一種基于光電隔離電路和防雷電路的萬能保護(hù)器的制造方法
【專利說明】一種基于光電隔離電路和防雷電路的萬能保護(hù)器
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及通訊與防雷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光電隔離電路和防雷電路的萬能保護(hù)器。
【背景技術(shù)】
[0003]兩臺通信設(shè)備相連時，常常由于各自的接地系統(tǒng)不同，地線上的電壓就會存在差異。當(dāng)?shù)鼐€之間的電壓差超過50V (經(jīng)常會達(dá)到80V以上)時，RS232通信就會不正常，嚴(yán)重時會導(dǎo)致接口甚至設(shè)備損壞。
[0004]傳統(tǒng)上解決此問題的辦法是使用光電隔離器，但是光電隔離器本身經(jīng)受浪涌沖擊的能力就不足，遇到較大的浪涌時，光電隔離器很容易損壞。如果只用浪涌保護(hù)器來防止浪涌，它又不能消除地線之間的電壓差；如果使用光電隔離器加一個單獨(dú)的浪涌保護(hù)器，這樣就增加的系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了成本。更重要的是，光電隔離器和浪涌保護(hù)器兩者之間的配合是一個難題，配合不好就不能起到很好的防護(hù)效果甚至影響正常的通訊，光電隔離器和后端的設(shè)備仍舊得不到有效的保護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何將光電隔離器和浪涌保護(hù)器合二為一，保證兩者的級聯(lián)配合、互不干擾。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種基于光電隔離電路和防雷電路的萬能保護(hù)器，包括輸入端、光電隔離電路、防雷電路和取電電路，其特征是:光電隔離電路經(jīng)連接電路(2)與防雷電路連接；電信號經(jīng)光電隔離電路(I)消除地線回路電壓差異，再經(jīng)連接電路(2)輸出單向整流電信號至防雷電路
(3);或電信號輸入防雷電路(3)泄放浪涌脈沖，再經(jīng)連接電路(2)輸出單向整流電信號至光電隔離電路(I)。
[0007]在本發(fā)明中，取電電路(4、5)分別從輸入端和防雷電路中取電輸入光電隔離電路
(I)
在本發(fā)明中，所述的連接電路包括第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管，第一二極管的陰極與光電隔離電路(I)中光電耦合器的輸入端相連，第二二極管的陰極與光電隔離電路(I)中光電親合器的光敏晶體管的輸入端相連，第三二極管的陽極與光電隔離電路(I)中光電耦合器的發(fā)光二極管的陰極相連，第四二極管的陽極與光電隔離電路(O中光電親合器的光敏晶體管的輸出端相連。
[0008]在本發(fā)明中，所述防雷電路包括抗浪涌電阻R3、抗浪涌電阻R4、雙向瞬態(tài)二極管TVSl和雙向瞬態(tài)二極管TVS2、氣體放電管V1、氣體放電管V2，雙向瞬態(tài)二極管TVSl和雙向瞬態(tài)二極管TVS2選擇瞬時功率600W以上的且擊穿電壓大于信號工作電壓的雙向瞬態(tài)二極管，氣體放電管V1、氣體放電管V2為能承受5KA以上的電流沖擊的氣體放電管。
[0009]在本發(fā)明中，所述光電隔離電路包括電荷栗電壓反轉(zhuǎn)器、光電耦合器、二極管、電容、電阻，其中二極管為頻率60KHZ以上的二極管。
[0010]本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在:
一、系統(tǒng)更簡單，降低了生產(chǎn)成本，在光電隔離的基礎(chǔ)上再加上合理的浪涌保護(hù)功能，能夠明顯的提尚RS232通彳目系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；
二、采用竊電技術(shù)，直接從信號上取電，產(chǎn)品無需外部電源；
三、傳輸速率快，可達(dá)300bps-57600bps，異步全雙工全透明傳輸；
四、隔離電壓高，可達(dá)2500Vrms脈沖或500VDC連續(xù)電壓；
五、防雷功能強(qiáng)，最大可承受5KA雷電流；
六、減小光電隔離部分損壞的概率，消除避雷器殘壓的概念，整個產(chǎn)品做到“零殘壓”。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖
圖中I為光電隔離電路、2為連接電路、3防雷電路、4和5為取電電路；
圖2為本發(fā)明的具體電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面將結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0013]參照圖1，基于光電隔離電路和防雷電路的萬能保護(hù)器，包括輸入輸出端子、光電隔離電路、防雷電路和取電路，其特征是:電信號經(jīng)光電隔離電路(I)消除了地線回路電壓差異，與連接電路(2)相連，從連接電路輸出的電信號輸入防雷電路(3)，防雷電路吸收外線傳導(dǎo)進(jìn)來的感應(yīng)雷擊等浪涌脈沖；取電電路(4、5)分別從輸入端和防雷電路中取電輸入光電隔離電路(I)。
[0014]結(jié)合圖2，光電隔離電路(I)由光耦U1、U2、U3、U4，電阻R1、R2組成；連接電路(2)由D5、D6、D7、D10四個特定方向的二極管組成;防雷電路(3)由R3、R4、TVS1、TVS2、V1、V2組成;左邊的取電電路(4)01、02、03、04、(:1、02、03、1]5組成；右邊的取電電路(5) D8、D9、Dll、D12、C4、C5、C6、U6 組成。
[0015]實(shí)施例一
將本電路兩端連接到通訊設(shè)備時，電容C1、C5帶上負(fù)電壓，C2、C4帶上正電壓。當(dāng)左邊3腳(TXD)發(fā)送一個高電平時，光耦U4工作，將C4上的正電壓傳到右邊端子的3腳(TXD)。當(dāng)左端3腳發(fā)送一個低電平時，光耦U2工作，將C5上的負(fù)電壓傳到右邊端子的3腳(TXD)。從右端傳輸?shù)阶蠖说脑硪彩且粯印?br>[0016]本發(fā)明的輸入輸出部分形式不限，可以是壓接式端子，也可以使DB9針連接器等，對電路性能沒有影響。
[0017]實(shí)施例二
連接電路部分，為了保證信號的順利傳輸，此二極管的頻率需高于信號傳輸?shù)念l率，即為60KHZ以上。同時，需要利用二極管的反相耐壓特性保護(hù)光耦器件，這就要求此此二極管的反響擊穿電壓需要達(dá)到50V以上。本電路中D1—D12所有的二極管都是選用的是1N4148，頻率能到達(dá)10KHZ以上，反響擊穿電壓75V。所述的連接電路包括第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管，第一二極管的陰極與光電隔離電路中光電耦合器的輸入端相連，第二二極管的陰極與光電隔離電路中光電親合器的光敏晶體管的輸入端相連，第三二極管的陽極與光電隔離電路中光電耦合器的發(fā)光二極管的陰極相連，第四二極管的陽極與光電隔離電路中光電親合器的光敏晶體管的輸出端相連。
[0018]實(shí)施例三
防雷電路部分，所述防雷電路包括抗浪涌電阻R3、抗浪涌電阻R4、雙向瞬態(tài)二極管TVSl和雙向瞬態(tài)二極管TVS2、氣體放電管V1、氣體放電管V2，雙向瞬態(tài)二極管TVSl和雙向瞬態(tài)二極管TVS2選擇瞬時功率600W以上的且擊穿電壓大于信號工作電壓的雙向瞬態(tài)二極管，氣體放電管V1、氣體放電管V2為能承受5KA以上的電流沖擊的氣體放電管。當(dāng)雷電流通過連接電纜輸入到本產(chǎn)品右端時，電壓電流值將大大超過信號本身，如果不加防雷保護(hù)電路，后級的光耦等器件必然會損壞。當(dāng)電流電壓值達(dá)到防雷電路的啟動條件，浪涌保護(hù)器前端的氣體放電管V1、V2導(dǎo)通，將雷電流的能量泄放到V2右端的地線上。V1、V2為氣體放電管，是前級放電器件，要求能承受5KA以上的電流沖擊。R3、R4是抗浪涌電阻，為前后級的隔離器件，保證雷電流盡量在前級的氣體放電管上泄放，由于它是串聯(lián)在信號線上，為保證信號的正常傳輸，電阻值應(yīng)盡量小。TVSl和TVS2是雙向瞬態(tài)二極管，是后級放電器件，將前級未泄放完的能量進(jìn)行再次泄放，保證信號線之間或信號線對地之間的最高電壓值不超過后級光電隔離器能承受的最高電壓值，從而保證了后級器件的安全。要求其瞬時功率600W以上，擊穿電壓大于信號工作電壓，S卩15V以上。
[0019]實(shí)施例四
光電隔離電路和取電電路部分，所述光電隔離電路包括電荷栗電壓反轉(zhuǎn)器、光電耦合器、二極管、電容、電阻，其中二極管為頻率60KHZ以上的二極管。此電路以光電耦合器為中心，左右對稱，現(xiàn)以左邊為例:D1、D2、D3、D4、Cl、C2、C3、U5組合成取電電路，運(yùn)用電荷栗電壓反轉(zhuǎn)器U5將信號線上的正電壓轉(zhuǎn)換為滿足RS232標(biāo)準(zhǔn)的正負(fù)電壓輸出供給左邊電路使用。Ul一一U4為光電耦合器，頻率應(yīng)能滿足信號的最大工作頻率。Rl是限流電阻，保證光電耦合器的正常工作。將本電路兩端連接到通訊設(shè)備時，由于電荷栗電壓反轉(zhuǎn)器U5、U6的作用，電容Cl、C5帶上負(fù)電壓，C2、C4帶上正電壓。當(dāng)左邊3腳(TXD)發(fā)送一個高電平時，光耦U4工作，光耦右端接通，將C4上的正電壓傳到右邊端子的3腳(TXD)，此時，高電平信號便通過光電隔離器從左端傳輸?shù)搅擞叶耍划?dāng)左端3腳(TXD)發(fā)送一個低電平時，光耦U2工作，光耦右端導(dǎo)通，將C5上的負(fù)電壓傳到右邊端子的3腳(TXD)，此時，低電平信號便通過光電隔離器從左端傳輸?shù)搅擞叶?。信號從右端傳輸?shù)阶蠖说脑硪彩且粯印?br>【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光電隔離電路和防雷電路的萬能保護(hù)器，包括輸入端、光電隔離電路、防雷電路和取電電路，其特征是:光電隔離電路經(jīng)連接電路(2)與防雷電路連接；電信號經(jīng)光電隔離電路(I)消除地線回路電壓差異，再經(jīng)連接電路(2)輸出單向整流電信號至防雷電路(3);或電信號輸入防雷電路(3)泄放浪涌脈沖，再經(jīng)連接電路(2)輸出單向整流電信號至光電隔離電路(I);取電電路(4、5)分別從輸入端和防雷電路中取電輸入光電隔離電路(I)，所述的連接電路包括第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管，第一二極管的陰極與光電隔離電路(I)中光電耦合器的輸入端相連，第二二極管的陰極與光電隔離電路(I)中光電耦合器的光敏晶體管的輸入端相連，第三二極管的陽極與光電隔離電路(I)中光電耦合器的發(fā)光二極管的陰極相連，第四二極管的陽極與光電隔離電路(I)中光電耦合器的光敏晶體管的輸出端相連，所述防雷電路包括抗浪涌電阻R3、抗浪涌電阻R4、雙向瞬態(tài)二極管TVSl和雙向瞬態(tài)二極管TVS2、氣體放電管V1、氣體放電管V2，雙向瞬態(tài)二極管TVSl和雙向瞬態(tài)二極管TVS2選擇瞬時功率600W以上的且擊穿電壓大于信號工作電壓的雙向瞬態(tài)二極管，氣體放電管V1、氣體放電管V2為能承受5KA以上的電流沖擊的氣體放電管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電隔離電路和防雷電路的萬能保護(hù)器，其特征在是:所述光電隔離電路包括電荷栗電壓反轉(zhuǎn)器、光電耦合器、二極管、電容、電阻，其中二極管為頻率60KHZ以上的二極管。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光電隔離電路和防雷電路的萬能保護(hù)器。本發(fā)明涉及通訊與防雷技術(shù)領(lǐng)域，針對如何將光電隔離器和浪涌保護(hù)器合二為一,保證兩者的級聯(lián)配合、互不干擾光電隔離電路經(jīng)連接電路（2）與防雷電路連接；電信號經(jīng)光電隔離電路（1）消除地線回路電壓差異，再經(jīng)連接電路（2）輸出單向整流電信號，最后輸入防雷電路（3）；或者電信號輸入防雷電路（3）泄放浪涌脈沖，再經(jīng)連接電路（2）輸出單向整流電信號，最后輸入光電隔離電路（1）。本發(fā)明具有光電隔離和防雷保護(hù)雙重功能，此兩項(xiàng)功能為互補(bǔ)關(guān)系，消除了兩者的缺點(diǎn)，能夠使設(shè)備免受外線傳導(dǎo)的過電壓、過電流等浪涌脈沖的干擾和損壞。
【IPC分類】H02H9/04, H02H9/06
【公開號】CN105591374
【申請?zhí)枴緾N201410657053
【發(fā)明人】李亮
【申請人】成都捷康特科技有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年11月18日