專利名稱：一種串口電路的保護裝置及方法
技術領域：
本發明涉及通訊設備的串口技術，特別是一種串口電路的保護裝置及方法。
背景技術：
RS-232是計算機與通信設備中應用最廣泛的一種串行接口 ， RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準，RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊；收、發端的數據信號電平相對于信號地，典型的RS-232信號在正負電平之間擺動，工作電平在+3 +12V與-3 -12V之間，其傳送距離最大約為15米，最高速率為20Kbps。RS-232是為點對點通訊而設計的、即只用一對收、發設備，其驅動器負載為3kQ 7kQ，所以RS-232適合本地設備之間的通信。 在實際應用中，RS-232串口配置端口使用最基本的三線連接方式，如圖l所示，使用發送數據(TXD)、接收數據(RXD)和信號地(GND)三根物理信號，就可以實現簡單的全雙工通信；具體連接時，可以使用帶有DB9連接器插頭或者RJ45連接器插頭的線纜，將通信設備和計算機連接起來進行互聯通信。 現有技術中，常用的RS-232串口電路一般沒有專門的電位差保護設計。如圖2所示，當通信設備與計算機接地良好時，兩端GND上的電壓VI和V2沒有電位差，都與大地等電位，即都為OV，通信設備與計算機通過通訊線路進行互聯時，串口電路中沒有過電流產生，設備通信正常；當通信設備或者計算機接地不良時，會造成GND懸空現象，這種情況下，由于GND對通訊設備或計算機的電源輸入正負極的分布電容存在，如圖3所示，造成GND的電位被抬高到輸入電壓的一半，即對220V交流電源輸入來說，GND的電位可達到110V ;對-48V的直流電源輸入來說，GND的電位可達到-24V。在GND電位被抬高的同時，由于串口的TXD和RXD要與GND保持一定的相對電位差，所以TXD和RXD的電位也被相應抬高，那么，當通訊設備與計算機的通訊線路進行互聯時，會因通訊線路的電位不一致，在連接瞬間，造成串口電路中有過電流產生，導致串口芯片燒壞，對通訊造成影響。
發明內容
有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種串口電路的保護裝置及方法，能夠防止串口電路產生過電流，從而對串口電路及串口芯片起到保護作用。
為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的 本發明提供了一種串口電路的保護裝置，該裝置包括限流器件，串聯于串口接口與串口芯片之間，用于在串口電路產生過電流時，提升自身阻值，減小串口電路中的電流。
上述方案中，所述限流器件串聯于通訊設備或計算機的串口接口與串口芯片之間。 上述方案中，所述限流器件為正溫度系數熱敏電阻。 上述方案中，所述限流器件包括三個正溫度系數熱敏電阻，每條通訊線路上設置一個正溫度系數熱敏電阻。
本發明還提供了一種串口電路的保護方法，該方法包括 在串口接口與串口芯片之間設置限流器件，當串口電路產生過電流時，限流器件 提升自身阻值，減小串口電路中的電流。 上述方案中，該方法進一步包括在每條通訊線路上設置一個正溫度系數熱敏電 阻。 本發明所提供的串口電路的保護裝置及方法，在串口接口與串口芯片之間設置限 流器件，當串口電路因通訊線路的電位差產生過電流時，限流器件可以迅速減小串口電路 中的電流，從而對串口電路及串口芯片起到保護作用。 采用本發明的裝置及方法，有效減少了串口電路中因通訊線路的電位差產生的過 電流，保護了串口電路及串口芯片，保證了通訊的正常進行；不僅適用于RS-232串口電路， 而且廣泛適用于含有地線的串行通訊接口電路，如RS-422與RS-485串行接口等，具有實際 應用前景。
圖1為現有技術通訊設備與計算機串口通訊示意圖； 圖2為現有技術通訊設備與計算機正常通訊時地電位示意圖； 圖3為現有技術串口地線接地不良時串口連接示意圖； 圖4為本發明中串口電路保護裝置結構圖； 圖5為本發明中串口電路保護方法流程圖。
具體實施例方式
本發明的基本思想是在串口接口與串口芯片之間設置限流器件，當串口電路因 通訊線路的電位差產生過電流時，限流器件可以迅速減小串口電路中的電流，從而對串口 電路及串口芯片起到保護作用。 本發明所提供的串口電路的保護裝置，如圖4所示，該裝置包括限流器件，串聯 于通訊設備或者計算機的串口接口與串口芯片之間，用于當串口電路中因通訊線路的電位 差產生過電流時，有效減小串口電路中的電流，從而對串口電路及串口芯片加以保護。較佳 地，將限流器件串聯在通訊設備的串口接口與串口芯片之間。 由于，熱敏電阻的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現出不同的電阻值，正 溫度系數熱敏電阻(PTC)，在溫度越高時電阻值越大；且熱敏電阻體積小、熱容量小、響應 速度快，在一些對精度要求不高的測量和控制裝置中得到廣泛應用。因而，在對精度要求不 高的串口電路中，較佳地，可以采用正溫度系數(PTC)熱敏電阻作為限流器件；因串口電路 中一般采用三線通訊，所以需要安裝三個PTC熱敏電阻，即在每條通訊線路上分別設置一 個PTC熱敏電阻。 當串口電路正常工作時，PTC熱敏電阻溫度與室溫相近、電阻很小，僅有一小部分 電壓保持在熱敏電阻上，不會影響串口電路中電流的通過；當串口電路因地電位差出現過 電流時，PTC熱敏電阻由于發熱功率增加導致溫度上升，當溫度超過PTC熱敏電阻的開關溫 度時，PTC熱敏電阻開始動作，其電阻值會在瞬間即毫秒級內劇增，從而使串口電路中的電 流迅速減小到安全值，對串口電路及串口芯片起到保護作用。
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當PTC熱敏電阻動作、呈高阻態時，必須承受幾乎全部的電源電壓，因此選擇PTC 熱敏電阻時，要考慮實際電路中可能出現的電位差，PTC熱敏電阻要有足夠高的最大工作電 壓，同時還要考慮到電源電壓可能產生的波動。 以RS-232串口為具體實施例，選取的熱敏電阻參數如下考慮到通訊設備及計算 機采用交流電源、以及電壓波動情況，選取熱敏電阻的最大工作電壓為250V ;RS-232串口 電路工作電流在20mA左右波動，選取熱敏電阻的額定電流為60mA，開關電流為120mA，最大 開關電流3A ;考慮到通訊設備應用環境溫度最高可達5(TC，可選熱敏電阻的開關溫度(居 里溫度)為85°C ;RS-232串口正常工作時，TXD線和RXD線電位在10V左右，熱敏電阻在未 動作時的壓降不能大于IV，選取熱敏電阻的額定零功率電阻值為50 Q 。
按照以上參數，將選取的熱敏電阻串聯在RS-232串口電路中，在通訊設備與計算 機的串口通過通訊線路互相連接時，因通訊線路的電位差，使串口電路產生過電流時，可以 有效使串口電路中的電流降至60mA以下，從而有效保護了串口電路及RS-232串口芯片。
本發明所述的裝置，廣泛適用于含有地線的串行通訊接口電路，如RS-422與 RS-485串行接口等。其中，限流器件也可以采用普通電阻或保險絲來代替，但是，當串口 電路中產生過電流時，普通電阻很容易被燒壞、保險絲會被燒斷，雖然對串口電路起到了一 定程度的保護作用，但是卻影響了設備間的正常通訊，因此，正溫度系數熱敏電阻是較佳選 擇。 基于上述裝置，本發明還提供了一種串口電路的保護方法，該方法包括以下步 驟 步驟501 :在串口接口與串口芯片之間設置限流器件； 本步驟中，限流器件可以串聯在通訊設備或者計算機的串口接口與串口芯片之 間；較佳的，將限流器件如PTC熱敏電阻，串聯在通訊設備的串口接口與串口芯片之間。
步驟502 :判斷通訊設備與計算機是否接地良好；如果通訊設備與計算機都接地 良好，則執行步驟503 ;如果通訊設備或計算機接地不良，則執行步驟504 ;
步驟503 :限流器件正常工作，結束流程。 這里，所述限流器件正常工作是指，如果通訊設備與計算機都接地良好，通訊線路 不存在電位差，則通訊設備與計算機的串口進行互聯時，串口電路正常工作，PTC熱敏電阻 溫度與室溫相近，電阻阻值很小，僅有一小部分電壓保持在熱敏電阻上，不會影響串口電路 中電流的通過。
步驟504 :限流器件瞬間提升電阻阻值，降低串口電路中的電流； 這里，所述限流器件瞬間提升電阻阻值具體為如果通訊設備或計算機接地不良
時，則通訊設備或計算機一側的GND電位會上升為電源輸入的一半，由于TXD和RXD要與
GND保持一定的電位差，所以TXD和RXD的電位也被升高，那么，在通訊設備與計算機的串口
進行互聯時，由于通訊線路的電位差，會使串口電路產生過電流，則PTC熱敏電阻由于發熱
功率增加導致溫度上升，當溫度超過PTC熱敏電阻的開關溫度，例如85t:時，PTC熱敏電阻
開始動作，其電阻值會在瞬間即毫秒級內劇增，從而使串口電路中的電流迅速降至安全值
以下，如此，可以使串口電路中的電流迅速降至60mA以下，對串口電路及串口芯片起到保
護作用。 以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護 范圍之內。
權利要求
一種串口電路的保護裝置，其特征在于，該裝置包括限流器件，串聯于串口接口與串口芯片之間，用于在串口電路產生過電流時，提升自身阻值，減小串口電路中的電流。
2. 根據權利要求1所述的保護裝置，其特征在于，所述限流器件串聯于通訊設備或計算機的串口接口與串口芯片之間。
3. 根據權利要求1或2所述的保護裝置，其特征在于，所述限流器件為正溫度系數熱敏電阻。
4. 根據權利要求3所述的保護裝置，其特征在于，所述限流器件包括三個正溫度系數熱敏電阻，每條通訊線路上設置一個正溫度系數熱敏電阻。
5. —種串口電路的保護方法，其特征在于，該方法包括在串口接口與串口芯片之間設置限流器件，當串口電路產生過電流時，限流器件提升自身阻值，減小串口電路中的電流。
6. 根據權利要求5所述的保護方法，其特征在于，所述限流器件串聯于通訊設備或計算機的串口接口與串口芯片之間。
7. 根據權利要求5或6所述的保護方法，其特征在于，所述限流器件為正溫度系數熱敏電阻。
8. 根據權利要求7所述的保護方法，其特征在于，該方法進一步包括在每條通訊線路上設置一個正溫度系數熱敏電阻。
全文摘要
本發明公開了一種串口電路的保護裝置及方法，在串口接口與串口芯片之間設置限流器件，當串口電路因通訊線路的電位差產生過電流時，限流器件可以迅速提升自身阻值，減小串口電路中的電流，從而對串口電路及串口芯片起到保護作用。采用本發明的裝置及方法，有效減少了串口電路中的過電流，保護了串口電路及串口芯片，保證了通訊的正常進行，而且廣泛適用于含有地線的串行通訊接口電路，具有實際應用前景。
文檔編號H02H9/02GK101752852SQ200910247039
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者孫偉國, 張本軍, 馬光明 申請人:中興通訊股份有限公司