CN106849048A - 一种适用于rs‑485传输线的防雷保护装置 - Google Patents

一种适用于rs‑485传输线的防雷保护装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于RS‑485传输线的防雷保护装置，所述一级防雷电路采用气体放电管GDT实现，所述二级防雷电路中第一电感器L1和第一热敏电阻PPTC1串联后连接在RS‑485总线的A接线上，第二电感器L2和第二热敏电阻PPTC2串联后连接在RS‑485总线的B接线上；所述三级防雷电路中第一瞬态抑制二极管TVS1跨接在RS‑485总线的A接线端与B接线端之间，第二瞬态抑制二极管TVS2和第三瞬态抑制二极管TVS3串联后跨接在RS‑485总线的A接线端与B接线端之间。本发明在抑制雷电袭击过程中,雷电保护元器件自身完好无损，具有很强的抗电磁干扰能力，且对雷电袭击具有足够快的响应时间。

Description

一种适用于RS-485传输线的防雷保护装置
技术领域
本发明属于防雷保护技术领域，具体涉及一种适用于RS-485传输线的防雷保护装置。
背景技术
智能电表等系统已经广泛地应用到工业和生活的领域。在电表中使用自动抄表技术通过通信端口读取数据，而且大部分情况采用远程读数方式，远程读数方式对于电表应用来说既安全又节省时间和金钱。实现该技术的关键是确保通信线路安全可靠。由于RS-485电路具有长距离传输、高信号噪声抑制、控制方便、成本低等优点，使多点连接成为可能，因此，RS-485成为智能电表的标准通信接口。但RS-485传输线通常暴露于户外，因此极易因为雷击等原因引入过电压。而RS-485收发器工作电压较低，一般在5V左右，其本身耐压也非常低，在-7V～+12V之间，一旦过压引入，就会击穿损坏；在有强烈的浪涌能量出现时，甚至可以看到收发器爆裂，线路板焦糊的现象。
中华人民共和国国家知识产权局公开了一种通讯线防雷器，公开号为：CN203707770U，公布日为：2014.07.09，该通讯线防雷器设有一级和二级两级防雷电路，一级防雷电路采用TED485防雷管实现，二级防雷电路采用TVS防雷管实现，其中，FL为TED485防雷管,TS为TVS防雷管，其连接关系是：TED485防雷管FL1、TED485防雷管FL2、TVS防雷管TS1及TVS防雷管TS3的正极相接并接地，TED485防雷管FL1、TVS防雷管TS1负极与TVS防雷管TS2的正极相接为485A接线端，TVS防雷管TS2、TVS防雷管TS3及TED485防雷管FL2的负极相接为485B接线端；该专利采用并联接入RS-485总线方式，只需将防雷模块接在RS-485端子上即可，不影响集中抄表终端通讯和带负载的能力，保证终端在雷雨季节安全稳定运行，但是，该专利在响应速度上有待提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种适用于RS-485传输线的防雷保护装置，包括一级防雷电路、二级防雷电路以及三级防雷电路,当发生雷击时，感应过电压由RS-485总线的两端引入，气体放电管GDT作为一级防雷电路，雷电过电压被大大削弱至百伏，热敏电阻PPTC和电感器L作为二级防雷电路，在微秒(μs)级别内响应，对浪涌电流进行进一步的抑制；然后经过由瞬态抑制二极管组成的三级防雷电路，在皮秒(ps)级别内进行响应，并将电压箝制在8V左右，从而实现对后端电路的保护；而且，第一瞬态抑制二极管TVS1跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间，第二瞬态抑制二极管TVS2和第三瞬态抑制二极管TVS3串联后跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间，实现差模保护，第二瞬态抑制二极管TVS2与第三瞬态抑制二极管TVS3的连接端通过导线接地，实现共模保护，具有很强的抗电磁干扰能力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种适用于RS-485传输线的防雷保护装置，包括一级防雷电路、二级防雷电路以及三级防雷电路，所述一级防雷电路采用气体放电管GDT实现，气体放电管GDT跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间，所述二级防雷电路包括第一热敏电阻PPTC1、第二热敏电阻PPTC2、第一电感器L1、第二电感器L2，所述第一电感器L1和第一热敏电阻PPTC1串联后连接在RS-485总线的A接线上，第二电感器L2和第二热敏电阻PPTC2串联后连接在RS-485总线的B接线上；所述三级防雷电路包括第一瞬态抑制二极管TVS1、第二瞬态抑制二极管TVS2、第三瞬态抑制二极管TVS3，第一瞬态抑制二极管TVS1跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间，第二瞬态抑制二极管TVS2和第三瞬态抑制二极管TVS3串联后跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间，且第二瞬态抑制二极管TVS2与第三瞬态抑制二极管TVS3的连接端通过导线接地。
优选地，所述气体放电管GDT为三级陶瓷气体放电管，其型号为3R070TA-6。
优选地，所述第一热敏电阻PPTC1和第二热敏电阻PPTC2均为高分子正温热敏电阻，其型号为KRG060。
优选地，所述第一瞬态抑制二极管TVS1、第二瞬态抑制二极管TVS2、第三瞬态抑制二极管TVS2均为双极性瞬态抑制二极管，其型号为SMDJ36CA。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明包括一级防雷电路、二级防雷电路以及三级防雷电路,当发生雷电袭击时，感应过电压由RS-485总线的两端引入，气体放电管GDT作为一级防雷电路，雷电袭击的过电压被大大削弱至百伏，热敏电阻PPTC在微秒(μs)级别内响应，与电感器同时作用，进一步抑制浪涌电流；然后经过由瞬态抑制二极管TVS组成的三级防雷电路，在皮秒(ps)级别内进行响应，并将电压箝制在8V左右，从而实现对后端电路的保护；在抑制雷电袭击过程中,雷电保护元器件自身完好无损，而且对雷电袭击具有足够快的响应时间；而且，第一瞬态抑制二极管TVS1跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间，第二瞬态抑制二极管TVS2和第三瞬态抑制二极管TVS3串联后跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间，实现差模保护，第二瞬态抑制二极管TVS2与第三瞬态抑制二极管TVS3的连接端通过导线接地，实现共模保护，具有很强的抗电磁干扰能力。
附图说明
图1是本发明的系统框图。
图2是本发明的整体电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
根据附图1和附图2所示，一种适用于RS-485传输线的防雷保护装置，包括一级防雷电路、二级防雷电路以及三级防雷电路，所述一级防雷电路采用气体放电管GDT实现，二级防雷电路采用热敏电阻PPTC实现，三级防雷电路采用瞬态抑制二极管TVS实现。
本实施例中，气体放电管GDT选用型号为3R070TA-6是三级陶瓷气体放电管，气体放电管GDT跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间，当发生雷电袭击时，感应过电压由RS-485总线的两端引入，经过气体放电管GDT，过电压被大大削弱至百伏。
热敏电阻PPTC选用型号为KRG060的高分子正温热敏电阻，第一热敏电阻PPTC1通过与第一电感器L1串联后连接在RS-485总线的A接线上，第二热敏电阻PPTC2通过UI第二电感器L2串联后连接在RS-485总线的B接线上；二级防雷电路能够在微秒(μs)级别内进行响应，对被气体放电管GDT削弱的浪涌电压进一步抑制。
瞬态抑制二极管TVS选用型号为SMDJ36CA的双极性瞬态抑制二极管，第一瞬态抑制二极管TVS1跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间，第二瞬态抑制二极管TVS2和第三瞬态抑制二极管TVS3串联后跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间，实现差模保护，第二瞬态抑制二极管TVS2与第三瞬态抑制二极管TVS3的连接端通过导线接地，实现共模保护，具有很强的抗电磁干扰能力；三级防雷电路在皮秒(ps)级别内进行响应，将过电压箝制在8V左右，从而实现对后端电路的保护；在抑制雷电袭击过程中,雷电保护元器件自身完好无损，而且对雷电袭击具有足够快的响应时间。
本发明元器件少、结构简单、成本低，抗电磁干扰能力强，对雷电袭击具有快速的响应速度，确保采用RS-485总线的通信设备在雷雨季节安全稳定运行。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种适用于RS-485传输线的防雷保护装置，包括一级防雷电路、二级防雷电路以及三级防雷电路，所述一级防雷电路采用气体放电管(GDT)实现，气体放电管(GDT)跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间，其特征在于：所述二级防雷电路包括第一热敏电阻(PPTC1)、第二热敏电阻(PPTC2)、第一电感器(L1)、第二电感器(L2)，所述第一电感器(L1)和第一热敏电阻(PPTC1)串联后连接在RS-485总线的A接线上，第二电感器(L2)和第二热敏电阻(PPTC2)串联后连接在RS-485总线的B接线上；所述三级防雷电路包括第一瞬态抑制二极管(TVS1)、第二瞬态抑制二极管(TVS2)、第三瞬态抑制二极管(TVS3)，第一瞬态抑制二极管(TVS1)跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间，第二瞬态抑制二极管(TVS2)和第三瞬态抑制二极管(TVS3)串联后跨接在RS-485总线的A接线端与B接线端之间，且第二瞬态抑制二极管(TVS2)与第三瞬态抑制二极管(TVS3)的连接端通过导线接地。
2.根据权利要求1所述的一种适用于RS-485传输线的防雷保护装置，其特征在于：所述气体放电管(GDT)为三级陶瓷气体放电管，其型号为3R070TA-6。
3.根据权利要求1所述的一种适用于RS-485传输线的防雷保护装置，其特征在于：所述第一热敏电阻(PPTC1)和第二热敏电阻(PPTC2)均为高分子正温热敏电阻，其型号为KRG060。
4.根据权利要求1所述的一种适用于RS-485传输线的防雷保护装置，其特征在于：所述第一瞬态抑制二极管(TVS1)、第二瞬态抑制二极管(TVS2)、第三瞬态抑制二极管(TVS2)均为双极性瞬态抑制二极管，其型号为SMDJ36CA。
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