一种rs485芯片的保护电路和通信电路的制作方法

一种rs485芯片的保护电路和通信电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及通信技术领域，尤其设及一种RS485巧片的保护电路和通信电 路。
【背景技术】
[0002] RS485作为串行差分通信方式之一，W其硬件设计简单、控制方便、成本低等优点， 广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动测控等领域。
[0003] 但是，随着RS485使用频率的增高，其遇到的问题也日益增加。其中，RS485巧片 采用差分方式进行信号传输，且RS485巧片的共模电压范围为-7V~+12V，只有满足上述条 件的情况下，整个RS485网络才能正常工作，而雷击、浪涌等引入的过电压通常能够瞬间损 坏RS485巧片，对RS485网络造成严重的损坏。因此，如何对RS485巧片进行有效保护，成 为亟待解决的一个问题。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的实施例提供一种RS485巧片的保护电路和通信电路，用W对RS485 巧片进行有效保护，提高RS485网络的抗干扰能力。
[00化]为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
[0006] 第一方面，本实用新型实施例提供了一种RS485巧片的保护电路，包括通信总线， 所述通信总线包括与所述RS485巧片的第一通信端口连接的第一通信线和与所述RS485巧 片的第二通信端口连接的第二通信线，其特征在于，所述保护电路还包括：电压保持单元、 限流单元、瞬态抑制单元、浪涌保护单元；
[0007] 所述限流单元和所述浪涌保护单元依次串联在所述通信总线上，所述电压保持单 元与所述RS485巧片和所述限流单元之间的通信总线连接，所述瞬态抑制单元与所述限流 单元与所述浪涌保护单元之间的通信总线连接。
[000引第二方面，本实用新型实施例还提供了一种RS485巧片的通信电路，包括；微控制 器和第一方面中所述的RS485巧片的保护电路；
[0009] 其中，所述RS485巧片的接收端口与所述微控制器的接收数据端口连接，所述 RS485巧片的发送端口与所述微控制器的发送数据端口连接，所述RS485巧片的接收使能 端口和发送使能端口分别与所述微控制器的通用输入输出I/O端口连接，所述RS485巧片 的电源端口与所述电源连接，所述RS485巧片的接地端口接地。
[0010] 第S方面，本实用新型实施例还提供了一种RS485巧片的通信电路，包括；主机电 路和至少一个从机电路；所述主机电路和所述至少一个从机电路中每个从机电路均采用第 二方面所述的RS485巧片的通信电路；所述主机电路与所述每个从机电路通过双绞线连 接。
[0011] 本实用新型实施例提供的一种RS485巧片的保护电路和通信电路，其中，RS485巧 片的保护电路不仅包括通信总线，通信总线包括与RS485巧片的第一通信端口连接的第一 通信线和与RS485巧片的第二通信端口连接的第二通信线，还包括电压保持单元、限流单 元、瞬态抑制单元、浪涌保护单元；限流单元和浪涌保护单元依次串联在通信总线上，电压 保持单元与RS485巧片和限流单元之间的通信总线连接，瞬态抑制单元的限流单元与浪涌 保护单元之间的通信总线连接。电压保持单元可W避免RS485通信总线的状态不稳定，容 易受到外部干扰的问题，限流单元、瞬态抑制单元和浪涌保护单元可W避免RS485巧片受 到雷击、浪涌等过电压的损坏，W有效的对RS485巧片进行有效保护，提高RS485网络的抗 干扰能力。
【附图说明】
[0012] 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描 述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据 该些附图获得其他的附图。
[0013] 图1为本实用新型实施例提供的一种RS485巧片的保护电路的示意图；
[0014] 图2为本实用新型实施例提供的另一种RS485巧片的保护电路的示意图；
[0015] 图3为本实用新型实施例提供的一种RS485巧片的通信电路的示意图；
[0016] 图4为本实用新型实施例提供的另一种RS485巧片的通信电路的示意图；
[0017] 图5为本实用新型实施例提供的另一种RS485巧片的通信电路的示意图；
[001引图6为本实用新型实施例提供的另一种RS485巧片的通信电路的示意图；
[0019] 图7为本实用新型实施例提供的另一种RS485巧片的通信电路的示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0021] 本实用新型实施例提供了一种RS485巧片的保护电路，如图1所示，该RS485巧片 的保护电路包括通信总线，通信总线包括与RS485巧片的第一通信端口A连接的第一通信 线和与RS485巧片的第二通信端口B连接的第二通信线，进一步的，该RS485巧片的保护电 路还包括；电压保持单元10、限流单元20、瞬态抑制单元30、浪涌保护单元40。
[0022] 其中，限流单元20和浪涌保护单元40依次串联在通信总线上，电压保持单元10 与RS485巧片和限流单元20之间的通信总线连接，瞬态抑制单元30限流单元20与浪涌保 护单元40之间的通信总线连接。
[0023] 具体的，如图2所示，电压保持单元10包括；上拉电阻R1和下拉电阻R2 ;上拉电 阻R1的一端与RS485巧片的第一通信端口A连接，另一端与电源VCC连接；下拉电阻R2的 一端与RS485巧片的第二通信端口B连接，另一端接地。采用上拉电阻R1和下拉电阻R2 的作用之一是在RS485通信总线上无信号发送时，通过上拉电阻R1和下拉电阻R2时保持 RS485通信总线处于总线状态，避免了RS485通信总线的状态不确定，容易受到外部干扰的 问题。
[0024] 进一步的，如图2所示，限流单元20包括；串联在第一通信线上的第一限流电阻 R3和串联在第二信号线上的第二限流电阻R4。其中，第一限流电阻R3和第二限流电阻R4 在对流过第一通信线和第二通信线的电流起到限流作用，同时，第一限流电阻R3和上拉电 阻R1构成连接于RS485巧片的第一通信端口A的并联电阻，第二限流电阻R4与下拉电阻 R2构成连接于RS485巧片的第二通信端口B的并联电阻，从而可W抑制通信信号的驻波反 射。
[0025] 优选的，第一限流电阻R3和第二限流电阻R4的阻值大于或等于10欧姆，且小于 上拉电阻R1、下拉电阻R2的阻值。因为，在此范围内，第一限流电阻R3和第二限流电阻R4 既能较好的限流，又能有效的吸收驻波反射。
[0026] 进一步的，如图2所示，浪涌保护单元40包括；串联在第一通信线上的第一热敏电 阻RT1和串联在第二通信线上的第二热敏电阻RT2。其中，第一热敏电阻RT1和第二热敏 电阻RT2均采用正温度系数热敏电阻（PositiveTemperatureCoefficient,简称PTC)，该 样，当在第一通信线和第二通信线中任一通信线接入高电压（如220V交流电）时，热敏电 阻（RT1/RT2)因电流的增大而发热，热敏电阻的阻值也将增大，避免因人为或者线路受损 等引入的高电压导致RS485巧片损坏的问题。
[0027] 进一步的，如图2所示，瞬态抑制单元30包含第一瞬态抑制二极管（Transient VoltageSuppressor,简称TV巧VI和第二瞬态抑制二极管V2,其中，第一瞬态抑制二极管 VI的一端与第一通信线连接，另一端接地；第二瞬态抑制二极管V2的一端与第二通信线连 接，另一端接地。
[002引该样，当外界的高电压施加在RS485巧片的第一通信线和第二通信线中的任意一 个通信线时，由于热敏电阻（RT1/RT2)的热保护动作时间需要0.01~3秒，而瞬态抑制二 极管（V1/V2)的响应时间需要Ins左右，因此，当热敏电阻（RT1/RT2)还未起到保护作用 时，瞬态抑制二极管（V1/V2)反向导通，将RS485输入端的电压错位在RS485巧片可W承受 的电压范围内，从而达到保护RS485巧片的目的。另外，当外界的高电压因外部因素同时跨 接在第一通信线上和第二通信线上时，外界的高电压、热敏电阻、瞬态抑制二极管构成一个 回路，瞬态抑制二级管的反向导通电压只有十几伏，正向导通电压可W忽略不计，热敏电阻 因过流而电阻增大，相当于断开，从而起到保护RS485巧片的目的。其中，假设RS485巧片 的工作电压为Vd ，那么，瞬态抑制二极管VI和V2的抑制电压值（或称为错位电压）Vt大于 等于Vd的1. 5倍，小于等于Vd的2倍，即1. 5Vd《Vt《2Vd。因为，当Vt小于1. 5Vd时， 瞬态抑制二极管的静态电流较大，造成瞬态抑制二极管发热大，严重时，导致电路不能正常 工作；而当Vt大于2Vd时，瞬态抑制二极管浪涌保护时，瞬态抑制二极管二段的电压会升 高，当高于RS485巧片通信端口的作答允许电压时，就会损坏RS485巧片，因此，将Vt设置 在1.5Vd~2Vd之间。
[0029] 本实用新型实施例提供的一种RS485巧片的保护电路，RS485巧片的保护电路 不仅包括通信总线，通信总线包括与RS485巧片的第一通信端口连接的第一通信线和与RS485巧片的第二通信端口连接的第二通信线，还包括电压保持单元10、限流单元20、瞬态 抑制单元30、浪涌保护单元40 ;限流单元20和浪涌保护单元40依次串联在通信总线上，电 压保持单元10与RS485巧片和限流单元20之间的通信总线连接，瞬态抑制单元30与限流 单元20与浪涌保护单元40之间的通信总线连接。电压保持单元10可W避免RS485通信 总线的状态不稳定，容易受到外部干扰的问题，限流单元20、瞬态抑制单元30和浪涌保护 单元40可W避免RS485巧片受到雷击、浪涌等过电压的损坏，W有效的对RS485巧片进行 有效保护，提高RS485网络的抗干扰能力。
[0030] 本实用新型实施例还提供了一种RS485巧片通信电路，如图3所示，包括微控制器 (Microcontroller化it,简称MCU)和图2中所述的RS485巧片的保护电路。
[0031] 其中，RS485巧片的接收端口R与微控制器的接收数据巧eceiveDate,简称RxD) 端口连接，RS485巧片的发送端口D与微控制器的发送数据（TransmitDate,简称TxD)端 口连接，RS485巧片的第一使能端口/RE和第二使能端口DE分别与微控制器的通用输入输 出（I吨ut/Ou化ut，简称I/O)端口连接，RS485巧片的电源端口VCC与电源VCC连接，RS485 巧片的接地端口GND接地；对于RS485巧片的第一通信端口A和第二通信端口B的连接可 W参考上述实施例和图2所示的，在此不再寶述。
[0032] 进一步的，如图4所示，为了连接方便，该RS485通信电路还包括接线端子P，接线 端子P串联在第一热敏电阻PTC1和第二热敏电阻PTC2之后。
[0033] 进一步的，如图5-图7所示，本实用新型实施例还提供了一种RS485巧片的通信 电路，包括：主机电路和至少一个从机电路，主机电路和至少一个从机电路中每个从机电路 均采用图3或图4所示的RS485通信电路，主机电路与每个从机电路通过双绞线连接。
[0034] 具体的，如图5-图7所示，主机电路包括微控制器DURS485巧片D3、上拉电阻R1、 下拉电阻R2、限流电阻R3、限流电阻R4、瞬态抑制二极管VI、瞬态抑制二极管V2、热敏电阻 RT1、热敏电阻RT2、接线端子P1 ;每个从机电路包括微控制器D2、RS485巧片D4、上拉电阻 贴、下拉电阻R6、限流电阻R7、限流电阻R8、瞬态抑制二极管V3、瞬态抑制二极管V4、热敏电 阻RT3、热敏电阻RT4、接线端子P2,具体的连接方式可W参考对图2和图3的描述，在此不 再寶述。
[0035] 针对图5-图7所示的RS485通信电路，在未进行通信时，通过微控制器D1的I/O 端口设置RS485巧片D3的使能端口/RE和使能端口DE为高电平，此时主机处于发送状态， 同时，通过微控制器D4的I/O端口设置RS485巧片D2的使能端口/RE和使能端口DE为低 电平，从机处于接收状态。通信时，主机将一帖完整的信息发送给从机后，通过微控制器D1 的I/O端口设置主机电路中的RS485巧片D3的使能端口/RE和使能端口DE为低电平，主 机处于接收状态，从机在完全接收到主机发送的信息后，通过微控制器D2的I/O端口设置 从机电路中的RS485巧片D4的使能端口/RE和使能端口DE为高电平，从机处于发送状态， 从机将应答帖发送给主机，应答完毕后恢复到接收状态，主机接收到正确的应答帖后，恢复 为发送状态，一次通信完成。
[0036] 当主机电路和每个从机电路采用如图5所示的正接的连接方式，即主机电路中第 一通信线与每个从机电路中的第一通信线连接，主机电路中的第二通信线与每个从机电路 中的第二通信线连接，简而言之为A-A，B-B时，参考表1和表2所示，其中，表1为当主机电 路发送数据时，主机电路中的RS485巧片D3和从机电路中的RS485巧片D4各个端口的逻 辑电平；表2为当从机电路发生应答帖时，从机电路中RS485巧片D4和主机电路中的RS485 巧片D3各个端口的逻辑电平。
[0037]表 1 [00%]
【主权项】
1. 一种RS485芯片的保护电路，包括通信总线，所述通信总线包括与所述RS485芯片 的第一通信端口连接的第一通信线和与所述RS485芯片的第二通信端口连接的第二通信 线，其特征在于，所述保护电路还包括：电压保持单元、限流单元、瞬态抑制单元、浪涌保护 单元； 所述限流单元和所述浪涌保护单元依次串联在所述通信总线上，所述电压保持单元与 所述RS485芯片和所述限流单元之间的通信总线连接，所述瞬态抑制单元与所述限流单元 与所述浪涌保护单元之间的通信总线连接。
2. 根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述电压保持单元包括：上拉电阻和 下拉电阻； 所述上拉电阻的一端与所述RS485芯片的第一通信端口连接，另一端与电源连接；所 述下拉电阻的一端与所述RS485芯片的第二通信端口连接，另一端接地。
3. 根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述限流单元包括：串联在所述第一 通信线上的第一限流电阻和串联在所述第二通信线上的第二限流电阻。
4. 根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述瞬态抑制单元包括：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一端与所述第一通信线连接，另一端接地；所述第二瞬态 抑制二极管的一端与所述第二通信线连接，另一端接地。
5. 根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述浪涌保护单元包括：串联在所述 第一通信线上的第一热敏电阻和串联在所述第二通信线上的第二热敏电阻。
6. -种RS485芯片的通信电路，其特征在于，包括：微控制器和权利要求1-5任一项所 述的RS485芯片的保护电路； 所述RS485芯片的接收端口与所述微控制器的接收数据端口连接，所述RS485芯片的 发送端口与所述微控制器的发送数据端口连接，所述RS485芯片的接收使能端口和发送使 能端口分别与所述微控制器的通用输入输出I/O端口连接，所述RS485芯片的电源端口与 所述电源连接，所述RS485芯片的接地端口接地。
7. 根据权利要求6所述的通信电路，其特征在于，所述通信电路还包括：接线端子；所 述接线端子串联在所述浪涌保护单元之后。
8. -种RS485芯片的通信电路，其特征在于，包括：主机电路和至少一个从机电路；所 述主机电路和所述至少一个从机电路中每个从机电路均采用权利要求6或7所述的RS485 芯片的通信电路；所述主机电路与所述每个从机电路通过双绞线连接。
9. 根据权利要求8所述的通信电路，其特征在于，所述主机电路中的RS485芯片采用有 极性的RS485芯片，所述每个从机电路中的RS485芯片采用无极性的RS485芯片。
10. 根据权利要求8或9所述的通信电路，其特征在于，所述主机电路中上拉电阻的阻 值小于所述每个从机电路中上拉电阻的阻值，所述主机电路中的下拉电阻的阻值小于所述 每个从机电路中下拉电阻的阻值。
【专利摘要】本实用新型实施例提供了一种RS485芯片的保护电路和通信电路，涉及通信技术领域，用以对RS485芯片进行有效保护，提高RS485网络的抗干扰能力。其中，RS485芯片的保护电路包括通信总线，通信总线包括与RS485芯片的第一通信端口连接的第一通信线和与RS485芯片的第二通信端口连接的第二通信线，RS485芯片的保护电路还包括：电压保持单元、限流单元、瞬态抑制单元、浪涌保护单元；限流单元和浪涌保护单元依次串联在通信总线上，电压保持单元与RS485芯片和限流单元之间的通信总线连接，瞬态抑制单元与限流单元与浪涌保护单元之间的通信总线连接。本实用新型应用于空调系统的室内机和室外机中。
【IPC分类】G06F13-40
【公开号】CN204613935
【申请号】CN201520305094
【发明人】陈坚波, 徐鹏, 朱骁
【申请人】海信（广东）空调有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月12日