CN201556940U - 一种rs-232接口防护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种RS-232接口防护电路，其中所述RS-232接口防护电路的地线以及各信号线上分别串联有正温度系数PTC电阻；且所述RS-232接口防护电路的各信号线分别通过一瞬态电压抑制器TVS接地。通过使用本实用新型，可以避免浮地设备漏电情况下通过RS-232接口对通信设备的损伤，提高了产品的可靠性。

Description

一种RS-232接口防护电路

技术领域

本实用新型涉及通讯领域，尤其涉及一种RS-232接口防护电路。

背景技术

RS-232接口是常见的通信接口，例如在数据通信设备中常被用来作为配置管理用的Console接口，即为采用了RS-232标准的通信接口。RS-232接口采用非平衡接口，所有信号线均共享一个公用的地线，以地线为参照电平进行数据传输。另外，此接地线也提供了漏电情况下电流泄放的路径。

在终端设备的使用环境中，终端设备多采用浮地设计，再加上设备使用环境的接地条件受到客观限制、或者接地不规范、以及设备电源绝缘等级不够等因素，可能会导致终端设备出现较强漏电。强漏电相当于交流电直接引入通信设备。当出现强漏电时，若终端通信设备和用户终端设备通过RS-232接口相连，则强漏电就会通过RS-232接口的地线进入终端通信设备，造成终端通信设备的RS-232接口损伤。

Console接口作为配置和管理接口，没有很高的防护要求。所以业界常见的Console接口并没有采取防护设计。但为了解决上述RS-232接口损伤的问题，现有技术中提供了一些防漏电设计方案，以有效避免漏电对RS-232接口的损伤。

例如，现有技术中提出了一种Console接口中的防护方法。如图1所示，在Console接口中增加了TVS(Transient Voltage Suppressor，瞬态电压抑制器)管对信号线进行过压保护，同时在信号线上还串联了电阻以做限流。

以上设计对于ESD(Electro-Static Discharge，静电放电)及低等级的Surge(浪涌)可以做有效防护，可以提高Console接口的可靠性，但仅限于对过电压的防护。而强漏电情况则是同时伴有过电压和过电流，以上设计对强漏电情况无能为力。

另一个可以有效规避漏电风险的方案是采用隔离式接口芯片，及利用集成了变压器或光耦等器件的接口器件实现Console口局部电路和单板电路的隔离，从而切断漏电泄放路径，实现漏电保护作用，其保护效果较好，隔离前后级的绝缘电压较高。但其存在的问题在于，单板上Console口电路需要与其他区域保证足够的电气绝缘间距；且实现成本较高，需要配备具有隔离能力的DC-DC电源。

实用新型内容

本实用新型提供一种RS-232接口防护电路，用于避免漏电情况下通过RS-232接口对通信设备的损伤。

本实用新型提供了一种RS-232接口防护电路，包括：

所述RS-232接口防护电路的地线以及各信号线上分别串联有正温度系数PTC电阻；且所述RS-232接口防护电路的各信号线分别通过一瞬态电压抑制器TVS接地。

其中，所述PTC电阻为具有高耐电压的PTC电阻。

其中，所述TVS为具有高通流量的TVS。

其中，所述RS-232接口中连接地线的接点与地线上串联的PTC电阻之间的地线，和相邻信号线之间的间距在1.6毫米以上。

其中，所述RS-232接口防护电路位于放置有RS-232接口的单板上，或位于一单独设置的转接头上。

其中，所述转接头一端为连接器，与串口电缆连接；另一端为连接头，与外部设备的RS-232接口连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

通过使用本实用新型提供的RS-232接口防护电路，可以避免浮地设备漏电情况下通过RS-232接口对通信设备的损伤，提高了产品的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中提供的一种RS-232接口防护电路的示意图；

图2是本实用新型中提供的RS-232接口防护电路的示意图；

图3是本实用新型中提供的转接头的示意图；

图4是本实用新型中提供的转接头中的RS-232接口防护电路的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种RS-232接口防护电路，该RS-232接口防护电路的地线以及各信号线上分别串联有PTC电阻；且RS-232接口防护电路的各信号线分别通过一瞬态电压抑制器TVS接地。通过在接口防护电路的地线及各信号线上均串接PTC，使PTC在漏电泻放时电阻急剧增大，实现过流保护，可以切断漏电时从地线泻放的路径，并避免漏电流从地线串入信号线。另外，通过TVS管实现了对信号线的过压保护。

为了更好的理解本实用新型提供的RS-232接口防护电路的具体用途，以下首先以现有技术中的Console接口为例说明现有技术中电路结构存在的问题。

现有技术中发生漏电时，ESD和Surge电压能量较小，且能量都是从信号线引入，并从地线泄放。因为能量持续时间很短且较小，不会对地线造成任何损伤。而强漏电则不同，其持续时间比ESD和Surge都大的多，能量也更强，漏电直接流经地线会出现较大的电流并对地线造成损伤，出现Console接口串口电缆的地线烧毁开路，或者Console接口的接地针被熔断等情况。强漏电对Console口造成的损伤分两个过程：

第一步，漏电往往是先引入Console接口的地线GND，将串口地线所经路径烧毁开路；

第二步，地线烧开路后，因为漏电设备和被烧毁设备还通过串口信号线连接，此时漏电能量将通过Console接口信号线泄放，从而烧毁Console接口的接口器件，如过压保护器件、电阻以及接口芯片等。

因此，当具有大电流、大能量的漏电发生时，先烧毁Console接口的地线所在路径、进而烧毁Console接口信号线上的器件，是强漏电有别于ESD和Surge对Console接口危害的显著特点。

常规的接口防护都是针对信号线做过压保护，而对Console接口的漏电机理和常规的接口损伤过程和机理有很大区别。保护Console接口地线不被过电流烧毁是漏电保护的基础，也是防护方案的关键所在，也是与常见防护方案根本差别的地方。因此，Console接口的漏电保护必须要在地线和信号线上同时做过流保护，缺一不可。

基于上述分析，本实用新型中提出了采用PTC和TVS相结合的电路实现Console接口漏电保护的电路结构。

本实用新型的一个应用场景中，电路结构示意图如图2所示，接口上使用了两根信号线(分别与接口的A6和A3连接)和一根地线(和接口的A5连接)。

接口中的各信号线中均串联有PTC电阻(图2中所示的R3和R4)，且各信号线分别通过一TVS接地；另外，接口的地线中同样串联有PTC电阻(图2中所示的R5)。该结构中，由PTC的特性可知，PTC在漏电泻放时电阻会急剧增大，从而可以切断漏电时从地线泻放的路径，实现过流保护并避免漏电流从地线串入信号线。利用本实用新型提供的Console接口结构，可以实现对漏电电压达交流250V的保护，可以满足通常设备应用现场的防漏电要求。

其中，对于图2所示的电路结构，器件选型的参考方式如下：对于PTC器件，需要选用耐电压较高的类型，例如PTC可选取固派的TXP-35，可承受250V电压冲击。另外对于TVS管，需要选用通流量足够大的类型，否则TVS管所承受能量较大，会烧毁TVS管。例如TVS管可以选用Rectron的TFMBJ13CA。

另外在电路的布局上，对于Console接口上连接地线GND的接点A5，其在接地之前也串有一个PTC，对于A5与地线上串联的PTC电阻之间的地线，应当与其他信号线(对于图2所示的结构，即与和A3、A6连接的信号线)之间保持1.6mm以上的间距，保证足够的电气绝缘间距。

该防漏电方案既可以应用于图2所示的单板接口外，也可以集成在一个转接头内部。

本实用新型的一个应用场景中，转接头的结构示意图如图3所示，转换接头一端为连接器10，可以通过串口电缆和PC或笔记本的串口相连，另一端为连接头20，可以和数据通信设备的Console接口相接。连接器10的密封盒体结构内集成有PTC和TVS管，其接口防护电路的结构如图4所示：连接器的地线以及各信号线上分别串联有PTC电阻(图4中所示的R3、R4和R5)；且各信号线分别通过一TVS接地。

另外需要说明的是，以上附图中所示的电路仅表示电路原理示意，并不表示实际的器件选型。

本实用新型提供的RS-232接口防护电路中，可以避免浮地设备漏电情况下通过RS-232接口对接地通信设备相关接口的损伤，避免财产损失，提高了产品的可靠性，相比现有技术中隔离式方案的成本较低。另外，提供了转换接头的实现方式，配置灵活，可以解决已有产品RS-232接口防漏电的需要。最后，所涉及的器件均为无源器件，不需要外接电源，使用方便。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的单元或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

Claims (6)

1.一种RS-232接口防护电路，其特征在于：

所述RS-232接口防护电路的地线以及各信号线上分别串联有正温度系数PTC电阻；且所述RS-232接口防护电路的各信号线分别通过一瞬态电压抑制器TVS接地。

2.如权利要求1所述的RS-232接口防护电路，其特征在于，所述PTC电阻为具有高耐电压的PTC电阻。

3.如权利要求1所述的RS-232接口防护电路，其特征在于，所述TVS为具有高通流量的TVS。

4.如权利要求1所述的RS-232接口防护电路，其特征在于，所述RS-232接口中连接地线的接点与地线上串联的PTC电阻之间的地线，和相邻信号线之间的间距在1.6毫米以上。

5.如权利要求1至4中任一项所述的RS-232接口防护电路，其特征在于，所述RS-232接口防护电路位于放置有RS-232接口的单板上，或位于一单独设置的转接头上。

6.如权利要求5所述的RS-232接口防护电路，其特征在于，所述转接头一端为连接器，与串口电缆连接；另一端为连接头，与外部设备的RS-232接口连接。

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