專利名稱：一種串口電路的保護(hù)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通訊設(shè)備的串口技術(shù)，特別是一種串口電路的保護(hù)裝置及方法。
背景技術(shù)：
RS-232是計(jì)算機(jī)與通信設(shè)備中應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊；收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號電平相對于信號地，典型的RS-232信號在正負(fù)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(diǎn)對點(diǎn)通訊而設(shè)計(jì)的、即只用一對收、發(fā)設(shè)備，其驅(qū)動器負(fù)載為3kQ 7kQ，所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。 在實(shí)際應(yīng)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(fā)送數(shù)據(jù)(TXD)、接收數(shù)據(jù)(RXD)和信號地(GND)三根物理信號，就可以實(shí)現(xiàn)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(shè)備和計(jì)算機(jī)連接起來進(jìn)行互聯(lián)通信。 現(xiàn)有技術(shù)中，常用的RS-232串口電路一般沒有專門的電位差保護(hù)設(shè)計(jì)。如圖2所示，當(dāng)通信設(shè)備與計(jì)算機(jī)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(shè)備與計(jì)算機(jī)通過通訊線路進(jìn)行互聯(lián)時，串口電路中沒有過電流產(chǎn)生，設(shè)備通信正常；當(dāng)通信設(shè)備或者計(jì)算機(jī)接地不良時，會造成GND懸空現(xiàn)象，這種情況下，由于GND對通訊設(shè)備或計(jì)算機(jī)的電源輸入正負(fù)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(dá)到110V ;對-48V的直流電源輸入來說，GND的電位可達(dá)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(yīng)抬高，那么，當(dāng)通訊設(shè)備與計(jì)算機(jī)的通訊線路進(jìn)行互聯(lián)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(chǎn)生，導(dǎo)致串口芯片燒壞，對通訊造成影響。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種串口電路的保護(hù)裝置及方法，能夠防止串口電路產(chǎn)生過電流，從而對串口電路及串口芯片起到保護(hù)作用。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明提供了一種串口電路的保護(hù)裝置，該裝置包括限流器件，串聯(lián)于串口接口與串口芯片之間，用于在串口電路產(chǎn)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(lián)于通訊設(shè)備或計(jì)算機(jī)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(shù)熱敏電阻。 上述方案中，所述限流器件包括三個正溫度系數(shù)熱敏電阻，每條通訊線路上設(shè)置一個正溫度系數(shù)熱敏電阻。
本發(fā)明還提供了一種串口電路的保護(hù)方法，該方法包括 在串口接口與串口芯片之間設(shè)置限流器件，當(dāng)串口電路產(chǎn)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(jìn)一步包括在每條通訊線路上設(shè)置一個正溫度系數(shù)熱敏電 阻。 本發(fā)明所提供的串口電路的保護(hù)裝置及方法，在串口接口與串口芯片之間設(shè)置限 流器件，當(dāng)串口電路因通訊線路的電位差產(chǎn)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(hù)作用。 采用本發(fā)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(chǎn)生的過 電流，保護(hù)了串口電路及串口芯片，保證了通訊的正常進(jìn)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(shí)際 應(yīng)用前景。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)通訊設(shè)備與計(jì)算機(jī)串口通訊示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)通訊設(shè)備與計(jì)算機(jī)正常通訊時地電位示意圖； 圖3為現(xiàn)有技術(shù)串口地線接地不良時串口連接示意圖； 圖4為本發(fā)明中串口電路保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖； 圖5為本發(fā)明中串口電路保護(hù)方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的基本思想是在串口接口與串口芯片之間設(shè)置限流器件，當(dāng)串口電路因 通訊線路的電位差產(chǎn)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(hù)作用。 本發(fā)明所提供的串口電路的保護(hù)裝置，如圖4所示，該裝置包括限流器件，串聯(lián) 于通訊設(shè)備或者計(jì)算機(jī)的串口接口與串口芯片之間，用于當(dāng)串口電路中因通訊線路的電位 差產(chǎn)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(hù)。較佳 地，將限流器件串聯(lián)在通訊設(shè)備的串口接口與串口芯片之間。 由于，熱敏電阻的典型特點(diǎn)是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值，正 溫度系數(shù)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(yīng) 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(yīng)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(shù)(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(shè)置一 個PTC熱敏電阻。 當(dāng)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(dāng)串口電路因地電位差出現(xiàn)過 電流時，PTC熱敏電阻由于發(fā)熱功率增加導(dǎo)致溫度上升，當(dāng)溫度超過PTC熱敏電阻的開關(guān)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(nèi)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(hù)作用。
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當(dāng)PTC熱敏電阻動作、呈高阻態(tài)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(shí)際電路中可能出現(xiàn)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(chǎn)生的波動。 以RS-232串口為具體實(shí)施例，選取的熱敏電阻參數(shù)如下考慮到通訊設(shè)備及計(jì)算 機(jī)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(guān)電流為120mA，最大 開關(guān)電流3A ;考慮到通訊設(shè)備應(yīng)用環(huán)境溫度最高可達(dá)5(TC，可選熱敏電阻的開關(guān)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(shù)，將選取的熱敏電阻串聯(lián)在RS-232串口電路中，在通訊設(shè)備與計(jì)算 機(jī)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(chǎn)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(hù)了串口電路及RS-232串口芯片。
本發(fā)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(dāng)串口 電路中產(chǎn)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(hù)作用，但是卻影響了設(shè)備間的正常通訊，因此，正溫度系數(shù)熱敏電阻是較佳選 擇。 基于上述裝置，本發(fā)明還提供了一種串口電路的保護(hù)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(shè)置限流器件； 本步驟中，限流器件可以串聯(lián)在通訊設(shè)備或者計(jì)算機(jī)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(lián)在通訊設(shè)備的串口接口與串口芯片之間。
步驟502 :判斷通訊設(shè)備與計(jì)算機(jī)是否接地良好；如果通訊設(shè)備與計(jì)算機(jī)都接地 良好，則執(zhí)行步驟503 ;如果通訊設(shè)備或計(jì)算機(jī)接地不良，則執(zhí)行步驟504 ;
步驟503 :限流器件正常工作，結(jié)束流程。 這里，所述限流器件正常工作是指，如果通訊設(shè)備與計(jì)算機(jī)都接地良好，通訊線路 不存在電位差，則通訊設(shè)備與計(jì)算機(jī)的串口進(jìn)行互聯(lián)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(shè)備或計(jì)算機(jī)接地不良
時，則通訊設(shè)備或計(jì)算機(jī)一側(cè)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(shè)備與計(jì)算機(jī)的串口
進(jìn)行互聯(lián)時，由于通訊線路的電位差，會使串口電路產(chǎn)生過電流，則PTC熱敏電阻由于發(fā)熱
功率增加導(dǎo)致溫度上升，當(dāng)溫度超過PTC熱敏電阻的開關(guān)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(nèi)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(hù)作用。 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種串口電路的保護(hù)裝置，其特征在于，該裝置包括限流器件，串聯(lián)于串口接口與串口芯片之間，用于在串口電路產(chǎn)生過電流時，提升自身阻值，減小串口電路中的電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述限流器件串聯(lián)于通訊設(shè)備或計(jì)算機(jī)的串口接口與串口芯片之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述限流器件為正溫度系數(shù)熱敏電阻。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述限流器件包括三個正溫度系數(shù)熱敏電阻，每條通訊線路上設(shè)置一個正溫度系數(shù)熱敏電阻。
5. —種串口電路的保護(hù)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(shè)置限流器件，當(dāng)串口電路產(chǎn)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(jù)權(quán)利要求5所述的保護(hù)方法，其特征在于，所述限流器件串聯(lián)于通訊設(shè)備或計(jì)算機(jī)的串口接口與串口芯片之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的保護(hù)方法，其特征在于，所述限流器件為正溫度系數(shù)熱敏電阻。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的保護(hù)方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括在每條通訊線路上設(shè)置一個正溫度系數(shù)熱敏電阻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種串口電路的保護(hù)裝置及方法，在串口接口與串口芯片之間設(shè)置限流器件，當(dāng)串口電路因通訊線路的電位差產(chǎn)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(hù)作用。采用本發(fā)明的裝置及方法，有效減少了串口電路中的過電流，保護(hù)了串口電路及串口芯片，保證了通訊的正常進(jìn)行，而且廣泛適用于含有地線的串行通訊接口電路，具有實(shí)際應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者孫偉國, 張本軍, 馬光明 申請人:中興通訊股份有限公司