CN213244036U - 隔离通信电路及装置 - Google Patents

Abstract

一种隔离通信电路及装置，其中，隔离通信电路通过采用浪涌防护电路，实现了对浪涌电压的吸收，避免由于雷击浪涌、电力线感应和电力线搭接、电源波动、静电放电等产生的浪涌电压过大而导致信号转换电路中过大器件损坏的情况出现，且通过采用信号隔离电路，实现了对单端信号输入输出的隔离，避免外部设备的杂波对数据的干扰，使得信号可以正常传输，解决了传统的RS485通信电路中存在容易出现较大的和杂波干扰，进而导致数据无法正常传输和器件损坏的问题。

Description

隔离通信电路及装置

技术领域

本申请属于通信技术领域，尤其涉及一种隔离通信电路及装置。

背景技术

目前，传统的RS485通信电路一般是把总线直接接入RS485芯片端，然而，在实际应用中，由于外界环境的因素，如雷击浪涌、电力线感应和电力线搭接、电源波动、静电放电或者不共地等影响会导致RS485通信电路中产生较大浪涌电压和杂波干扰，进而导致数据无法正常传输，严重的还会导致器件损坏。

因此，传统的RS485通信电路中存在容易出现较大的浪涌电压和杂波干扰，进而导致数据无法正常传输和器件损坏的问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种隔离通信电路及装置，旨在解决传统的RS485通信电路中存在容易出现较大的浪涌电压和杂波干扰，进而导致数据无法正常传输和器件损坏的问题。

本申请实施例的第一方面提了一种隔离通信电路，包括：

第一接口，用于与第一外部设备连接，用于传输差分信号；

浪涌防护电路，与所述第一接口连接，用于吸收浪涌电压并传输差分信号；

信号转换电路，与所述浪涌防护电路连接，用于将差分信号转换为单端信号，或用于将单端信号转换为差分信号；以及

信号隔离电路，与所述信号转换电路连接，用于隔离传输单端信号。

在一个实施例中，所述浪涌防护电路包括：

初级防护电路，连接在所述第一接口的两个差分端子之间，用于吸收所述浪涌电压；

次级防护电路，与所述信号转换电路的差分信号端连接，用于吸收残余的所述浪涌电压；以及

退耦电路，串联在所述初级防护电路和所述次级防护电路之间，用于吸收所述初级防护电路和所述次级防护电路间的寄生耦合。

在一个实施例中，所述初级防护电路包括三极放电管，所述三极放电管的第一极和所述第一接口的第一差分端子连接，所述三极放电管的第二极和所述第一接口的第二差分端子连接，所述三极放电管的中间极接地。

在一个实施例中，所述初级防护电路包括第一二极放电管和第二二极放电管，所述第一二极放电管的第一极和所述第一接口的第一差分端子连接，所述第一二极放电管的第二极和所述第二二极放电管的第一极共接于地，所述第二二极放电管的第二极和所述第一接口的第二差分端子连接。

在一个实施例中，所述次级防护电路包括第一瞬态抑制二极管和第二瞬态抑制二极管，所述第一瞬态抑制二极管的负极和所述信号转换电路的差分信号端的第一端子连接，所述第一瞬态抑制二极管的正极和所述第二瞬态抑制二极管的正极共接于地，所述第二瞬态抑制二极管的负极与所述信号转换电路的差分信号端的第二端子连接。

在一个实施例中，所述退耦电路包括第一电感、第二电感、第一自恢复保险丝以及第二自恢复保险丝，所述第一电感的第一端和所述第一接口的第一差分端子连接，所述第一电感的第二端和所述第一自恢复保险丝的第一端连接，所述第一自恢复保险丝的第二端和所述信号转换电路的差分信号端的第一端子连接，所述第二电感的第一端和所述第一接口的第二差分端子连接，所述第二电感的第二端和所述第二自恢复保险丝的第一端连接，所述第二自恢复保险丝的第二端和所述信号转换电路的差分信号端的第二端子连接。

在一个实施例中，所述信号转换电路包括RS485收发器。

在一个实施例中，所述信号隔离电路包括数字隔离器和光耦，所述数字隔离器的第一侧用于和第二外部设备连接，所述数字隔离器的第二侧和所述信号转换电路的单端信号端连接，所述光耦的输入端和所述数字隔离器的电源端连接，所述光耦的输出端和所述信号转换电路的驱动端连接。

在一个实施例中，所述隔离通信电路还包括电源隔离电路，所述电源隔离电路与所述信号转换电路和所述信号隔离电路连接，用于将电源电压隔离变换为目标电压后输出到所述信号转换电路和所述信号隔离电路。

本申请实施例的第二方面提了一种隔离通信装置，包括：

如本申请实施例的第一方面所述的隔离通信电路；和

第二接口，所述第二接口用于连接所述隔离通信电路和第二外部设备，用于传输所述单端信号。

上述的隔离通信电路，通过采用浪涌防护电路，实现了对浪涌电压的吸收，避免由于雷击浪涌、电力线感应和电力线搭接、电源波动、静电放电等产生的浪涌电压过大而导致信号转换电路中过大器件损坏的情况出现，且通过采用信号隔离电路，实现了对单端信号输入输出的隔离，避免外部设备和杂波对数据的干扰，使得信号可以正常传输，解决了传统的RS485通信电路中存在容易出现较大的浪涌电压和杂波干扰，进而导致数据无法正常传输和器件损坏的问题。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的隔离通信电路的电路示意图；

图2为图1所示的隔离通信电路中浪涌防护电路的电路示意图；

图3为图2所示的隔离通信电路中浪涌防护电路的示例电路原理图；

图4为图2所示的隔离通信电路中浪涌防护电路的另一示例电路原理图；

图5为图1所示的隔离通信电路中信号转换电路和信号隔离电路的示例电路原理图；

图6为图1所示的隔离通信电路的另一电路示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1示出了本申请实施例的第一方面提供的隔离通信电路10的电路示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

本实施中的隔离通信电路10，包括：第一接口100、浪涌防护电路200、信号转换电路300以及信号隔离电路400，第一接口100用于与第一外部设备20连接，浪涌防护电路200与第一接口100和信号转换电路300的差分信号端连接，信号转换电路300的单端信号端和信号隔离电路400连接，信号隔离电路400还用于和第二外部设备30连接。第一接口100用于传输差分信号；浪涌防护电路200用于吸收浪涌电压并传输差分信号；信号转换电路300用于将差分信号转换为单端信号，或用于将单端信号转换为差分信号；信号隔离电路400用于隔离传输单端信号。

应理解，本实施例中的隔离通信电路10的信号传输方向有如下两个：

1、第二外部设备30(输出单端信号)→信号隔离电路400(隔离输出该单端信号)信号转换电路300(将该单端信号转换为差分信号)→浪涌防护电路200→第一接口100→第一外部设备20(接收该差分信号)；

2、第一外部设备20(输出差分信号)→第一接口100→浪涌防护电路200→信号转换电路300(将差分信号转换为单端信号)→信号隔离电路400(隔离输出该单端信号)→第二外部设备30(接收单端信号)。

应理解，第一外部设备20为接收或发送差分信号的设备，例如通信线缆等；第二外部设备30为接收或发送单端信号的设备，例如微处理器。第一接口100可以为RS485接口。浪涌防护电路200可以由具备浪涌防护能力的器件或电路构成，例如压敏电阻、瞬态抑制二极管等。信号转换电路300可以为RS485收发器。信号隔离电路400为数字隔离器等。

本实施例中的隔离通信电路10，通过采用浪涌防护电路200，实现了对浪涌电压的吸收，避免由于雷击浪涌、电力线感应和电力线搭接、电源波动、静电放电等产生的浪涌电压过大而导致信号转换电路300中过大器件损坏的情况出现，且通过采用信号隔离电路400，实现了对单端信号输入输出的隔离，避免第二外部设备20的过压和杂波对数据的干扰，使得信号可以正常传输，解决了传统的RS485通信电路中存在容易出现较大的浪涌电压和杂波干扰，进而导致数据无法正常传输和器件损坏的问题。

请参阅图2，在一个实施例中，浪涌防护电路200包括：初级防护电路210、次级防护电路220以及退耦电路230，初级防护电路210连接在第一接口100的两个差分端子之间，次级防护电路220与信号转换电路300的差分信号端连接，退耦电路230串联在初级防护电路210和次级防护电路220之间。初级防护电路210用于吸收浪涌电压；次级防护电路220用于吸收残余的浪涌电压；用于吸收初级防护电路210和次级防护电路220间的寄生耦合。

应理解，初级防护电路210可以由气体放电管等器件构成；次级防护电路220可以由瞬态抑制二极管构成；退耦电路230可以由电感、电阻或者保险丝等器件构成。

应理解，本实施例中的浪涌防护电路200，通过采用设置在靠近第一接口100端的初级防护电路210、设置在中间端的退耦电路230以及设置在靠近信号转换电路300的次级防护电路220，实现了对浪涌电压和由于电流差而产生的寄生耦合的吸收，使得信号转换电路300免受浪涌电压的影响，避免了由于浪涌电压而导致的器件过冲击穿等问题的出现，实现了对电路的防浪涌保护。

请参阅图3，在一个实施例中，初级防护电路210包括三极放电管GDT1，三极放电管GDT1的第一极和第一接口100的第一差分端子连接，三极放电管GDT1的第二极和第一接口100的第二差分端子连接，三极放电管GDT1的中间极接地。

应理解，本实施例中的三极放电管GDT1可以为三极型的陶瓷放电管，在其他实施例中，也可以采用其他类型的三极放电管GDT1。三极放电管GDT1的中间极的接地为与大地或与隔离地连接。

本实施例中的初级防护电路210，通过采用三极放电管GDT1，实现了对浪涌电压的吸收，电路结构简单且安全可靠。

请参阅图4，在一个实施例中，初级防护电路210包括第一二极放电管GDT2和第二二极放电管GDT3，第一二极放电管GDT2的第一极和第一接口100的第一差分端子连接，第一二极放电管GDT2的第二极和第二二极放电管GDT3的第一极共接于地，第二二极放电管GDT3的第二极和第一接口100的第二差分端子连接。第一二极放电管GDT2的第二极和第二二极放电管GDT3的第一极共接于地的接地为与大地或与隔离地连接。

应理解，本实施例中的第一二极放电管GDT2和第二二极放电管GDT3可以为二极型的陶瓷放电管，在其他实施例中，也可以采用其他类型的二极放电管。

本实施例中的初级防护电路210，通过采用第一二极放电管GDT2和第二二极放电管GDT3，实现了对浪涌电压的吸收，电路结构简单且安全可靠。

请参阅图3，在一个实施例中，次级防护电路220包括第一瞬态抑制二极管D1和第二瞬态抑制二极管D2，第一瞬态抑制二极管D1的负极和信号转换电路300的差分信号端的第一端子连接，第一瞬态抑制二极管D1的正极和第二瞬态抑制二极管D2的正极共接于地，第二瞬态抑制二极管D2的负极与信号转换电路300的差分信号端的第二端子连接。

应立即，第一瞬态抑制二极管D1的正极和第二瞬态抑制二极管D2的正极共接于地，其中，接地为与大地或隔离地连接。

请参阅图3，在一个实施例中，退耦电路230包括第一电感L1、第二电感L2、第一自恢复保险丝F1以及第二自恢复保险丝F2，第一电感L1的第一端和第一接口100的第一差分端子连接，第一电感L1的第二端和第一自恢复保险丝F1的第一端连接，第一自恢复保险丝F1的第二端和信号转换电路300的差分信号端的第一端子连接，第二电感L2的第一端和第一接口100的第二差分端子连接，第二电感L2的第二端和第二自恢复保险丝F2的第一端连接，第二自恢复保险丝F2的第二端和信号转换电路300的差分信号端的第二端子连接。

请参阅图5，在一个实施例中，信号转换电路300包括RS485收发器U1。应理解，本实施中的RS485收发器U1为半双工型RS485收发器，在其他实施例中也可以采用其他类型的收发器。

应理解，RS485收发器U1的A端和B端为信号转换电路300的差分信号端，其中，RS485收发器U1的B端为信号转换电路300的差分信号端的第一端子，RS485收发器U1的A端为信号转换电路300的差分信号端的第二端子。RS485收发器U1的VCC端为电源端。RS485收发器U1的GND端为接地端。RS485收发器U1的RO端为单端信号输出端。RS485收发器U1的DI端为单端信号输入端。RS485收发器U1的RE端和DE端为驱动端。

本实施例中的信号转换电路300，通过采用RS485收发器U1，实现了对单端信号和差分信号间的双向转换，使得单端信号可以转换为更不易受外部干扰的差分信号传输到外面，避免在传输过程中，由于外界的高度干扰而导致信号失真，甚至无法进行数据传输的问题出现。

请参阅图5，在一个实施例中，信号隔离电路400包括数字隔离器U2和光耦U3，数字隔离器U2的第一侧用于和第二外部设备30连接，数字隔离器U2的第二侧和信号转换电路300的单端信号端连接，光耦U3的输入端和数字隔离器U2的电源40端连接，光耦U3的输出端和信号转换电路300的驱动端连接。

因理解，信号转换电路300的驱动端用于控制信号转换电路300将单端信号转换为差分信号或者将差分信号转换为单端信号。

应理解，数字隔离器U2的第一侧为包括VCC1端、OUTA端、INB端以及GND1端的一侧，其中VCC1端为电源端，OUTA端为单端信号输出端，INB端为单端信号输入端，GND1端为接地端。数字隔离器U2的第一侧为包括VCC2端、OUTB端、INA端以及GND2端的一侧，其中VCC2端为电源端，OUTB端为单端信号输出端，INA端为单端信号输入端，GND2端为接地端。

本实施例中的信号隔离电路400通过采用数字隔离器U2和光耦U3，实现了对传输到信号转换电路300的单端信号和驱动信号的隔离，避免了第二外部设备30端的过压等对信号转换电路300的干扰，同时可以滤除单端信号中的杂波干扰。

请参阅图6，在一个实施例中，隔离通信电路10还包括电源隔离电路500，电源隔离电路500与信号转换电路300和信号隔离电路400连接，用于将电源40电压隔离变换为目标电压后输出到信号转换电路300和信号隔离电路400。

应理解，电源隔离电路500可以由降压变压器构成。本实施例中的隔离通信电路10，通过加入电源隔离电路500，实现了电气隔离，将高压的电压阻挡在电路之外，可以有效地保证操作人员的人身及系统安全。

本申请实施例的第二方面提供了一种隔离通信装置，包括如本申请实施例的第一方面的隔离通信电路10和第二接口，第二接口用于连接隔离通信电路10和第二外部设备30，用于传输单端信号。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隔离通信电路，其特征在于，包括：

第一接口，用于与第一外部设备连接，用于传输差分信号；

浪涌防护电路，与所述第一接口连接，用于吸收浪涌电压并传输差分信号；

信号转换电路，与所述浪涌防护电路连接，用于将差分信号转换为单端信号，或用于将单端信号转换为差分信号；以及

信号隔离电路，与所述信号转换电路连接，用于隔离传输单端信号。

2.如权利要求1所述的隔离通信电路，其特征在于，所述浪涌防护电路包括：

初级防护电路，连接在所述第一接口的两个差分端子之间，用于吸收所述浪涌电压；

次级防护电路，与所述信号转换电路的差分信号端连接，用于吸收残余的所述浪涌电压；以及

退耦电路，串联在所述初级防护电路和所述次级防护电路之间，用于吸收所述初级防护电路和所述次级防护电路间的寄生耦合。

3.如权利要求2所述的隔离通信电路，其特征在于，所述初级防护电路包括三极放电管，所述三极放电管的第一极和所述第一接口的第一差分端子连接，所述三极放电管的第二极和所述第一接口的第二差分端子连接，所述三极放电管的中间极接地。

4.如权利要求2所述的隔离通信电路，其特征在于，所述初级防护电路包括第一二极放电管和第二二极放电管，所述第一二极放电管的第一极和所述第一接口的第一差分端子连接，所述第一二极放电管的第二极和所述第二二极放电管的第一极共接于地，所述第二二极放电管的第二极和所述第一接口的第二差分端子连接。

5.如权利要求2所述的隔离通信电路，其特征在于，所述次级防护电路包括第一瞬态抑制二极管和第二瞬态抑制二极管，所述第一瞬态抑制二极管的负极和所述信号转换电路的差分信号端的第一端子连接，所述第一瞬态抑制二极管的正极和所述第二瞬态抑制二极管的正极共接于地，所述第二瞬态抑制二极管的负极与所述信号转换电路的差分信号端的第二端子连接。

6.如权利要求2所述的隔离通信电路，其特征在于，所述退耦电路包括第一电感、第二电感、第一自恢复保险丝以及第二自恢复保险丝，所述第一电感的第一端和所述第一接口的第一差分端子连接，所述第一电感的第二端和所述第一自恢复保险丝的第一端连接，所述第一自恢复保险丝的第二端和所述信号转换电路的差分信号端的第一端子连接，所述第二电感的第一端和所述第一接口的第二差分端子连接，所述第二电感的第二端和所述第二自恢复保险丝的第一端连接，所述第二自恢复保险丝的第二端和所述信号转换电路的差分信号端的第二端子连接。

7.如权利要求1-6任意一项所述的隔离通信电路，其特征在于，所述信号转换电路包括RS485收发器。

8.如权利要求1-6任意一项所述的隔离通信电路，其特征在于，所述信号隔离电路包括数字隔离器和光耦，所述数字隔离器的第一侧用于和第二外部设备连接，所述数字隔离器的第二侧和所述信号转换电路的单端信号端连接，所述光耦的输入端和所述数字隔离器的电源端连接，所述光耦的输出端和所述信号转换电路的驱动端连接。

9.如权利要求1-6任意一项所述的隔离通信电路，其特征在于，所述隔离通信电路还包括电源隔离电路，所述电源隔离电路与所述信号转换电路和所述信号隔离电路连接，用于将电源电压隔离变换为目标电压后输出到所述信号转换电路和所述信号隔离电路。

10.一种隔离通信装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-9任意一项所述的隔离通信电路；和

第二接口，所述第二接口用于连接所述隔离通信电路和第二外部设备，用于传输所述单端信号。

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