CN202713356U

CN202713356U - 可实现过压和过流保护的接口电路及电子设备

Info

Publication number: CN202713356U
Application number: CN 201220235941
Authority: CN
Inventors: 马凌; 曾利伟; 赵彦伟
Original assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Current assignee: New H3C Technologies Co Ltd
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2022-05-21

Abstract

本实用新型提供了一种可实现过压和过流保护的接口电路及电子设备。在本实用新型中，接口电路包括接口芯片和连接器；其中，接口芯片与连接器的信号端之间通过信号线相连，连接器的地端通过地线接地；并且，信号线通过过压保护器件接地；以及，信号线和地线中均串联有过流保护器件。因此，本实用新型提供的接口电路能够利用连接在信号线与地之间的过压保护器件实现过压保护，还能够利用串联在信号线和地线中的过流保护器件实现过流保护。而且，对于例如RS232等具有接地属性、且需要两端地电位连接的接口来说，由于在信号线和地线中均串联有过流保护器件，因而能够对漏电现象进行有效防护。本实用新型提供的电子设备包括该接口电路。

Description

可实现过压和过流保护的接口电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及接口防护技术，特别涉及可实现过压和过流保护的接口电路及电子设备。

背景技术

RS232接口常用于例如网络通信设备、用户终端设备等各种电子设备中。为了提高RS232接口的可靠性，现有技术通常会在RS232接口电路中设置例如TVS（Transient Voltage Suppressor，瞬态电压抑制器）、或MLV（Multilayer Varistor，压敏电阻）等过压保护器件，用以实现对RS232接口电路的接口电路。

图1为现有技术中可实现过压保护的一种接口电路的结构图。如图1所示，以过压保护器件选用TVS为例，现有技术中RS232接口的一种接口电路包括RS232接口芯片和相应的连接器。

为了实现基本的接口功能，连接器的地端GND通过地线接地；RS232接口芯片的信号端Tout通过信号线Tx与连接器的信号端Tx相连、RS232接口芯片的信号端Rin通过信号线Rx与连接器的信号端Rx相连。

可选地，信号线Tx和Rx中还分别串联有电阻R作为串阻，以及，信号线Tx和Rx中还分别串联有磁珠B、并分别通过电容C接地，以利用磁珠B和电容C构成信号线Tx和Rx的滤波电路。

此外，为了实现过压保护，信号线Tx和Rx还分别通过TVS接地。

基于在RS232接口的接口电路中所设置的TVS，即可实现对RS232接口的过压保护，从而满足对RS232接口的ESD（Electro-Static Discharge，静电）保护以及一定量级的浪涌（Surge）保护的要求。

但是，现有RS232接口的接口电路中实现了过压保护，而没有实现过流保护，因此，对于RS232接口常发生的漏电现象无法有效防护。

具体说，漏电通常都出现在RS232接口的地线所连接的地平面，那么，对于通过线缆对接的两个RS232接口来说，当其中一个RS232接口的地平面出现漏电时，该RS232接口的地电位就会与对端RS232接口不等、并高于对端RS232接口；这种情况下，若将地电位不等的两个RS232接口对接，则地电位相对高的RS232接口的地线就会通过线缆向地电位相对低的对端RS232接口的地线泄放漏电电流，并导致对端RS232接口的地线的电流增大。

尤其是当漏电电流较大时，不但有可能导致地电位相对低的对端RS232接口的地线烧毁，而且，由于RS232接口的两条信号线Tx和Rx均是以地线的电位为参考，因此，还有可能将漏电电流引入至信号线Tx和Rx；进一步地，若信号线Tx和Rx引入了漏电电流，则有可能导致连接信号线Tx和Rx的其他器件损坏甚至烧毁。

例如，网络通信设备（如交换机）采用RS232接口作为其配置端口，相应地，用户终端设备（如笔记本电脑）的RS232接口通过线缆连接在网络通信设备的配置端口。若用户终端设备采用浮地设计、或者接地不规范、或绝缘等级较低，则会在用户终端设备的地平面出现漏电、并导致用户终端设备的地电位高于网络通信设备。因此，在将用户终端设备的RS232接口与网络通信设备的RS232接口对接时，用户终端设备的RS232接口的地线就会通过线缆向网络通信设备的RS232接口的地线泄放漏电电流，从而导致原本正常接地的网络通信设备的RS232接口损坏、甚至烧毁。

当然，除了RS232之外，例如RS485、RS422等具有地属性且需要两端地属性电位连接的其他接口也存在类似的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种可实现过压和过流保护的接口电路及电子设备。

本实用新型提供的一种可实现过压和过流保护的接口电路，包括接口芯片和连接器；其中，所述接口芯片与所述连接器的信号端之间通过信号线相连，所述连接器的地端通过地线接地；并且，所述信号线通过过压保护器件接地；所述信号线和所述地线中均串联有过流保护器件。

所述接口芯片为具有接地属性且需要两端地电位连接的接口芯片。

所述具有接地属性且需要两端地电位连接的接口芯片为RS232芯片、或RS485芯片、或RS422芯片。

所述过流保护器件为可在电流达到预设电流阈值后变为高阻抗状态的器件。

所述可在电流达到预设电流阈值后变为高阻抗状态的器件为瞬态闭锁单元TBU。

所述过压保护器件为可在两端电压达到预设电压阈值后实现两端电压钳位的器件。

所述可在两端电压达到预设电压阈值后实现两端电压钳位的器件为瞬态电压抑制二极管TVS。

所述信号线进一步通过电容接地。

本实用新型提供的一种电子设备，包括如上所述的接口电路。

如上可见，在本实用新型中，接口电路能够利用连接在信号线与地之间的过压保护器件实现过压保护，还能够利用串联在信号线和地线中的过流保护器件实现过流保护。

而且，对于例如RS232等具有接地属性且需要两端地电位连接的接口来说，由于在信号线和地线中均串联有过流保护器件，因而能够对漏电现象进行有效防护。

此外，过流保护器件可以选用例如TBU等可在电流达到预设电流阈值后变为高阻抗状态的器件，过压保护器件可以选用例如TVS等可在两端电压达到预设电压阈值后实现两端电压钳位的器件。

当过流保护器件选用TBU、过压保护器件选用TVS时，由于TBU具有较强的限流能力和较快的响应速度，因而能够在一定程度上限制信号线上产生的电压峰值，从而就能够允许选用体积较小的低峰值功率的TVS，进而能够满足整个电路小型化和表贴化的需求，以助于减小接口电路在PCB板占用的面积。

附图说明

图1为现有技术中可实现过压保护的一种接口电路的结构图；

图2为本实用新型实施例中可实现过压和过流保护的一种接口电路的结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

在本实施例中，接口电路仍利用连接在信号线与地之间的过压保护器件实现过压保护。

而且，本实施例为了实现接口电路的过流保护，还进行了如下改进：

1、考虑到地线是首先传递漏电电流的介质，因此，保护地线不会由于漏电电流而被烧毁是过流保护的基础，为此，本实施例将过流保护器件串联在连接器的接地端与地之间的地线中；

2、在保护地线不会被烧毁的基础上，防止因地线的高电位通过寄生路径或间隙放电而将漏电电流引入信号线是过流保护的关键，为此，本实施例还将过流保护器件串联在接口芯片与连接器的信号端之间的信号线中。

这样，对于例如RS232等具有地属性且需要两端地属性电位连接的接口来说，由于在信号线和地线中均串联有过流保护器件，因而能够对漏电现象进行有效防护。

具体说：

首先，对于需要通过线缆对接的两个接口来说，当其中一个接口的地平面出现漏电时，该接口的地电位就会与对端接口不等、并高于对端接口；

然后，在将两端接口对接时，地电位相对高的接口的地线就会通过线缆向地电位相对低的对端接口的地线泄放漏电电流，并导致地电位相对低的对端接口的地线的电流增大；

最后，在泄放漏电电流的过程中，由于地线中串联有过流保护器件，因而首先能够避免地线被烧毁；而且，地线中串联的过流保护器件也能够有效防止在地线产生过高的电位，以避免地线的高电位通过寄生路径或间隙放电而将漏电电流引入信号线；即便仍有漏电电流被引入信号线，则由于信号线中也串联有过路保护器件，因此，能够有效防止连接信号线的其他器件损坏及烧毁。

下面，以RS232接口为例，并选用TBU（Transient Blocking Unit，瞬态闭锁单元）作为过流保护器件、选用TVS作为过压保护器件，对本实施例中的接口电路进行详细说明。

图2为本实用新型实施例中可实现过压和过流保护的一种接口电路的结构图。如图2所示，本实施例中的接口电路包括RS232接口芯片和相应的连接器。

为了实现基本的接口功能，连接器的地端GND通过地线接地；RS232接口芯片的信号端Tout通过信号线Tx与连接器的信号端Tx相连、RS232接口芯片的信号端Rin通过信号线Rx与连接器的信号端Rx相连；并且，两条信号线Tx和Rx共享一条地线、并以地线的电位为参考。

为了实现过压保护，信号线Tx和Rx分别通过一TVS接地。

为了实现过流保护，信号线Tx和Rx中分别串联一TBU，并且，连接器的接地端GND与地之间的地线中也串联有一TBU。

如上可见，本实施例中的接口电路能够利用连接在信号线Tx和Rx与地之间的TVS实现过压保护，还能够利用串联在信号线Tx和Rx以及地线中的TBU实现过流保护。从而，对于RS232接口来说，由于在信号线Tx和Rx以及地线中均串联有TBU，因而能够对漏电现象进行有效防护。

另外：

由于TBU的内阻可用作信号线Tx和Rx的串阻，因此，信号线Tx和Rx中就无需再串联电阻R；

并且，当信号线Tx和Rx分别通过电容C接地时，信号线Tx和Rx中串联的TBU的内阻即可与电容C构成信号线Tx和Rx的滤波电路，因此，信号线Tx和Rx中就无需再串联磁珠B。

这样，能够减少接口电路中的器件数量、并减小接口电路在PCB中占用的面积。

另需要说明的是，本实施例以过流保护器件选用TBU、过压保护器件选用TVS为例，是因为TBU和TVS的组合能够满足整个电路小型化和表贴化的需求，以助于减小接口电路在PCB板的占用面积。

具体说，由于TBU具有较强的限流能力和较快的响应速度，因而能够在一定程度上限制信号线Tx和Rx上产生的电压峰值，从而就能够允许选用体积较小的低峰值功率的TVS，进而就能够满足整个电路小型化和表贴化的需求。

在实际选型时，可以根据器件小型化和表贴化的具体需求，任意搭配TBU和TVS的型号，本文不再一一列举。另外，选取的TBU的触发电流不宜过高、保护电压不宜过低，这样避免TVS的过压防护能力受限。

当然，若不考虑器件小型化和表贴化的需求，过流保护器件可以选用任意一种可在电流达到预设电流阈值后变为高阻抗状态的器件替换TBU，例如金膜电阻、或PTC（Positive Temperature Coefficient，正温度系数热敏电阻）等；过压保护器件可以选用任意一种可在两端电压达到预设电压阈值后实现两端电压钳位的器件替换TVS，例如MLV。

以上仅仅是以RS232接口为例进行的说明，对于例如RS485、RS422等具有地属性且需要两端地属性电位连接的其他接口来说，相应的接口电路也可以采用同样的结构，只需要调整信号线定义即可。

除了上述接口电路之外，本实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包含上述的接口电路。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims

1.一种可实现过压和过流保护的接口电路，包括接口芯片和连接器；其中，所述接口芯片与所述连接器的信号端之间通过信号线相连，所述连接器的地端通过地线接地；并且，所述信号线通过过压保护器件接地；

其特征在于，所述信号线和所述地线中均串联有过流保护器件。

2.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述接口芯片为具有接地属性且需要两端地电位连接的接口芯片。

3.根据权利要求2所述的接口电路，其特征在于，所述具有接地属性且需要两端地电位连接的接口芯片为RS232芯片、或RS485芯片、或RS422芯片。

4.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述过流保护器件为可在电流达到预设电流阈值后变为高阻抗状态的器件。

5.根据权利要求4所述的接口电路，其特征在于，所述可在电流达到预设电流阈值后变为高阻抗状态的器件为瞬态闭锁单元TBU。

6.根据权利要求5所述的接口电路，其特征在于，所述过压保护器件为可在两端电压达到预设电压阈值后实现两端电压钳位的器件。

7.根据权利要求6所述的接口电路，其特征在于，所述可在两端电压达到预设电压阈值后实现两端电压钳位的器件为瞬态电压抑制二极管TVS。

8.根据权利要求5所述的接口电路，其特征在于，所述信号线进一步通过电容接地。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至8中任意一项所述的接口电路。