CN217643403U - Rs485数据收发电路和以太网交换机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种RS485数据收发电路和以太网交换机，包括：以太网交换芯片、供电端子、自动收发逻辑控制电路、RS485收发器、RS485通信端口和EMI防护电路，自动收发逻辑控制电路包括开关元件和第一电阻、第二电阻和第三电阻，实现自动收发功能，相较于采用内部集成收发状态机的RS485收发器，成本较低，通过EMI防护电路提高EMI防护能力。

Description

RS485数据收发电路和以太网交换机

技术领域

本实用新型涉及RS485通信技术领域，特别涉及一种RS485数据收发电路和以太网交换机。

背景技术

RS485通信技术是一种在工业上用于数据交换的手段，同时也广泛应用于各种需要多设备串行通信的应用控制领域，采用差分传输，也称作平衡传输，具有通信距离较长(最大通信距离约为1219m)、接线数量少、支持节点数量多(一般最大可支持到32个通信节点)等特点。由RS485通信接口组成的半双工网络，一般是采用两线制接线方式。这种接线方式为总线式拓扑结构，在同一总系上挂接多个设备节点。在通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机通信控制多个从机设备的方式。

目前，RS485数据收发电路的电磁屏蔽能力较差，并且RS485数据收发电路采用常规的RS485收发器时，需要额外接一路控制信号，控制RS485收发器的数据收发状态，不能实现自动收发功能，成本较高，而采用内部集成收发状态机的RS485收发器虽然能实现自动收发功能，但同样存在成本较高的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种RS485数据收发电路和以太网交换机，能够解决电磁屏蔽能力较差、无法实现自动收发功能和成本高问题。

根据本实用新型第一方面实施例的RS485数据收发电路，包括：以太网交换芯片；供电端子，用于供电；自动收发逻辑控制电路，所述自动收发逻辑控制电路包括开关元件和第一电阻、第二电阻和第三电阻，以太网交换芯片的输出端连接所述开关元件的控制端；RS485收发器，所述RS485收发器的使能端通过所述第一电阻连接所述供电端子，所述开关元件的输入端连接所述RS485收发器的使能端以用于切换所述RS485收发器的数据收发状态，所述开关元件的输出端接地，RS485收发器的输入端接地以用于输入低电平，所述RS485收发器的差分信号A端通过第二电阻连接所述供电端子以用于输出高电平，所述RS485收发器的差分信号B端通过第三电阻接地；RS485通信端口和EMI防护电路，RS485通信端口连接所述EMI防护电路的输入端，所述EMI防护电路的输出端连接所述RS485收发器的差分信号A端和差分信号B端，所述RS485收发器的输出端连接所述以太网交换芯片的输入端。

根据本实用新型第一方面实施例的RS485数据收发电路，至少具有如下有益效果：

通过EMI防护电路能抑制外部设备通过RS485通信端口对各电路产生的共模干扰，提高了EMI防护能力，以太网交换芯片的输出端在空闲状态默认输出高电平，开关元件导通，RS485收发器的使能端置低电平，RS485收发器处于数据接收等待状态，能接收从差分信号A端和差分信号B端输入的数据，当以太网交换芯片的输出端输出通信数据时，由于通讯数据的起始位默认为数据0，以太网交换芯片的输出端输出低电平，开关元件断开，RS485收发器的使能端置高电平，RS485收发器处于数据发送状态，由于RS485收发器的输入端接地，此时RS485收发器通过差分信号A端和差分信号B端将数据0发送出去，当以太网交换芯片输出端输出的通信数据为数据1时，开关元件导通，由于差分信号A端通过第二电阻上拉至供电端子，差分信号B端通过第三电阻下拉至信号地，差分信号A端和差分信号B端输出数据1，实现自动收发功能，自动收发逻辑控制电路由开关元件、第一电阻、第二电阻和第三电阻组成，相较于内部集成收发状态机的RS485收发器，成本较低。

根据本实用新型的一些实施例，所述开关元件为NMOS管。

根据本实用新型的一些实施例，还包括DCDC降压电路，所述供电端子连接所述DCDC降压电路的输入端，所述DCDC降压电路的输出端分别连接RS485收发器和以太网交换芯片的供电端。

根据本实用新型的一些实施例，还包括EMI滤波电路，所述供电端子连接所述EMI滤波电路的输入端，所述EMI滤波电路的输出端连接所述DCDC降压电路的输入端。

根据本实用新型的一些实施例，所述EMI防护电路为共模电感。

根据本实用新型的一些实施例，还包括EMC静电防护电路，所述EMI防护电路的输出端连接所述EMC静电防护电路的输入端，所述EMC静电防护电路的输出端连接所述RS485收发器的差分信号A端和差分信号B端。

根据本实用新型的一些实施例，所述EMC静电防护电路包括第四电阻、第五电阻和放电管，所述EMI防护电路的输出端分别通过所述第四电阻和所述第五电阻连接所述RS485收发器的差分信号A端和差分信号B端，所述第四电阻和所述第五电阻分别连接所述放电管的输入端，所述放电管的输出端接地。

根据本实用新型第二方面实施例的以太网交换机，包括：PCB板，所述PCB板上设置有上述的RS485数据收发电路。

根据本实用新型第二方面实施例的以太网交换机，至少具有如下有益效果：

以太网交换芯片的输出端在空闲状态默认输出高电平，开关元件导通，RS485收发器的使能端置低电平，RS485收发器处于数据接收等待状态，能接收从差分信号A端和差分信号B端输入的数据，当以太网交换芯片的输出端输出通信数据时，由于通讯数据的起始位默认为数据0，以太网交换芯片的输出端输出低电平，开关元件断开，RS485收发器的使能端置高电平，RS485收发器处于数据发送状态，由于RS485收发器的输入端接地，即RS485收发器的输入端输入数据0，此时RS485收发器通过差分信号A端和差分信号B端将数据0发送出去，当以太网交换芯片输出端输出的通信数据为数据1时，开关元件导通，RS485收发器的使能端置低电平，RS485收发器处于数据接收等待状态，由于差分信号A端通过第二电阻上拉至供电端子，差分信号B端通过第三电阻下拉至信号地，差分信号A端和差分信号B端默认输出数据1，不需要另外增加控制信号来控制RS485收发器的收发状态，实现自动收发功能，自动收发逻辑控制电路由开关元件、第一电阻、第二电阻和第三电阻组成，相较于内部集成收发状态机的RS485收发器，成本较低，EMI防护电路能抑制外部设备通过RS485通信端口对各电路产生的共模干扰，提高了EMI防护能力。

根据本实用新型的一些实施例，还包括散热模块，所述散热模块安装在所述PCB板上。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1为本实用新型一种实施例的电路框架图；

图2为本实用新型一种实施例的自动收发逻辑控制电路结构图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图2所示，本实用新型第一方面实施例的RS485数据收发电路，包括：以太网交换芯片U2、供电端子、自动收发逻辑控制电路、RS485收发器U1、RS485通信端口和EMI防护电路，自动收发逻辑控制电路包括开关元件和第一电阻R5、第二电阻R3和第三电阻R4，以太网交换芯片U2的引脚TXD通过电阻R6连接开关元件的控制端，RS485收发器U1的引脚RE和引脚DE通过第一电阻R5连接供电端子，开关元件的输入端连接RS485收发器U1的引脚RE和引脚DE，开关元件的输出端接地，RS485收发器U1的引脚TX接地，RS485收发器U1的差分信号A端通过第二电阻R3连接供电端子，RS485收发器U1的差分信号B端通过第三电阻R4接地，RS485通信端口连接EMI防护电路的输入端，EMI防护电路的输出端连接RS485收发器U1的差分信号A端和差分信号B端，RS485收发器U1的引脚RX连接以太网交换芯片U2的引脚RXD。

供电端子用于供电。以太网交换芯片U2的引脚TXD在空闲状态默认输出高电平，开关元件导通，RS485收发器U1的引脚RE和引脚DE置低电平，RS485收发器U1处于数据接收等待状态，能接收从差分信号A端和差分信号B端输入的数据。当以太网交换芯片U2的引脚TXD输出通信数据时，由于通讯数据的起始位默认为数据0，以太网交换芯片U2的引脚TXD输出低电平，开关元件断开，RS485收发器U1的引脚RE和引脚DE置高电平，RS485收发器U1处于数据发送状态，由于RS485收发器U1的引脚TX接地，即RS485收发器U1的引脚TX输入数据0，此时RS485收发器U1通过差分信号A端和差分信号B端将数据0发送出去。当以太网交换芯片U2输出端输出的通信数据为数据1时，开关元件导通，RS485收发器U1的引脚RE和引脚DE置低电平，RS485收发器U1处于数据接收等待状态，由于差分信号A端通过第二电阻R3上拉至供电端子，差分信号B端通过第三电阻R4下拉至信号地，差分信号A端和差分信号B端默认输出数据1。不需要另外增加控制信号来控制RS485收发器U1的数据收发状态，实现自动收发功能。自动收发逻辑控制电路由开关元件、第一电阻R5、第二电阻R3和第三电阻R4组成，相较于内部集成收发状态机的RS485收发器，成本较低。EMI防护电路能抑制外部设备通过RS485通信端口对各电路产生的共模干扰，提高了EMI防护能力。

参照图2所示，开关元件为NMOS管Q1，NMOS管Q1的G极连接以太网交换芯片U2的引脚TXD，NMOS管Q1的S极接地，NMOS管Q1的D极连接RS485收发器U1的引脚RE和引脚DE。开关元件还可以采用PMOS管、三级管等。

参照图1所示，还包括DCDC降压电路，供电端子连接DCDC降压电路的输入端，DCDC降压电路的输出端分别连接RS485收发器U1和以太网交换芯片U2的供电端，能将供电端子输入的+12V电压转换成RS485收发器U1和以太网交换芯片U2的工作电压。

参照图1所示，还包括EMI滤波电路，EMI滤波电路包括差模电容C1、差模电容C2、共模电容C3和共模电感L2，供电端子依次通过差模电容C1、共模电感L2和差模电容C2连接DCDC降压电路的输入端，共模电感L2连接差模电容C1的一端通过共模电容C3接地。差模电容C1、共模电感L2和差模电容C2组成CLC滤波电路，起到良好的滤波作用。共模电感L2和共模电容C3组成CL滤波电路，有效过滤外部共模干扰信号，确保设备稳定工作。

参照图2所示，EMI防护电路采用共模电感L1，EMC静电防护电路包括第四电阻R1、第五电阻R2和放电管D1，RS485通信端口连接共模电感L1的输入端，共模电感L1的第一输出端通过第四电阻R1连接RS485收发器U1的差分信号A端，共模电感L1的第二输出端通过第五电阻R2连接RS485收发器U1的差分信号B端,第四电阻R1远离共模电感L1的一端连接放电管D1的第一输入端，第五电阻R2远离共模电感L1的一端连接放电管D1的第二输入端，放电管D1的输出端接地，起到静电防护作用。

本实用新型第二方面实施例的以太网交换机，包括：PCB板和散热器，PCB板上设置有上述的RS485数据收发电路，散热器上设置有两个可焊接引脚，散热器通过两个可焊接引脚波峰焊接在PCB板上，安装方便，有利于批量生产，散热器位于以太网交换芯片U2的上方，加大了散热面积，提高了散热性能，保证设备在高温环境下稳定工作。

以太网交换芯片U2的引脚TXD在空闲状态默认输出高电平，开关元件导通，RS485收发器U1的引脚RE和引脚DE置低电平，RS485收发器U1处于数据接收等待状态，能接收从差分信号A端和差分信号B端输入的数据，当以太网交换芯片U2的引脚TXD输出通信数据时，由于通讯数据的起始位默认为数据0，以太网交换芯片U2的引脚TXD输出低电平，开关元件断开，RS485收发器U1的引脚RE和引脚DE置高电平，RS485收发器U1处于数据发送状态，由于RS485收发器U1的引脚TX接地，即RS485收发器U1的引脚TX输入数据0，此时RS485收发器U1通过差分信号A端和差分信号B端将数据0发送出去，当以太网交换芯片U2输出端输出的通信数据为数据1时，开关元件导通，RS485收发器U1的引脚RE和引脚DE置低电平，RS485收发器U1处于数据接收等待状态，由于差分信号A端通过第二电阻R3上拉至供电端子，差分信号B端通过第三电阻R4下拉至信号地，差分信号A端和差分信号B端默认输出数据1，不需要另外增加控制信号来控制RS485收发器U1的数据收发状态，实现自动收发功能，自动收发逻辑控制电路由开关元件、第一电阻R5、第二电阻R3和第三电阻R4组成，相较于内部集成收发状态机的RS485收发器，成本较低，EMI防护电路能抑制外部设备通过RS485通信端口对各电路产生的共模干扰，提高了EMI防护能力。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.RS485数据收发电路，其特征在于，包括：

以太网交换芯片；

供电端子，用于供电；

自动收发逻辑控制电路，所述自动收发逻辑控制电路包括开关元件和第一电阻、第二电阻和第三电阻，以太网交换芯片的输出端连接所述开关元件的控制端；

RS485收发器，所述RS485收发器的使能端通过所述第一电阻连接所述供电端子；所述开关元件的输入端连接所述RS485收发器的使能端，所述开关元件的输出端接地，用于切换所述RS485收发器的数据收发状态；所述RS485收发器的输入端接地以用于输入低电平，所述RS485收发器的差分信号A端通过第二电阻连接所述供电端子以用于输出高电平，所述RS485收发器的差分信号B端通过第三电阻接地；

RS485通信端口和EMI防护电路，所述RS485通信端口连接所述EMI防护电路的输入端，所述EMI防护电路的输出端连接所述RS485收发器的差分信号A端和差分信号B端，所述RS485收发器的输出端连接所述以太网交换芯片的输入端。

2.根据权利要求1所述的RS485数据收发电路，其特征在于：所述开关元件为NMOS管。

3.根据权利要求1所述的RS485数据收发电路，其特征在于：还包括DCDC降压电路，所述供电端子连接所述DCDC降压电路的输入端，所述DCDC降压电路的输出端分别连接RS485收发器和以太网交换芯片的供电端。

4.根据权利要求3所述的RS485数据收发电路，其特征在于：还包括EMI滤波电路，所述供电端子连接所述EMI滤波电路的输入端，所述EMI滤波电路的输出端连接所述DCDC降压电路的输入端。

5.根据权利要求1所述的RS485数据收发电路，其特征在于：所述EMI防护电路为共模电感。

6.根据权利要求1所述的RS485数据收发电路，其特征在于：还包括EMC静电防护电路，所述EMI防护电路的输出端连接所述EMC静电防护电路的输入端，所述EMC静电防护电路的输出端连接所述RS485收发器的差分信号A端和差分信号B端。

7.根据权利要求6所述的RS485数据收发电路，其特征在于：所述EMC静电防护电路包括第四电阻、第五电阻和放电管，所述EMI防护电路的输出端分别通过所述第四电阻和所述第五电阻连接所述RS485收发器的差分信号A端和差分信号B端，所述第四电阻和所述第五电阻分别连接所述放电管的输入端，所述放电管的输出端接地。

8.以太网交换机，其特征在于，包括：PCB板，所述PCB板上设置有上述权利要求1至7任意一项所述的RS485数据收发电路。

9.根据权利要求8所述的以太网交换机，其特征在于：还包括散热模块，所述散热模块安装在所述PCB板上。

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