專利名稱：一種rs232/422/485通信復用切換與防護電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種復用切換 防護電路，特別是一種RS232/422/485通信復用切換與防護電路。
背景技術：
隨著串行通信技術的廣泛應用，如何解決通信應用中接口的靈活配置、復用切換的便利性、接口驅動的抗擾度防護等系列問題已成為人們關注的熱點。現有的RS232/422/485通信接口功能單一，通信穩定性比較差，可靠性不高，已不能滿足通信廣泛性的要。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種RS232/422/485通信復用切換與防護電路，解決通信接口的功能單一的問題，保證通信穩定性與可靠性前提下滿足通信范疇廣泛性的要求。為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是一種RS232/422/485通信復用切換與防護電路，包括電源、電源隔離電路、與電源隔離電路連接的光電隔離電路、接口端子，還包括通信復用切換電路，所述電源與電源隔離電路、光電隔離電路連接，所述通信復用切換電路并接入電源隔離電路與光電隔離電路之間，所述光電隔離電路與所述通信復用切換電路雙向連接，所述通信復用切換電路接入接口端子；所述通信復用切換電路包括與門器件、與非門器件、RS232接口驅動器、RS422/485接口驅動器，所述與門器件中的第一與門輸出端、第三與門輸入端與所述RS232接口驅動器連接，所述與門器件中的第二與門輸出端、第三與門輸入端與所述RS422/485接口驅動器連接，所述RS422/485接口驅動器的第一輸出端和第二輸出端各通過兩個連排跳線接入接口端子，所述RS422/485接口驅動器的第三輸出端和第四輸出端分別依次通過瞬態二極管和陶瓷氣體放電管接入接口端子；所述RS422/485接口驅動器第一輸出端和第二輸輸出端兩個連排跳線之間依次接有一個瞬態抑制二極管、一個陶瓷氣體放電管，第一輸出端的第一瞬態抑制二極管通過第二瞬態抑制二極管與第二輸出端的第三瞬態抑制二極管連接，第一輸出端的第一陶瓷氣體放電管通過第二陶瓷氣體放電管與第二輸出端的第三陶瓷氣體放電管連接；第三輸出端的第四瞬態抑制二極管通過第五瞬態抑制二極管與第四輸出端的第六瞬態抑制二極管連接，第三輸出端的第四陶瓷氣體放電管通過第五陶瓷氣體放電管與第四輸出端的第六陶瓷氣體放電管連接；所述RS422/485接口驅動器第一輸出端與第四輸出端、第二輸出端與第三輸出端之間均通過連排跳線連接；所述RS232接口驅動器的兩個輸出端均通過一個瞬態抑制二極管和連排跳線接入接口端子，所述RS232接口驅動器的第一輸出端上的第七瞬態抑制二極管與所述RS232接口驅動器的第二輸出端上的第八瞬態抑制二極管之間接有第九瞬態抑制二極管；所述與非門器件的輸入端接有連排跳線，所述與非門器件的輸出端與RS422/485接口驅動器輸入端連接。[0005]與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果為本實用新型結合串行通信穩定性、設計結構緊湊性等特點，實現了一種RS232/422/485通信接口復用切換與防護技術，徹底解決了通信接口的功能單一的問題，滿足了通信范疇廣泛性需求，減少了通信方式接口數量的預留，從而達到降低系統應用通信接口成本的目標。通信隔離電源電路，輸出端電壓存在高出10%額 定電壓的問題和配置功率假負載問題，本實用新型通過低壓差穩壓器件，解決了隔離輸出端器件供電的可靠性與穩定性。RS232/422/485通過5連排跳線進行簡單切換，解決了單個跳線多次切換的問題，降低了跳線連接的不可靠性與出錯概率。結合RS232/422/485接口電氣性能存在的差異性，進行相應的防護處理措施，確保通信的可靠性與穩定性。
圖I為本實用新型一實施例結構示意圖；圖2為本實用新型一實施例電源隔離電路原理圖；圖3為本實用新型一實施例光電隔離電路原理圖；圖4為本實用新型一實施例通信復用切換電路原理圖。
具體實施方式
如圖I和圖4所示，本實用新型一實施例包括電源、電源隔離電路、與電源隔離電路連接的光電隔離電路、接口端子，還包括通信復用切換電路，所述電源與電源隔離電路、光電隔離電路連接，所述通信復用切換電路并接入電源隔離電路與光電隔離電路之間，所述光電隔離電路與所述通信復用切換電路雙向連接，所述通信復用切換電路接入接口端子；所述通信復用切換電路包括與門器件、與非門器件、RS232接口驅動器、RS422/485接口驅動器，所述與門器件中的第一與門輸出端、第三與門輸入端與所述RS232接口驅動器連接，所述與門器件中的第二與門輸出端、第三與門輸入端與所述RS422/485接口驅動器連接，所述RS422/485接口驅動器的第一輸出端和第二輸出端各通過兩個連排跳線接入接口端子，所述RS422/485接口驅動器的第三輸出端和第四輸出端分別依次通過瞬態二極管和陶瓷氣體放電管接入接口端子；所述RS422/485接口驅動器第一輸出端和第二輸輸出端兩個連排跳線之間依次接有一個瞬態抑制二極管、一個陶瓷氣體放電管，第一輸出端的第一瞬態抑制二極管通過第二瞬態抑制二極管與第二輸出端的第三瞬態抑制二極管連接，第一輸出端的第一陶瓷氣體放電管通過第二陶瓷氣體放電管與第二輸出端的第三陶瓷氣體放電管連接；第三輸出端的第四瞬態抑制二極管通過第五瞬態抑制二極管與第四輸出端的第六瞬態抑制二極管連接，第三輸出端的第四陶瓷氣體放電管通過第五陶瓷氣體放電管與第四輸出端的第六陶瓷氣體放電管連接；所述RS422/485接口驅動器第一輸出端與第四輸出端、第二輸出端與第三輸出端之間均通過連排跳線連接；所述RS232接口驅動器的兩個輸出端均通過一個瞬態抑制二極管和連排跳線接入接口端子，所述RS232接口驅動器的第一輸出端上的第七瞬態抑制二極管與所述RS232接口驅動器的第二輸出端上的第八瞬態抑制二極管之間接有第九瞬態抑制二極管；所述與非門器件的輸入端接有連排跳線，所述與非門器件的輸出端與RS422/485接口驅動器輸入端連接。如圖4所示，TVS2、TVS3、TVS4為瞬態抑制二極管，型號為SMBJ6CA ;TVS5、TVS6、TVS7、TVS8、TVS9、TVSlO 為瞬態抑制二極管，型號為 SMBJ18CA ;PTC1、PTC2、PTC3、PTC4、PTC5、PTC6為可恢復保險絲MSM020 ;G1、G2、G3、G4、G5、G6為陶瓷氣體放電管，型號為3SPC090F ；U4為數字邏輯與非門器件SN74AHC00，U3為數字邏輯與門器件SN74AHC08，U5為RS232接口驅動器，U6為RS422/485接口驅動器，Jl為RS232切換五連排跳線，J2為RS485切換五連排跳線，J3為RS422切換五連排跳線。原理框圖表述時將器件分散，如U4器件由況么、況8、況(、況0組成，11跳線由1認、118、了1(表述組成。TX'與U4A輸入引腳I和
2、U4B輸入引腳4和5相連，U3A輸出7引腳與U6B引腳4相連，U6B引腳7通過電阻Rll與VSS地相連，Z信號與J3B引腳3、J2C引腳6互連。J3B引腳4由TVS5、TVS6相連，經過PTC3與G1、G2、J3D引腳7相連，J3D引腳8連至外接通信端子4。U6B引腳8通過電阻R12與VDD地相連，Y信號與J2B引腳4、J3C引腳5互連。J3C引腳6由TVS6、TVS7相連，經過PTC4與G2、G3、J3E引腳9相連，J3E引腳10連至外接通信端子3。U3B輸出引腳6與U5B輸入引腳相連，U5B輸出14引腳經過PTC2、鐵氧體磁珠LI與TVS3、TV4、JlB引腳3相連，JlB引腳4連至外接通信端子4。·U4A引腳I與JlA引腳2、J2A引腳2、J3A引腳2、U4C引腳9相連，U4A引腳2與信號DE/RE'、U4B引腳4和5相連，U4A輸出引腳3與U4D輸入引腳12和13相連，U4D輸出引腳11相連至U6C引腳2，作為半雙工接收RE控制信號輸入；U4B輸出引腳6與U4C弓丨腳10相連，U4C輸出引腳8與U6C引腳3相連，作為半雙工發送DE控制信號輸入。U3C輸出引腳8與信號RX'相連，U3C輸入引腳9與U6A輸出引腳I相連，U3C輸入引腳10與U5A輸出引腳12相連，U6A引腳9為信號A通過電阻R9與電源VDD相連；信號A與TVS8、TVS9相連，經過PTC5與G4、G5相連，再接至外部通信端子2。U6A輸入引腳8為信號B通過電阻與地VSS相連；信號B與TVS9、TVSlO相連，經過PTC6與G5、G6相連，再接至外部通信端子I。U5A輸入引腳13為信號R，經過PTC1、L2與TV2、TV4、J1C引腳5相連，JlC引腳接
至外部通信端子3。如圖2所示，電源隔離轉換電路包括H)505T芯片和HT7550C芯片，F0505T芯片和HT7550C芯片串聯，Pffl輸入電源引腳2連接去耦電容Cl、鉭電容⑶I正極、電源VCC ；Pffl地引腳I連接至GND ；PW2輸入電源引腳I連接去耦電容C2、PW1輸出地引腳5、鉭電容⑶2、去耦電容C3、隔離電源地VSS ;PW2輸入引腳2和引腳3連接PWl電源輸出引腳8、去耦電容C2 ;PW2輸出電源引腳3連接鉭電容⑶2、去耦電容C3、隔離輸出電源VDD。如圖3所示，所述光電隔離電路采用HCPL0631芯片。Ul為雙路光電隔離器件，TX為串行通信發送信號、DE/RE為半雙工通信允許發送使能信號、RX為串行通信接受信號。Ul輸入引腳I通過Rl電阻與電源VDD相連，Ul輸入引腳2與TX相連，Ul輸入引腳3通過R2電阻與電源VDD相連，Ul輸入引腳4與DE/RE相連，Ul電源引腳8連接至VDD，Ul地引腳5連接至VSS，Ul輸出引腳7連接至TX'，通過上拉電阻R4與VDD相接；Ul輸出引腳6連接至DE/RE'，通過上拉電阻R5與VDD相接；U2輸入引腳I通過R8電阻與電源VDD相連，U2輸入引腳2與RX'相連，U2電源引腳8連接至VDD，U2地引腳5連接至VSS，U2輸出引腳7連接至RX，通過上拉電阻R3與VDD相接。如圖4所示，所述RS422/485接口驅動器為SN65HVD3086芯片，所述RS232接口驅動器為MAX232芯片。[0019]本實用新型具有以下優點(I)供電電源的穩定與可靠性傳統通信供電電源只考慮電源的隔離，忽視了電源輸出供電范圍與穩定性，目前市場上的通信電路使用的DC-DC隔離電源模塊，輸出電壓都偏高10%左右，如設計用的R)505T-1W器件，額定輸出為5V，器件實際輸出為5. 5V，而5. 5V的供電范圍已經達到通信外圍器件的最大供電電壓值，因此對于通信的正常使用存在一定的應用風險，且隔離電源的模塊開關頻率噪聲對通信的可靠性存在負面影響。本實用新型隔離電源電路通過低壓差穩壓 器件后，電源電壓穩壓至輸出電壓的2%以內，解決電源的開關頻率噪聲與紋波對通信系能的影響，確保供電器件運行的可靠性與穩定性。(2)復用功能的創新設計傳統復用設計多采用硬件設計上考慮多種通信方式的兼容，實際運用時通過硬件上省略焊接器件達到接口方式要求，從而單一的滿足應用要求，無法實現靈活的切換復用，且更改難度大切換效率低等特點。本實用新型采用通信的全雙工與半雙工使能控制，通過合理邏輯組合電路在硬件上保證了復用功能的可靠性，利用搭建的邏輯鎖功能避免了通信收發的沖突影響，解決了原設計需進行硬件更改達到單一復用的目標，具備科學的設計合理性與原創性。(3)接口復用的靈活切換傳統的接口復用切換采用單排跳線，存在跳線數量多，切換次數多，容易出錯，且單排跳線在通信連接應用上存在接觸不可靠、容易松動脫落風險。本實用新型采用5連排跳線進行單次跳接切換，解決了單跳線多次切換的繁雜問題，同時降低了單跳線連接的不可靠性與出錯概率。(4)單器件實現全雙工RS422和半雙工RS485功能傳統的RS422/485設計采用兩個半雙工RS485組合搭建一個全雙工RS422系統。本實用新型采用單器件實現全雙工與半雙工通信應用要求，減小了驅動器件與外圍器件的數量與種類，節省了硬件布局空間，設計更為緊湊美觀，便于高密度設計要求的嵌入。接口的可靠分類防護本實用新型根據RS232與RS422/RS485通信電平的差異特征進行分類防護設計，在滿足接口防護要求的同時，注重器件關鍵參數的選型與選配。接口驅動選型時采用內部帶ESD防護的器件，因此外部防護時不增添ESD防護的選配。根據RS232采用單端共地TTL電平傳輸信號、且傳輸距離近等特點，接口著重考慮信號的抗共模干擾與限流限壓防護，采用瞬態抑制二極管TVS、可恢復保險絲PPTC、鐵氧體INDUCTOR組合進行防護。RS422/RS485采用平衡驅動器和差分接收器，具備強抗共模干擾能力和傳輸距離遠；接口防護著重考慮信號遠距離傳輸的浪涌、過壓、EMC干擾等特點，采用陶瓷氣體放電管⑶T、可恢復保險絲PPTC、瞬態抑制二極管TVS組合實現。
權利要求1.一種RS232/422/485通信復用切換與防護電路，包括電源、電源隔離電路、與電源隔離電路連接的光電隔離電路、接口端子，其特征在于，還包括通信復用切換電路，所述電源與電源隔離電路、光電隔離電路連接，所述通信復用切換電路并接入電源隔離電路與光電隔離電路之間，所述光電隔離電路與所述通信復用切換電路雙向連接，所述通信復用切換電路接入接口端子；所述通信復用切換電路包括與門器件、與非門器件、RS232接口驅動器、RS422/485接口驅動器，所述與門器件中的第一與門輸出端、第三與門輸入端與所述RS232接口驅動器連接，所述與門器件中的第二與門輸出端、第三與門輸入端與所述RS422/485接口驅動器連接，所述RS422/485接口驅動器的第一輸出端和第二輸出端各通過兩個連排跳線接入接口端子，所述RS422/485接口驅動器的第三輸出端和第四輸出端分別依次通過瞬態二極管和陶瓷氣體放電管接入接口端子；所述RS422/485接口驅動器第一輸出端和第二輸輸出端兩個連排跳線之間依次接有一個瞬態抑制二極管、一個陶瓷氣體放電管，第一輸出端的第一瞬態抑制二極管通過第二瞬態抑制二極管與第二輸出端的第三瞬態抑制二極管連接，第一輸出端的第一陶瓷氣體放電管通過第二陶瓷氣體放電管與第二輸出端的第三陶瓷氣體放電管連接；第三輸出端的第四瞬態抑制二極管通過第五瞬態抑制二極管與第四輸出端的第六瞬態抑制二極管連接，第三輸出端的第四陶瓷氣體放電管通過第五陶瓷氣體放電管與第四輸出端的第六陶瓷氣體放電管連接；所述RS422/485接口驅·動器第一輸出端與第四輸出端、第二輸出端與第三輸出端之間均通過連排跳線連接；所述RS232接口驅動器的兩個輸出端均通過一個瞬態抑制二極管和連排跳線接入接口端子，所述RS232接口驅動器的第一輸出端上的第七瞬態抑制二極管與所述RS232接口驅動器的第二輸出端上的第八瞬態抑制二極管之間接有第九瞬態抑制二極管；所述與非門器件的輸入端接有連排跳線，所述與非門器件的輸出端與RS422/485接口驅動器輸入端連接。
2.根據權利要求I所述的RS232/422/485通信復用切換與防護電路，其特征在于，所述RS422/485接口驅動器每個輸出端的瞬態抑制二極管和陶瓷氣體放電管之間均接有保險絲；所述RS232接口驅動器的兩個輸出端上均接有保險絲。
3.根據權利要求I所述的RS232/422/485通信復用切換與防護電路，其特征在于，所述電源隔離轉換電路包括H)505T芯片和HT7550C芯片，F0505T芯片和HT7550C芯片串聯。
4.根據權利要求I所述的RS232/422/485通信復用切換與防護電路，其特征在于，所述光電隔離電路采用HCPL0631芯片。
5.根據權利要求I所述的RS232/422/485通信復用切換與防護電路，其特征在于，所述第一 第六瞬態二極管型號為SMBJ18CA ;所述第七、第八、第九瞬態抑制二極管型號為SMBJ6CA ;所述陶瓷氣體放電管型號為3SPC090F ;所述與非門器件型號為SN74AHC00 ;所述與門器件型號為SN74AHC08。
專利摘要本實用新型公開了一種RS232/422/485通信復用切換與防護電路，包括電源、電源隔離電路、與電源隔離電路連接的光電隔離電路、接口端子，還包括通信復用切換電路，本實用新型解決了現有通信接口的功能單一的問題，在保證通信穩定性與可靠性前提下，滿足了通信范疇廣泛性的要求。
文檔編號H04L12/24GK202759464SQ20122043354
公開日2013年2月27日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者黃文寶, 羅虎, 周貴平, 張志峰, 黃小大, 萬旭 申請人:華自科技股份有限公司