CN209435208U - Arm主板接口emc保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种ARM主板接口EMC保护电路，包括RS485芯片，还包括雷电防护电路及过压防护电路，所述雷电防护电路与过压防护电路电连接，所述过流防护电路与所述RS485芯片电连接，所述雷电防护电路两端与所述RS485芯片A端6脚、B端7脚分别电连接。采用本电路实现RS‑485的信号保护，有效提高了通信信号传输的稳定性以及可靠性。

Description

ARM主板接口EMC保护电路

技术领域

本实用新型属于电子电路的技术领域，具体涉及一种ARM主板接口EMC保护电路。

背景技术

ARM主板,是一种ARM嵌入式微控制器组成的系统，可嵌入到任何微型或小型仪器设备中，因此，嵌入式系统在工控领域的应用已越来越受到重视，随着嵌入式系统的发展，出现了很多新模式、新方法，平望科技突破传统观念，基于ARM嵌入式优秀平台，推出多款工业架构嵌入式主板，嵌入式主板一般理解为嵌入在设备里面做控制、数据处理使用的CPU板，也就是设备的“大脑”，嵌入式到设备里面，就会对主板的体积以及功耗(如主板散热等)有比较严格的要求，因此一般的嵌入式主板会具备尺寸小、高集成度、低功耗等特性。在各种应用领域，尤其在电磁干扰严重的应用领域中，ARM主板通常会出现接口通信受到干扰问题，影响其正常通信效果。电磁兼容性EMC(Electro Magnetic Compatibility)，是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力)，因此，在符合规定EMC等级下，使得设备能承受电磁干扰的同时，对其自身运行的系统性能和正常通信又不受影响是非常重要的。

而在arm主板中的接口应用中，RS-485接口芯片广泛应用于工业控制、仪器、多媒体网路、机电一体化产品等诸多领域，而且与RS-485接口相配的各种功能芯片种类也在不断增加，也就会不断面临如何选择这个问题，即：RS-485接口在不同的使用场合中，对芯片的要求和使用方法都有所不同，而受到某些功能芯片自身的固有特性限定，通信过程中有些故障可能都需要在软件和硬件上作出相应的调整。

现有的RS485通信网络中一般采用的是主从通信的方式，通过一个主机带多个从机。目前大多数情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将接口的“A”、“B”端连接起来，而这种连接方式未考虑实际情况，忽略了信号的可靠性，虽然在很多场合中能够符合应用需求，但留下了很多的隐患，具体来说：

RS-485接口是采用半双工差分方式传输信号的，并不需要像其他接口信号一样需要参考点检测，系统只需检测“A”和“B”之间的电位差就可以了，但实际收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7到+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作；但当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口，另外不同环境中，对信号的影响程度是不确定的，严重的话不仅会影响信号的稳定性，甚至会给整个系统带来破坏性。

因此，需要对接口的稳定性问题作出改进性研究，提高接口电路使用的可靠性及安全性。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，提供一种ARM主板接口EMC保护电路，有效保证了通信信号传输的稳定性以及可靠性。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种ARM主板接口EMC保护电路，包括RS485芯片，其特征在于，还包括雷电防护电路及过压防护电路，所述雷电防护电路与过压防护电路电连接，所述雷电防护电路与所述RS485芯片电连接，所述雷电防护电路两端与所述RS485芯片A端6脚、B端7脚分别电连接。

进一步的，所述雷电防护电路包括一气体放电管D4，所述气体放电管D4的两端与所述RS485芯片的A端6脚、B端7脚分别电连接，所述气体放电管D4的第三端接地。

进一步的，所述过压防护电路包括第一ESD保护器件，所述第一ESD保护器件设于所述雷电防护电路、大地之间。

更进一步的，所述过压防护电路还包括第二ESD保护器件，所述第二ESD保护器件接在所述RS485芯片A端6脚、B端7脚之间。由于RS-485电路是共模信号，本设计通过在在“A”和“B”之间加ESD器件,也优化了传统电路中的共模压降导致的不可靠性，提高了整个电路的稳定性。

进一步的，还包括过流防护电路，所述RS485芯片、过流防护电路、雷电防护电路依次电连接。

更进一步的，所述过流防护电路包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1两端分别电连接RS485芯片的B端7脚、雷电防护电路一端，所述电阻R2两端分别电连接RS485芯片的A端6脚、雷电防护电路另一端。

更进一步，所述电阻R1或电阻R2采用热敏电阻。电阻R1或电阻R2可以采用常规普通电阻，也可以采用热敏电阻。

进一步的，所述RS485芯片A端6脚、B端7脚之间还接一电阻R4。由于RS-485采用的是主从通信方式，可以一个主机带多个从机，通过电阻R4的设计是用来避免阻抗匹配带来的不良影响。

进一步的，所述RS485芯片的接收器输出端RO 1脚接一光耦U2。

进一步的，RS485芯片的驱动器输入端DI 4脚接一光耦U3。

本实用新型与现有技术相比，有益效果是：

(1)通过多个保护电路设置，提高了RS-485的通信链路稳定性；

(2)雷电防护电路设置，避免了整个RS-485接口电路受到外部环境中的雷电影响，避免了被雷电击中而造成电路电压变化造成的电路及元器件的损坏；

(3)过流防护电路设置，利用电阻进行电流消耗，避免传输差分信号的A、B两线电流过大带来损坏，保证了整个电路网络正常工作；

(4)通过ESD保护器件的设置，进行过压保护，电源隔离使得电源和地部分相对于其他的模块是处于完全隔离状态，减少因为外接环境导致的瞬间过压过流带来的损失；

(5)光耦的设置实现输入、输出的有效隔离，输出和输入之间绝缘，避免因为RS-485通讯导致CPU使用寿命的降低；

(6)提高了整个电路的抗干扰能力，进而保证了稳定性及可靠性。

附图说明

图1是一种ARM主板接口EMC保护电路的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述说明，使得方案更加清楚、明白。

本实施例公开了一种ARM主板接口EMC保护电路，EMC电路主要包括了三大防护模块，具体为：

一、雷电防护电路，对RS-485的A、B两线通信链接进行防雷保护；

二、过流防护电路，对RS-485的A、B两线通信链接电流过大进行控制防护；

三、过压防护电路，对RS-485的A、B两线通信链接电压过大进行控制防护；

其中，RS-485接口的EMC电路的RS485芯片、过流防护电路、雷电防护电路依次电连接，雷电防护电路与过压防护电路电连接。

如图1所示，作为本实施例的一种优选实施方式，考虑到接口线路的线路连接便捷性，雷电防护电路选用单一的元器件，如图中所示的气体放电管D4,气体放电管D4的其中2个引脚与接口“A”和“B”端连接，也就是通过2根引线与所述RS485芯片A端6脚、B端7脚分别电连接，气体放电管D4的另一引脚接地。

作为本实施例中过压防护电路的一种优选实施方式，可以采用ESD保护器件，具体的，就是在接口“A”、“B”两者与大地之间通过一个第一ESD保护器件连接。为了提高保护效果，还可以并且在“A”和“B”两端之间也设置一个第二ESD保护器件，通过两个ESD保护器件进行有效过压防护。过压保护有效稳定电压在工作范围内，避免超过RS-485收发器共模电压范围。上述设置是基于RS-485电路在远距离传输方面有明显的优势，为了防止造成其他模块的损坏，通过电源隔离，使得RS-485电路在电源和地部分相对于其他的模块是处于完全隔离状态，这样设计可以减少因为外接环境导致的瞬间过压过流带来的损失。

作为本实施例中过流防护电路的一种优选实施方式，采用两个电阻串联在“A”“B”端口上的设置方式，具体是，在电阻R1和电阻R2，所述电阻R1两端分别电连接RS485芯片的B端7脚、雷电防护电路(如气体放电管D4)一端，所述电阻R2两端分别电连接RS485芯片的A端6脚、雷电防护电路(如气体放电管D4)另一端。

本实施例中的电阻R1或电阻R2采用PTC类型，即热敏电阻的方式实现，便于根据电阻温度变化有效进行监测保护。

作为一种优选实施方式，本实施例中的RS485芯片可以采用MAX485芯片。

作为一种优选实施方式，进一步提高可靠性，在RS485芯片A端6脚、B端7脚之间还接一电阻R4，用于避免阻抗匹配带来的不良影响。

本实施例中，还可以通过的接收器输出端RO 1脚接一光耦U2，和/或，在RS485芯片的驱动器输入端DI 4脚接一光耦U3。采用了光耦隔离，又加强了一级防护，避免因为RS-485通讯减短了CPU的使用寿命。

以上为本实用新型的优选实施方式，并不限定本实用新型的保护范围，对于本领域技术人员根据本实用新型的设计思路做出的变形及改进，都应当视为本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.ARM主板接口EMC保护电路，包括RS485芯片，其特征在于，还包括雷电防护电路及过压防护电路，所述雷电防护电路与过压防护电路电连接，所述雷电防护电路与所述RS485芯片电连接，所述雷电防护电路两端与所述RS485芯片A端6脚、B端7脚分别电连接。

2.根据权利要求1所述的ARM主板接口EMC保护电路，其特征在于，所述雷电防护电路包括一气体放电管D4，所述气体放电管D4的两端与所述RS485芯片的A端6脚、B端7脚分别电连接，所述气体放电管D4的第三端接地。

3.根据权利要求1所述的ARM主板接口EMC保护电路，其特征在于，所述过压防护电路包括第一ESD保护器件，所述第一ESD保护器件设于所述雷电防护电路、大地之间。

4.根据权利要求3所述的ARM主板接口EMC保护电路，其特征在于，所述过压防护电路还包括第二ESD保护器件，所述第二ESD保护器件接在所述RS485芯片A端6脚、B端7脚之间。

5.根据权利要求1-4任一所述的ARM主板接口EMC保护电路，其特征在于，还包括过流防护电路，所述RS485芯片、过流防护电路、雷电防护电路依次电连接。

6.根据权利要求5所述的ARM主板接口EMC保护电路，其特征在于，所述过流防护电路包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1两端分别电连接RS485芯片的B端7脚、雷电防护电路一端，所述电阻R2两端分别电连接RS485芯片的A端6脚、雷电防护电路另一端。

7.根据权利要求6所述的ARM主板接口EMC保护电路，其特征在于，所述电阻R1或电阻R2采用热敏电阻。

8.根据权利要求5所述的ARM主板接口EMC保护电路，其特征在于，所述RS485芯片A端6脚、B端7脚之间还接一电阻R4。

9.根据权利要求8所述的ARM主板接口EMC保护电路，其特征在于，所述RS485芯片的接收器输出端RO 1脚接一光耦U2。

10.根据权利要求8或9所述的ARM主板接口EMC保护电路，其特征在于，RS485芯片的驱动器输入端DI 4脚接一光耦U3。