本發(fā)明涉及的是電氣設備防雷技術領域，具體為一種CAN總線的多重防雷裝置。
背景技術：
雷電通常分直擊雷、電磁脈沖、云閃等幾種形式，其中直擊雷和球形雷都會對人和建筑造成危害。每年的雷雨季節(jié)雷電給人類造成的直接經(jīng)濟損失高達數(shù)億美元，特別是對通訊、電力傳輸、自動化控制網(wǎng)絡等領域造成的損害就更大。CAN是控制器局域網(wǎng)絡的簡稱，由于其高性能和可靠性已被認同，目前已成為應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，被工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設備、工業(yè)設備等領域廣泛地應用?，F(xiàn)場總線是當今自動化領域技術發(fā)展的熱點之一。在 CAN 總線的一些應用場合，如電梯系統(tǒng)，和小區(qū)監(jiān)控等，往往走線很長，且多與動力線平行排布，這就給 CAN 總線帶來了較大的雷擊風險，所以防雷擊浪涌對于 CAN 通訊非常必要。
目前現(xiàn)有的CAN總線防雷電路多是在兩根信號線與信號地之間僅設置氣體放電管將浪涌電流排入大地，由于氣體放電管反應時間較慢，在導通前信號地平面很可能就已經(jīng)積累起過高的靜電能量導致放電管等器件損壞。同時由于氣體放電管接信號地且兩根信號線之間僅設置一個可控硅半導體放電管，所以現(xiàn)有的信號線路防雷電路也達不到共模防雷的目的。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種簡單有效、安全可靠，通過增強共模防雷效果進一步提高信號線路防雷能力的裝置。
本發(fā)明采用的技術方案：
一種CAN總線的多重防雷裝置，包括CAN接口芯片，所述CAN接口芯片上有一CANH端和一CANL端，其關鍵在于：所述CAN接口芯片經(jīng)第一層防雷保護電路、第二層防雷保護電路接保護地PGND，所述第一層防雷保護電路包括第四浪涌吸收元件D4、第一電容C1、第三浪涌吸收元件D3，所述第四浪涌吸收元件D4的一端與所述CANH端連接，所述第四浪涌吸收元件D4的另一端經(jīng)所述第一電容C1接保護地PGND，所述第三浪涌吸收元件D3的一端與所述CANL端連接，所述第三浪涌吸收元件D3的另一端與所述第四浪涌吸收元件D4、第一電容C1的公共端連接,所述第二層防雷保護電路包括連接在所述CANH端、保護地PGND之間的第三電容C3和連接在所述CANL端、保護地PGND之間的第二電容C2。
第一層防雷保護電路率先將雷擊電流泄入大地，第二層防雷保護電路除了將雷擊電流泄入大地、增強共模防雷能力外，同時也對將第一層防雷保護電路中的浪涌吸收元件進行保護，避免其因共模電流過大而損壞。第一電容C1的主要作用是與第三浪涌吸收元件D3、第四浪涌吸收元件D4共同組成共模電流泄放路徑，同時利用第三浪涌吸收元件D3、第四浪涌吸收元件D4的反應速度快這一特點，率先把浪涌電流泄入大地，與保護地PGND連接主要是為了避免以往的信號防雷電路僅與工作地GND連接的缺點。第二電容C2、第三電容C3除了泄放雷擊電流，提高差模、共模雷擊防護能力外，同時對第三浪涌吸收元件D3、第四浪涌吸收元件D4進行保護，避免后兩者因共模電流過大而損壞。
進一步地，所述第四浪涌吸收元件D4、第三浪涌吸收元件D3公共端接信號地GND。
防雷電路既接到信號地GND又接到保護地PGND，主要是當其中一處接地端出故障時，另一處接地端也能將雷擊電流泄入大地。
進一步地，所述CANH端、CANL端之間連接有第三層防雷保護電路，所述第三層防雷保護電路包括依次串聯(lián)在所述CANH端、CANL端之間的第五電阻R5、第五浪涌吸收元件D5、第六電阻R6。
由第五電阻R5、第五浪涌吸收元件D5、第六電阻R6組成的第三層防雷保護電路將CANH端與CANL端之間的殘壓降至更低，即將CANH端與CANL端的電壓鉗位在安全范圍內(nèi)，第五電阻R5、第六電阻R6起著限流作用，對第五浪涌吸收元件D5進行保護，避免其因兩線間的共模電流過大而損壞。
進一步地，在所述第五浪涌吸收元件D5兩端并聯(lián)有第一浪涌吸收元件T1。
第一浪涌吸收元件T1主要起著加強共模防雷能力，進一步降低兩線間殘壓的作用。
進一步地，所述第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3均為安規(guī)電容，第二浪涌吸收元件D5、第三浪涌吸收元件D3、第四浪涌吸收元件D4均為雙向TVS管即雙向瞬變電壓抑制二極管，第一浪涌吸收元件T1為雙向S.E.T靜電浪涌抑制器。
由于信號線電路可能存在耦合危險電壓，現(xiàn)充分利用安規(guī)電容失效的情況下處于斷路狀態(tài)這一特點，避免了保護地PGND與信號線短路而帶有危險電壓的情況出現(xiàn)，同時安規(guī)電容還起到泄放雷擊電流增強共模防雷效果，保護雙向瞬變電壓抑制二極管等作用，而雙向瞬變電壓抑制二極管的反應時間小于雙向S.E.T靜電浪涌抑制器，可達到快速將浪涌電流泄入大地的效果。
綜上所述，由于采用了上述方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
（1）改變了目前信號防雷電路防雷效果不佳的缺點，實現(xiàn)全方位的共模防雷。
（2）充分利用安規(guī)電容的特點，泄放雷擊電流，抑制雷擊電壓，進一步提高共模防雷能力，抑制電路對外輻射發(fā)射，同時對電路中大量的雙向瞬變電壓抑制二極管進行保護，無須經(jīng)常更換放電元件，降低了使用成本。
（3）解決了現(xiàn)有的信號防雷電路殘壓高等問題，特別是提高了防雷裝置的抗靜電能力。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施實例或現(xiàn)有技術描述中所需要的附圖做簡單地介紹，顯然，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實例，對于本領域普通技術人員來說，在不付出創(chuàng)造性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1一種CAN總線的多重防雷裝置電路原理圖。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明實例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例1：
一種CAN總線的多重防雷裝置，包括CAN接口芯片，所述CAN接口芯片上有一CANH端和一CANL端，其特征在于：所述CAN接口芯片經(jīng)第一層防雷保護電路、第二層防雷保護電路接保護地PGND，所述第一層防雷保護電路包括第四浪涌吸收元件D4、第一電容C1、第三浪涌吸收元件D3，所述第四浪涌吸收元件D4的一端與所述CANH端連接，所述第四浪涌吸收元件D4的另一端經(jīng)所述第一電容C1接保護地PGND，所述第三浪涌吸收元件D3的一端與所述CANL端連接，所述第三浪涌吸收元件D3的另一端與所述第四浪涌吸收元件D4、第一電容C1的公共端連接,所述第二層防雷保護電路包括連接在所述CANH端、保護地PGND之間的第三電容C3和連接在所述CANL端、保護地PGND之間的第二電容C2，所述第四浪涌吸收元件D4、第三浪涌吸收元件D3公共端接信號地GND，所述CANH端、CANL端之間連接有第三層防雷保護電路，所述第三層防雷保護電路包括依次串聯(lián)在所述CANH端、CANL端之間的第五電阻R5、第五浪涌吸收元件D5、第六電阻R6，在所述第五浪涌吸收元件D5兩端并聯(lián)有第一浪涌吸收元件T1，所述第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3均為安規(guī)電容，第二浪涌吸收元件D5、第三浪涌吸收元件D3、第四浪涌吸收元件D4均為雙向TVS管即雙向瞬變電壓抑制二極管，第一浪涌吸收元件T1為雙向S.E.T靜電浪涌抑制器。
結合圖1，當雷擊發(fā)生時，由于雙向瞬變電壓抑制二極管的反應速度較快，因此第三浪涌吸收元件D3（雙向瞬變電壓抑制二極管）、第四浪涌吸收元件D4（雙向瞬變電壓抑制二極管）率先動作，雷擊電流從第三浪涌吸收元件D3、第一電容C1和第四浪涌吸收元件D4、第一電容C1泄入保護地PGND。緊接著，第二電容C2和第三電容C3也泄放雷擊電流，由此可見差模、共模的雷擊防護能力得到增強。同時第二電容C2和第三電容C3也對第三浪涌吸收元件D3、第四浪涌吸收元件D4、第五電阻R5、第六電阻R6進行保護，避免第三浪涌吸收元件D3、第四浪涌吸收元件D4因共模電流過大而被損壞，也避免第五電阻R5、第六電阻R6因差模電壓過高被擊穿。除此之外，第二電容C2和第三電容C3還起到抑制電路對外輻射發(fā)射的作用。當大部分的雷擊電流經(jīng)信號地GND、保護地PGND泄入大地時，還有小部分雷擊電流會經(jīng)過第五電阻R5或第六電阻R6進入第五浪涌吸收元件D5（雙向瞬變電壓抑制二極管），由于雙向S.E.T靜電浪涌抑制器的反應速度稍慢于雙向瞬變電壓抑制二極管，所以隨后也有一小部分電流流入第一浪涌吸收元件T1（雙向S.E.T靜電浪涌抑制器），由此可見電路的共模電流防雷能力得到進一步加強，有效降低了兩線間的電路殘壓，同時將電壓鉗位在安全范圍內(nèi)，使被保護設備及其電路不受損傷。同時由于第五電阻R5和第六電阻R6限流后，第五浪涌吸收元件D5、第一浪涌吸收元件T1不會因流入的電流過大而損壞，增強了差模雷擊防護能力。但第五電阻R5和第六電阻R6的阻值也不允許過高，一般以10歐左右為宜，因為阻值過高會使信號線的阻抗過高導致信號畸變進而影響到CAN總線的信號傳遞。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而己，并不用以限制本發(fā)明，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、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。