据发送端MCU_TXD连接，第二光耦合器的3脚接地，第二光耦合器的4脚连接485芯片的4脚，第二光耦合器的4脚经第七电阻与供电端485_5V连接。
基于上述技术方案的优选方案，所述485芯片控制信号反转电路包括第二电阻、第五电阻和第一三极管，所述第一三极管的基极经第二电阻与第二光耦合器的4脚连接，第一三极管的发射极连接供电端485_5V，第一三极管的集电极连接485芯片的2脚和3脚，第一三极管的集电极经第五电阻接地。
基于上述技术方案的优选方案，所述抑制脉冲群干扰电路包括第三～第五瞬态抑制二极管，其中第三瞬态抑制二极管为双向瞬态抑制二极管，所述第三瞬态抑制二极管的两端分别连接485芯片的6脚和7脚，第四瞬态抑制二极管的阴极连接485芯片的7脚，第四瞬态抑制二极管的阳极接地，第五瞬态抑制二极管的阴极连接485芯片的6脚，第五瞬态抑制二极管的阳极接地。
基于上述技术方案的优选方案，所述防止高压接入电路包括第一热敏电阻和第二热敏电阻，第一热敏电阻一端连接第五瞬态抑制二极管的阴极，第一热敏电阻的另一端连接防雷电路，第二热敏电阻的一端连接第四瞬态抑制二极管的阴极，第二热敏电阻的另一端连接防雷电路。
基于上述技术方案的优选方案，所述防雷电路包括型号为WR7650的防雷管，该防雷管的1脚接地，防雷管的2脚连接第一热敏电阻、高频骚扰抑制电路和485_A，防雷管的3脚连接第二热敏电阻、高频骚扰抑制电路和485_B。
基于上述技术方案的优选方案，所述高频骚扰抑制电路包括第一磁珠和第二磁珠，第一磁珠的一端连接防雷管的2脚，第一磁珠的另一端接至接线端子的1脚，第二磁珠的一端连接防雷管的3脚，第二磁珠的另一端接至接线端子的2脚。
基于上述技术方案的优选方案，所述隔离电源模块电路包括电源模块、第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管、第一～第四电容，所述电源模块采用DY05S05-1W芯片，第一电容和第四电容为有极性电容；第三电容与第四电容并联，第四电容的正极连接VCC_5V，第四电容的负极接地，第二瞬态抑制抑制二极管的阴极连接第四电容的正极，第二瞬态抑制二极管的阳极接地，电源模块的1脚连接第二瞬态抑制二极管的阴极，电源模块的2脚接地，第一电容与第二电容并联，第一电容的正极连接供电端485_5V，第一电容的负极接地，第一瞬态抑制二极管的阴极连接第一电容的正极，第一瞬态抑制二极管的阳极接地，电源模块的6脚连接第一电容的正极，电源模块的4脚接地。
采用上述技术方案带来的有益效果：
(1)本发明增加了485芯片控制信号反转电路，利用三极管特性实现信号反转，使光电隔离模块电路只需要2个光耦合器，而传统保护电路需要3个光耦合器，节省了1个光耦合器，降低了成本；
(2)本发明对485高压接入保护效果好，第一、第二热敏电阻与第三～第五瞬态抑制二极管的组合使用，可以实现高压保护功能，防止外界高压对485芯片的冲击；同时，外界高压撤除后，电路可以正常恢复使用；
(3)本发明中光电隔离模块电路中的第四电阻对电源脉冲群有抑制作用，可以提高整个485电路的抗脉冲群干扰水平；
(4)本发明通过对485进行保护，有效保证了现场485长期通讯的稳定性，降低运维成本。
附图说明
图1是本发明的总电路图。
标号说明：U1：电源模块；U2：第一光耦合器；U3：485芯片；U4：第二光耦合器；B1：防雷管；C1～C5：第一～第五电容；R1～R9：第一～第九电阻；TVS1～TVS5：第一～第五瞬态抑制二极管；PTC1、PTC2：第一、第二热敏电阻；L1、L2：第一、第二磁珠；P1：接线端子。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
一种485隔离耐高压保护电路，如图1所示，包括隔离电源模块电路、光电隔离模块电路、485芯片基本电路、485芯片控制信号反转电路、抑制脉冲群干扰电路、防止高压接入电路、防雷电路和高频骚扰抑制电路。隔离电源模块电路用于为其他电路供电。光电隔离模块电路主要是将控制器端信号与485端信号进行隔离，保护控制器不受外界干扰，提高控制器的抗干扰能力。485芯片基本电路配置上拉和下拉电阻，保持默认电平。485芯片控制信号反转电路通过三极管反向功能控制485芯片的收发信号线，比传统485保护电路节省1个光耦。抑制脉冲群干扰电路是利用TVS管来抑制485线上的电平。防止高压接入电路和抑制脉冲群干扰电路级联使用，高压接入时TVS管导通，电路电流增大，热敏电阻阻值变大，从而进行保护。防雷电路采用空气放电管将能量卸放至大地中。高频骚扰抑制电路采用磁珠对高频干扰进行滤处。
如图1所示，隔离电源模块电路包括电源模块U1、第一瞬态抑制二极管TVS1、第二瞬态抑制二极管TVS2、第一～第四电容C1～C4。电源模块U1采用DY05S05-1W芯片，第一电容C1和第四电容C4为有极性电容，第三电容C3与第四电容C4并联，第四电容C4的正极连接VCC_5V，第四电容C4的负极接地，第二瞬态抑制抑制二极管TVS2的阴极连接第四电容C4的正极，第二瞬态抑制二极管TVS2的阳极接地，电源模块U1的1脚连接第二瞬态抑制二极管TVS2的阴极，电源模块U1的2脚接地，第一电容C1与第二电容C2并联，第一电容C1的正极连接供电端485_5V，第一电容C1的负极接地，第一瞬态抑制二极管TVS1的阴极连接第一电容的正极，第一瞬态抑制二极管TVS1的阳极接地，电源模块U1的6脚连接第一电容C1的正极，电源模块U1的4脚接地。
如图1所示，485芯片基本电路包括485芯片U3、第五电容C5、第一电阻R1和第八电阻R8，485芯片U3采用MAX3085ESA芯片。485芯片U3的6脚经第一电阻R1与供电端485_5V连接，485芯片U3的7脚经第八电阻R8接地，485芯片U3的8脚接供电端485_5V，485芯片U3的5脚接地，第五电容C5的一端与供电端485_5V连接，第五电容C5的另一端接地。
如图1所示，光电隔离模块电路包括第一光耦合器U2、第二光耦合器U4、第三电阻R3、第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7和第九电阻R9。第一光耦合器U2和第二光耦合器U4采用PS2501L-1-E3K芯片，第一光耦合器U2的1脚经第四电阻R4与485芯片U3的1脚连接，第一光耦合器U2的1脚连接供电端485_5V，第一光耦合器U2的2脚经第六电阻R6与485芯片U3的1脚连接，第一光耦合器U2的3脚接地，第一光耦合器U2的4脚连接控制器的数据接收端MCU_RXD，第一光耦合器U2的4脚经第三电阻R3接入VCC_3.3V，第二光耦合器U4的1脚接入VCC_3.3V，第二光耦合器U4的2脚经第九电阻R9与控制器的数据发送端MCU_TXD连接，第二光耦合器U4的3脚接地，第二光耦合器U4的4脚连接485芯片U3的4脚，第二光耦合器U4的4脚经第七电阻R7与供电端485_5V连接。其中，第四电阻R4对电源脉冲群有抑制作用，可以提高整个485电路的抗脉冲群干扰水平。
如图1所示，485芯片控制信号反转电路包括第二电阻R2、第五电阻R5和第一三极管Q1。第一三极管Q1的基极经第二电阻R2与第二光耦合器U4的4脚连接，第一三极管Q1的发射极连接供电端485_5V，第一三极管Q1的集电极连接485芯片U3的2脚和3脚，第一三极管Q1的集电极经第五电阻R5接地。
如图1所示，抑制脉冲群干扰电路包括第三～第五瞬态抑制二极管TVS3～TVS5，其中第三瞬态抑制二极管TVS3为双向瞬态抑制二极管，第三瞬态抑制二极管TVS3的两端分别连接485芯片U3的6脚和7脚，第四瞬态抑制二极管TVS4的阴极连接485芯片U3的7脚，第四瞬态抑制二极管TVS4的阳极接地，第五瞬态抑制二极管TVS5的阴极连接485芯片U3的6脚，第五瞬态抑制二极管TVS5的阳极接地。
如图1所示，防止高压接入电路包括第一热敏电阻PTC1和第二热敏电阻PTC2，第一热敏电阻PTC1一端连接第五瞬态抑制二极管TVS5的阴极，第一热敏电阻PTC1的另一端连接防雷电路，第二热敏电阻PTC2的一端连接第四瞬态抑制二极管TVS4的阴极，第二热敏电阻TVS4的另一端连接防雷电路。
如图1所示，防雷电路包括型号为WR7650的防雷管B1，该防雷管B1的1脚接地，防雷管B1的2脚连接第一热敏电阻PTC1、高频骚扰抑制电路和485_A(485总线中的A线)，防雷管B1的3脚连接第二热敏电阻PTC2、高频骚扰抑制电路和485_B(485总线中的B线)。
如图1所示，高频骚扰抑制电路包括第一磁珠L1和第二磁珠L2，第一磁珠L1的一端连接防雷管B1的2脚，第一磁珠L1的另一端接至接线端子P1的1脚，第二磁珠L2的一端连接防雷管B1的3脚，第二磁珠L2的另一端接至接线端子P1的2脚。
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种485隔离耐高压保护电路，其特征在于：包括隔离电源模块电路、光电隔离模块电路、485芯片基本电路、485芯片控制信号反转电路、抑制脉冲群干扰电路、防止高压接入电路、防雷电路和高频骚扰抑制电路；所述隔离电源模块电路用于为其他电路供电，所述光电隔离模块电路和485芯片控制信号反转电路分别与485芯片基本电路连接，所述抑制脉冲群干扰电路的一端与485芯片基本电路连接，抑制脉冲群干扰电路的另一端依次级联所述防止高压接入电路、防雷电路和高频骚扰抑制电路；所述光电隔离电路包括第一光耦合器和第二光耦合器，第一光耦合器的输入端与485芯片基本电路连接，第一光耦合器的输出端与控制器的数据接收端连接，第二耦合器的输入端与控制器的数据发送端连接，第二耦合器的输出端与485芯片基本电路连接。
2.根据权利要求1所述一种485隔离耐高压保护电路，其特征在于：所述485芯片基本电路包括485芯片、第五电容、第一电阻和第八电阻，所述485芯片采用MAX3085ESA芯片；所述485芯片的6脚经第一电阻与供电端485_5V连接，485芯片的7脚经第八电阻接地，485芯片的8脚接供电端485_5V，485芯片的5脚接地，第五电容的一端与供电端485_5V连接，第五电容的另一端接地。
3.根据权利要求2所述一种485隔离耐高压保护电路，其特征在于：所述光电隔离模块电路还包括第三电阻、第四电阻、第六电阻、第七电阻和第九电阻，所述第一光耦合器和第二光耦合器采用PS2501L-1-E3K芯片，第一光耦合器的1脚经第四电阻与485芯片的1脚连接，第一光耦合器的1脚连接供电端485_5V，第一光耦合器的2脚经第六电阻与485芯片的1脚连接，第一光耦合器的3脚接地，第一光耦合器的4脚连接控制器的数据接收端MCU_RXD，第一光耦合器的4脚经第三电阻接入VCC_3.3V，第二光耦合器的1脚接入VCC_3.3V，第二光耦合器的2脚经第九电阻与控制器的数据发送端MCU_TXD连接，第二光耦合器的3脚接地，第二光耦合器的4脚连接485芯片的4脚，第二光耦合器的4脚经第七电阻与供电端485_5V连接。
4.根据权利要求3所述一种485隔离耐高压保护电路，其特征在于：所述485芯片控制信号反转电路包括第二电阻、第五电阻和第一三极管，所述第一三极管的基极经第二电阻与第二光耦合器的4脚连接，第一三极管的发射极连接供电端485_5V，第一三极管的集电极连接485芯片的2脚和3脚，第一三极管的集电极经第五电阻接地。
5.根据权利要求2所述一种485隔离耐高压保护电路，其特征在于：所述抑制脉冲群干扰电路包括第三～第五瞬态抑制二极管，其中第三瞬态抑制二极管为双向瞬态抑制二极管，所述第三瞬态抑制二极管的两端分别连接485芯片的6脚和7脚，第四瞬态抑制二极管的阴极连接485芯片的7脚，第四瞬态抑制二极管的阳极接地，第五瞬态抑制二极管的阴极连接485芯片的6脚，第五瞬态抑制二极管的阳极接地。
6.根据权利要求5所述一种485隔离耐高压保护电路，其特征在于：所述防止高压接入电路包括第一热敏电阻和第二热敏电阻，第一热敏电阻一端连接第五瞬态抑制二极管的阴极，第一热敏电阻的另一端连接防雷电路，第二热敏电阻的一端连接第四瞬态抑制二极管的阴极，第二热敏电阻的另一端连接防雷电路。
7.根据权利要求6所述一种485隔离耐高压保护电路，其特征在于：所述防雷电路包括型号为WR7650的防雷管，该防雷管的1脚接地，防雷管的2脚连接第一热敏电阻、高频骚扰抑制电路和485_A，防雷管的3脚连接第二热敏电阻、高频骚扰抑制电路和485_B。
8.根据权利要求7所述一种485隔离耐高压保护电路，其特征在于：所述高频骚扰抑制电路包括第一磁珠和第二磁珠，第一磁珠的一端连接防雷管的2脚，第一磁珠的另一端接至接线端子的1脚，第二磁珠的一端连接防雷管的3脚，第二磁珠的另一端接至接线端子的2脚。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述一种485隔离耐高压保护电路，其特征在于：所述隔离电源模块电路包括电源模块、第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管、第一～第四电容，所述电源模块采用DY05S05-1W芯片，第一电容和第四电容为有极性电容；第三电容与第四电容并联，第四电容的正极连接VCC_5V，第四电容的负极接地，第二瞬态抑制抑制二极管的阴极连接第四电容的正极，第二瞬态抑制二极管的阳极接地，电源模块的1脚连接第二瞬态抑制二极管的阴极，电源模块的2脚接地，第一电容与第二电容并联，第一电容的正极连接供电端485_5V，第一电容的负极接地，第一瞬态抑制二极管的阴极连接第一电容的正极，第一瞬态抑制二极管的阳极接地，电源模块的6脚连接第一电容的正极，电源模块的4脚接地。
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