CN219247475U - 差分端口的保护及滤波电路以及设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及滤波电路技术领域，并公开了一种差分端口的保护及滤波电路以及设备，所述差分端口的保护及滤波电路连接在差分端口的输入端与输出端之间，所述差分端口的保护及滤波电路包括：一级防护电路、滤波电路和二级防护电路；所述差分端口的输入端与所述一级防护电路连接，所述差分端口的输出端与所述二级防护电路连接；所述滤波电路连接于所述一级防护电路与所述二级防护电路之间。本实用新型通过一级防护电路提高了抵抗浪涌的性能，并通过二级防护电路保护差分端口的后端短路，又通过滤波电路起到去耦作用和滤波的作用，从而，起到浪涌防护的作用。

Description

差分端口的保护及滤波电路以及设备

技术领域

本实用新型涉及滤波电路技术领域，尤其涉及一种差分端口的保护及滤波电路以及设备。

背景技术

随着通信的发展，差分端口是一种传输差分信号的端口，现有差分端口的滤波方案一般使用T型滤波作为主要滤波方式，使用RCR的滤波方式滤除低频干扰，再使用磁珠作为高频干扰抑制措施，从而，在实际使用过程中滤除电磁干扰，进而，达到可以稳定采集到可靠信息的效果。

然而，现有的差分端口的滤波方案没有相应的防护措施，在工业现场应用中，在存在较强的浪涌时，可能导致端口器件损坏，进而，导致模拟量采集单元无法正常工作的情况。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种差分端口的保护及滤波电路以及设备，旨在实现通过一级防护电路提高了抵抗浪涌的性能，并通过二级防护电路保护差分端口的后端短路，又通过滤波电路起到去耦作用和滤波的作用，从而，起到浪涌防护的作用。

为实现上述目的，本实用新型提供一种差分端口的保护及滤波电路，所述差分端口的保护及滤波电路连接在差分端口的输入端与输出端之间，所述差分端口的保护及滤波电路包括：一级防护电路、滤波电路和二级防护电路；

所述差分端口的输入端与所述一级防护电路连接，所述差分端口的输出端与所述二级防护电路连接；

所述滤波电路连接于所述一级防护电路与所述二级防护电路之间。

可选地，所述一级防护电路包括：气体放电管；

所述气体放电管连接在所述输入端与所述滤波电路之间；

所述气体放电管串联于所述输入端的正极与所述输入端的负极之间。

可选地，所述二级防护电路包括：多个二极管；

多个所述二极管连接于所述滤波电路和所述输出端之间；或，

所述二级防护电路还包括：第一TVS管；

所述第一TVS管连接于所述滤波电路和所述输出端之间。

可选地，多个所述二极管至少包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述差分端口的保护及滤波电路还包括：电源电压接口；

所述第一二极管、所述第二二极管、所述第三二极管和所述第四二极管连接于所述滤波电路和所述输出端之间；

所述第一二极管和所述第二二极管串联于所述电源电压接口的正极与所述电源电压接口的负极之间，所述第一二极管和所述第二二极管的连接端与所述差分端口的正极连接；

所述第三二极管和所述第四二极管串联于所述电源电压接口的正极与所述电源电压接口的负极之间，所述第三二极管和所述第四二极管的连接端与所述差分端口的负极连接。

可选地，所述滤波电路包括：RCR电路；

所述RCR电路连接于所述一级防护电路与所述二级防护电路之间。

可选地，所述RCR电路至少包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一电容；

所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻和所述第一电容连接于所述一级防护电路与所述二级防护电路之间；

所述第一电阻和所述第二电阻串联于所述输入端的正极与所述输出端的正极之间，所述第三电阻和所述第四电阻串联于所述输入端的负极与所述输出端的负极之间；

所述第一电阻和所述第二电阻的连接端，与所述第一电容的第一端连接，所述第三电阻和所述第四电阻的连接端，与所述第一电容的第二端连接。

可选地，所述滤波电路还包括：多个电感；

多个所述电感连接于所述RCR电路和所述二级防护电路之间。

可选地，多个所述电感至少包括：第一电感和第二电感；

所述第一电感和所述第二电感连接于所述RCR电路和所述二级防护电路之间；

所述第一电感串联于所述第二电阻和所述输出端的正极之间，所述第二电感串联于所述第四电阻和所述输出端的负极之间。

可选地，所述滤波电路还包括：第二电容和第三电容；

所述第二电容和所述第三电容连接在多个所述电感和所述二级防护电路之间；

所述第二电容的第一端与所述差分端口的正极连接，所述第二电容的负极接地；

所述第三电容的第一端与所述差分端口的负极连接，所述第三电容的负极接地。

可选地，所述二级防护电路还包括：第四电容和第五电容；

所述第一二极管与所述电源电压接口的正极的连接端，与所述第四电容的第一端连接，所述第四电容的第二端接地；

所述第二二极管与所述电源电压接口的负极的连接端，与所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第二端接地。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种设备，所述终端设备包括如上述任一项所述的差分端口的保护及滤波电路。

区别于传统的差分端口的滤波电路，本实用新型提供了一种差分端口的保护及滤波电路，差分端口的保护及滤波电路连接在差分端口的输入端与输出端之间，差分端口的保护及滤波电路包括：一级防护电路、滤波电路和二级防护电路；差分端口的输入端与一级防护电路连接，差分端口的输出端与主控芯片连接；滤波电路连接于一级防护电路与二级防护电路之间。本实用新型实现了通过一级防护电路提高了抵抗浪涌的性能，并通过二级防护电路保护差分端口的后端短路，又通过滤波电路起到去耦作用和滤波的作用，即，实现了差分端口的防护和滤波功能，从而，满足了对电磁干扰的抑制，同时，解决了存在较强的浪涌时，导致端口器件损坏的问题，进而，起到较高的浪涌防护的作用。

附图说明

图1为本实用新型差分端口的保护及滤波电路一实施例的电路结构示意图;

图2为本实用新型差分端口的保护及滤波电路一实施例的传统滤波电路结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

本实用新型提供了一种差分端口的保护及滤波电路。

在本实用新型一实施例中，参照图1所示，图1是本实用新型差分端口的保护及滤波电路一实施例的电路结构示意图，该差分端口的保护及滤波电路连接在差分端口的输入端与输出端之间，该差分端口的保护及滤波电路包括：一级防护电路M1、滤波电路M2和二级防护电路M3；

差分端口的输入端IN与一级防护电路M1连接，差分端口的输出端OUT与二级防护电路M3连接；

滤波电路M2连接于一级防护电路M1与二级防护电路M3之间。

如图2所示的传统滤波电路示意图，传统的差分端口只有滤波电路，将T形的RCR电路连接在差分端口的输出端和输入端之间，以起到滤除低频干扰的作用，但是，传统的滤波电路不能保护差分端口，在本实施例中，参考图1，在滤波电路M2和差分端口的输入端IN之间加入低漏电流的防护器件作为一级防护电路M1，从而，通过一级防护电路M1提高了差分端口抵抗浪涌的性能，在滤波电路M2和差分端口的输出端OUT之间，加入了单向导通性的器件作为二级防护电路M3，从而，通过二级防护电路M3保护差分端口后端的电路，并且，通过该滤波电路M2针对一级防护电路的起到去耦的作用。

另外，需要说明的是，该差分端口的保护及滤波电路与差分端口连接，也就是说，差分端口的输入端IN用于连接用户端子，差分端口的输入端OUT用于连接主芯片。

本实用新型提供了一种差分端口的保护及滤波电路，差分端口的保护及滤波电路连接在差分端口的输入端与输出端之间，差分端口的保护及滤波电路包括：一级防护电路、滤波电路和二级防护电路；差分端口的输入端与一级防护电路连接，差分端口的输出端与主控芯片连接；滤波电路连接于一级防护电路与二级防护电路之间。本实用新型实现了通过一级防护电路提高了抵抗浪涌的性能，并通过二级防护电路保护差分端口的后端短路，又通过滤波电路起到去耦作用和滤波的作用，即，实现了差分端口的防护和滤波功能，从而，满足了对电磁干扰的抑制，同时，解决了存在较强的浪涌时，导致端口器件损坏的问题，进而，起到较高的浪涌防护的作用。

在一些可行的实施中，基于上述的本发明差分端口的保护及滤波电路的第一实施例，提出本发明差分端口的保护及滤波电路的第二实施例。

可选地，一级防护电路M1包括：气体放电管K1；

气体放电管K1连接在输入端IN与滤波电路M2之间；

气体放电管串联于输入端的正极IN_P与输入端的负极IN_N之间。

需要说明的是，在本实施例中，差分端口的输入端包括正极与负极，即，输入端的正极IN_P与输入端的负极IN_N，气体放电管K1的通流能力强，可以通过2KV（2Ω/18Uf耦合网络）的浪涌测试，通过气体放电管K1提高了差分端口抵抗浪涌的性能，而气体放电管本身存在的续流问题，在低压弱点信号端口上几乎不存在。

另外，需要说明的是，相对于压敏电阻而言，气体放电管K1的静态阻抗更大，漏电流更小的优点，并且，一级防护电路M1还可以为TVS管，但是，如果M1使用TVS管时，该TVS管容易损坏，而相对于TVS管而言，气体放电管K1的通流能力强，失效率更低。

可选地，在一些可行的实施中，二级防护电路M3包括：多个二极管；

多个二极管连接在滤波电路M2和输出端OUT之间；或，

所述二级防护电路还包括：第一TVS管；

所述第一TVS管连接于所述滤波电路和所述输出端之间。

在本实施例中，多个二极管连接在滤波电路M2和输出端OUT之间，在一级防护电路动作后，留下的残压通过多个二极管泄放，从而，起到保护差分端口的后级电路以及滤波的作用，或者，第一TVS管连接在滤波电路M2和输出端OUT之间，在一级防护电路动作后，留下的残压通过第一TVS管泄放从而，起到保护差分端口的后级电路以及滤波的作用，需要说明的是，二极管的通流能力相对于TVS管更强，更不容易损坏，并且成本也更低。

可选地，在一些可行的实施中，多个二极管至少包括：第一二极管Z1、第二二极管Z2、第三二极管Z3和第四二极管Z4，差分端口的保护及滤波电路还包括：电源电压接口；

第一二极管Z1、第二二极管Z2、第三二极管Z3和第四二极管Z4连接于滤波电路M2和输出端OUT之间；

第一二极管Z1和第二二极管Z2串联于电源电压接口的正极+V与电源电压接口的负极-V之间，第一二极管Z1和第二二极管Z2的连接端与差分端口的正极OUT_P连接；

第三二极管Z3和第四二极管Z4串联于电源电压接口的正极+V与电源电压接口的负极-V之间，第三二极管Z3和所述第四二极管Z4的连接端与差分端口的负极OUT_N连接。

需要说明的是，在本实施例中，差分端口的输出端包括正极与负极，即，输出端的正极OUT_P与输入端的负极OUT_N，通过第一二极管Z1、第二二极管Z2、第三二极管Z3和第四二极管Z4做钳位，来保护差分端口的后级电路，电源电压接口用于调整二极管的钳位电压，根据差分端口的电路类型适当的调整该电源电压接口的电源电压，从而，使用于多种差分端口的电路。

可选地，在一些可行的实施中，滤波电路包括：RCR电路；

RCR电路连接于一级防护电路M1与二级防护电路M2之间。

需要说明的是，在本实施例中，RCR电路连接在一级防护电路M1与二级防护电路M2之间，起到为一级防护电路去耦的作用，也就是说，通过RCR电路，使得二级保护电路M3端的电压相比于一级保护电路M1更缓慢上升的作用，从而，防止差分端口的后端电压损坏，同时，克服了一级防护电路的防护反应速度慢的缺点。

另外，需要说明的是，RC电路也可以起到为一级防护电路去耦的作用，针对滤波电路的拓扑，差分信号的保护及滤波电路可以应用于工业现场，而工业现场噪声源较多的是逆变器使用SVPWM（空间矢量脉宽调制）等类似发波方式造成的电磁干扰，单级RC滤波对于此类噪声抑制效果有限，为了更好的抑制逆变器噪声对信号带来的影响，在RC滤波后多加一组R（电阻），构成RCR电路，达到更好的滤波效果。

可选地，在一些可行的实施例中，RCR电路至少包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第一电容C1；

第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第一电容C1连接于一级防护电路M1与二级防护电路M2之间；

第一电阻R1和第二电阻R2串联于输入端的正极IN_P与输出端的负极OUT_P之间，第三电阻R3和第四电阻R4串联于输入端的负极IN_N与输出端的负极OUT_N之间；

第一电阻R1和第二电阻R2的连接端，与第一电容C1的第一端连接，第三电阻R3和第四电阻R4的连接端，与第一电容C2的第二端连接。

需要说明的是，在本实施例中，通过第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第一电容C1组成RCR电路，从而，不仅起到差分滤波的作用，还能起到去耦的作用。

可选地，在一些可行的实施例中，滤波电路M2还包括：多个电感；

多个电感连接于RCR电路和二级防护电路M3之间。

多个电感至少包括：第一电感L1和第二电感L2；

第一电感L1和第二电感L2连接于RCR电路和二级防护电路M3之间；

第一电感L1串联于第二电阻R2和输出端的正极OUT_P之间，第二电感L2串联于R4第四电阻和输出端的负极OUT_N之间。

需要说明的是，在本实施例中，通过第一电容C1起到防止高频干扰和低频干扰的作用，而通过第一电感L1和第二电感L2起到防止高频干扰的作用，从而，提高了防止干扰的效果。

可选地，在一些可行的实施例中，滤波电路还包括：第二电容C2和第三电容C3；

第二电容C2和第三电容C3连接在多个电感和二级防护电路M3之间；

第二电容C2的第一端与差分端口的正极连接，第二电容C2的负极接地；

第三电容C3的第一端与差分端口的负极连接，第三电容C3的负极接地。

在本实施例中，通过第二电容C2连接在差分端口的正极，和，第三电容C3连接在差分端口的负极，起到共模滤波的作用，需要说明的是，RCR电路与对连接GND的电容形成共模形式的RCR电路，以达到更好的滤波效果，应当理解的是，第二电容C2的负极和第三电容C3的负极接地，地为GND，也就是电路板中的负极。

可选地，在一些可行的实施例中，二级防护电路M3还包括：第四电容C4和第五电容C5；

第一二极管Z1与电源电压接口的正极+V的连接端，与第四电容C4的第一端连接，第四电容C4的第二端接地；

第二二极管Z2与电源电压接口的负极-V的连接端，与第五电容C5的第一端连接，第五电容C5的第二端接地。

需要说明的是，在本实施例中，通过第四电容C4与电源电压接口的正极+V连接，第五电容C5与电源电压接口的负极-V连接，起到电源的滤波作用，参考图1，图1中的与第一二极管Z1连接的+V和与第三二极管Z3连接的+V相同，均为电源电压接口的正极+V，第二二极管Z2连接的-V和与第四二极管Z4连接的-V相同，均为电源电压接口的负极-V，因此，第四电容C4和第五电容C5的连接方式还可以为，第三二极管Z3与电源电压接口的正极+V的连接端，第四电容C4的第一端连接，第四二极管Z4与电源电压接口的负极-V的连接端，与第五电容C5的第一端连接，第四电容C4和第5电容各自的第二端接地。

本实用新型通过气体放电管作为一级防护电路、RCR电路作为滤波电路，和通过多个二极管作为二级防护电路，从而，本实用新型实现了通过气体放电管提高了抵抗浪涌的性能，并通过多个二极管保护差分端口的后端短路，又通过RCR电路起到去耦作用和滤波的作用，即，实现了差分端口的防护和滤波功能，从而，满足了对电磁干扰的抑制，同时，解决了存在较强的浪涌时，导致端口器件损坏的问题，进而，起到较高的浪涌防护的作用。

进一步地，此外，本实用新型还提供一种设备，本实用新型实施例设备具体可以是集成差分端口的保护及滤波电路的设备。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的实用新型构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种差分端口的保护及滤波电路，其特征在于，所述差分端口的保护及滤波电路连接在差分端口的输入端与输出端之间，所述差分端口的保护及滤波电路包括：一级防护电路、滤波电路和二级防护电路；

所述差分端口的输入端与所述一级防护电路连接，所述差分端口的输出端与所述二级防护电路连接；

所述滤波电路连接于所述一级防护电路与所述二级防护电路之间；

其中，所述一级防护电路包括：气体放电管；

所述气体放电管连接在所述输入端与所述滤波电路之间；

所述气体放电管串联于所述输入端的正极与所述输入端的负极之间；

所述二级防护电路包括：多个二极管；

多个所述二极管连接于所述滤波电路和所述输出端之间；或，

所述二级防护电路还包括：第一TVS管；

所述第一TVS管连接于所述滤波电路和所述输出端之间。

2.如权利要求1所述的差分端口的保护及滤波电路，其特征在于，多个所述二极管至少包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述差分端口的保护及滤波电路还包括：电源电压接口；

所述第一二极管、所述第二二极管、所述第三二极管和所述第四二极管连接于所述滤波电路和所述输出端之间；

所述第一二极管和所述第二二极管串联于所述电源电压接口的正极与所述电源电压接口的负极之间，所述第一二极管和所述第二二极管的连接端与所述差分端口的正极连接；

所述第三二极管和所述第四二极管串联于所述电源电压接口的正极与所述电源电压接口的负极之间，所述第三二极管和所述第四二极管的连接端与所述差分端口的负极连接。

3.如权利要求2所述的差分端口的保护及滤波电路，其特征在于，所述滤波电路包括：RCR电路；

所述RCR电路连接于所述一级防护电路与所述二级防护电路之间。

4.如权利要求3所述的差分端口的保护及滤波电路，其特征在于，所述RCR电路至少包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一电容；

所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻和所述第一电容连接于所述一级防护电路与所述二级防护电路之间；

所述第一电阻和所述第二电阻串联于所述输入端的正极与所述输出端的正极之间，所述第三电阻和所述第四电阻串联于所述输入端的负极与所述输出端的负极之间；

所述第一电阻和所述第二电阻的连接端，与所述第一电容的第一端连接，所述第三电阻和所述第四电阻的连接端，与所述第一电容的第二端连接。

5.如权利要求4所述的差分端口的保护及滤波电路，其特征在于，所述滤波电路还包括：多个电感；

多个所述电感连接于所述RCR电路和所述二级防护电路之间；

多个所述电感至少包括：第一电感和第二电感；

所述第一电感和所述第二电感连接于所述RCR电路和所述二级防护电路之间；

所述第一电感串联于所述第二电阻和所述输出端的正极之间，所述第二电感串联于所述第四电阻和所述输出端的负极之间。

6.如权利要求5所述的差分端口的保护及滤波电路，其特征在于，所述滤波电路还包括：第二电容和第三电容；

所述第二电容和所述第三电容连接在多个所述电感和所述二级防护电路之间；

所述第二电容的第一端与所述差分端口的正极连接，所述第二电容的负极接地；

所述第三电容的第一端与所述差分端口的负极连接，所述第三电容的负极接地。

7.如权利要求6所述的差分端口的保护及滤波电路，其特征在于，所述二级防护电路还包括：第四电容和第五电容；

所述第一二极管与所述电源电压接口的正极的连接端，与所述第四电容的第一端连接，所述第四电容的第二端接地；

所述第二二极管与所述电源电压接口的负极的连接端，与所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第二端接地。

8.一种设备，其特征在于，所述设备包括如权利要求1-7任一项所述的差分端口的保护及滤波电路。

Images