專利名稱：一種rs232/422/485通信復(fù)用切換與防護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種復(fù)用切換 防護(hù)電路，特別是一種RS232/422/485通信復(fù)用切換與防護(hù)電路。
背景技術(shù)：
隨著串行通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，如何解決通信應(yīng)用中接口的靈活配置、復(fù)用切換的便利性、接口驅(qū)動(dòng)的抗擾度防護(hù)等系列問題已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)?，F(xiàn)有的RS232/422/485通信接口功能單一，通信穩(wěn)定性比較差，可靠性不高，已不能滿足通信廣泛性的要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種RS232/422/485通信復(fù)用切換與防護(hù)電路，解決通信接口的功能單一的問題，保證通信穩(wěn)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(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種RS232/422/485通信復(fù)用切換與防護(hù)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(fù)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(fù)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(fù)用切換電路雙向連接，所述通信復(fù)用切換電路接入接口端子；所述通信復(fù)用切換電路包括與門器件、與非門器件、RS232接口驅(qū)動(dòng)器、RS422/485接口驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)器連接，所述RS422/485接口驅(qū)動(dòng)器的第一輸出端和第二輸出端各通過兩個(gè)連排跳線接入接口端子，所述RS422/485接口驅(qū)動(dòng)器的第三輸出端和第四輸出端分別依次通過瞬態(tài)二極管和陶瓷氣體放電管接入接口端子；所述RS422/485接口驅(qū)動(dòng)器第一輸出端和第二輸輸出端兩個(gè)連排跳線之間依次接有一個(gè)瞬態(tài)抑制二極管、一個(gè)陶瓷氣體放電管，第一輸出端的第一瞬態(tài)抑制二極管通過第二瞬態(tài)抑制二極管與第二輸出端的第三瞬態(tài)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(tài)抑制二極管通過第五瞬態(tài)抑制二極管與第四輸出端的第六瞬態(tài)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(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)器的兩個(gè)輸出端均通過一個(gè)瞬態(tài)抑制二極管和連排跳線接入接口端子，所述RS232接口驅(qū)動(dòng)器的第一輸出端上的第七瞬態(tài)抑制二極管與所述RS232接口驅(qū)動(dòng)器的第二輸出端上的第八瞬態(tài)抑制二極管之間接有第九瞬態(tài)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(qū)動(dòng)器輸入端連接。[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所具有的有益效果為本實(shí)用新型結(jié)合串行通信穩(wěn)定性、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊性等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了一種RS232/422/485通信接口復(fù)用切換與防護(hù)技術(shù)，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(shù)量的預(yù)留，從而達(dá)到降低系統(tǒng)應(yīng)用通信接口成本的目標(biāo)。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(fù)載問題，本實(shí)用新型通過低壓差穩(wěn)壓器件，解決了隔離輸出端器件供電的可靠性與穩(wěn)定性。RS232/422/485通過5連排跳線進(jìn)行簡(jiǎn)單切換，解決了單個(gè)跳線多次切換的問題，降低了跳線連接的不可靠性與出錯(cuò)概率。結(jié)合RS232/422/485接口電氣性能存在的差異性，進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)處理措施，確保通信的可靠性與穩(wěn)定性。

圖I為本實(shí)用新型一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例電源隔離電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例光電隔離電路原理圖；圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例通信復(fù)用切換電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖I和圖4所示，本實(shí)用新型一實(shí)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(fù)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(fù)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(fù)用切換電路雙向連接，所述通信復(fù)用切換電路接入接口端子；所述通信復(fù)用切換電路包括與門器件、與非門器件、RS232接口驅(qū)動(dòng)器、RS422/485接口驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)器連接，所述RS422/485接口驅(qū)動(dòng)器的第一輸出端和第二輸出端各通過兩個(gè)連排跳線接入接口端子，所述RS422/485接口驅(qū)動(dòng)器的第三輸出端和第四輸出端分別依次通過瞬態(tài)二極管和陶瓷氣體放電管接入接口端子；所述RS422/485接口驅(qū)動(dòng)器第一輸出端和第二輸輸出端兩個(gè)連排跳線之間依次接有一個(gè)瞬態(tài)抑制二極管、一個(gè)陶瓷氣體放電管，第一輸出端的第一瞬態(tài)抑制二極管通過第二瞬態(tài)抑制二極管與第二輸出端的第三瞬態(tài)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(tài)抑制二極管通過第五瞬態(tài)抑制二極管與第四輸出端的第六瞬態(tài)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(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)器的兩個(gè)輸出端均通過一個(gè)瞬態(tài)抑制二極管和連排跳線接入接口端子，所述RS232接口驅(qū)動(dòng)器的第一輸出端上的第七瞬態(tài)抑制二極管與所述RS232接口驅(qū)動(dòng)器的第二輸出端上的第八瞬態(tài)抑制二極管之間接有第九瞬態(tài)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(qū)動(dòng)器輸入端連接。如圖4所示，TVS2、TVS3、TVS4為瞬態(tài)抑制二極管，型號(hào)為SMBJ6CA ;TVS5、TVS6、TVS7、TVS8、TVS9、TVSlO 為瞬態(tài)抑制二極管，型號(hào)為 SMBJ18CA ;PTC1、PTC2、PTC3、PTC4、PTC5、PTC6為可恢復(fù)保險(xiǎn)絲MSM020 ;G1、G2、G3、G4、G5、G6為陶瓷氣體放電管，型號(hào)為3SPC090F ；U4為數(shù)字邏輯與非門器件SN74AHC00，U3為數(shù)字邏輯與門器件SN74AHC08，U5為RS232接口驅(qū)動(dòng)器，U6為RS422/485接口驅(qū)動(dòng)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(shí)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(rèn)、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(hào)與J3B引腳3、J2C引腳6互連。J3B引腳4由TVS5、TVS6相連，經(jīng)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(hào)與J2B引腳4、J3C引腳5互連。J3C引腳6由TVS6、TVS7相連，經(jīng)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(jīng)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?！4A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(hào)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(hào)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(fā)送DE控制信號(hào)輸入。U3C輸出引腳8與信號(hào)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(hào)A通過電阻R9與電源VDD相連；信號(hào)A與TVS8、TVS9相連，經(jīng)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(hào)B通過電阻與地VSS相連；信號(hào)B與TVS9、TVSlO相連，經(jīng)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(hào)R，經(jīng)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(zhuǎn)換電路包括H)505T芯片和HT7550C芯片，F(xiàn)0505T芯片和HT7550C芯片串聯(lián)，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(fā)送信號(hào)、DE/RE為半雙工通信允許發(fā)送使能信號(hào)、RX為串行通信接受信號(hào)。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(qū)動(dòng)器為SN65HVD3086芯片，所述RS232接口驅(qū)動(dòng)器為MAX232芯片。[0019]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)供電電源的穩(wěn)定與可靠性傳統(tǒng)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(wěn)定性，目前市場(chǎng)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(shè)計(jì)用的R)505T-1W器件，額定輸出為5V，器件實(shí)際輸出為5. 5V，而5. 5V的供電范圍已經(jīng)達(dá)到通信外圍器件的最大供電電壓值，因此對(duì)于通信的正常使用存在一定的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，且隔離電源的模塊開關(guān)頻率噪聲對(duì)通信的可靠性存在負(fù)面影響。本實(shí)用新型隔離電源電路通過低壓差穩(wěn)壓 器件后，電源電壓穩(wěn)壓至輸出電壓的2%以內(nèi)，解決電源的開關(guān)頻率噪聲與紋波對(duì)通信系能的影響，確保供電器件運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。(2)復(fù)用功能的創(chuàng)新設(shè)計(jì)傳統(tǒng)復(fù)用設(shè)計(jì)多采用硬件設(shè)計(jì)上考慮多種通信方式的兼容，實(shí)際運(yùn)用時(shí)通過硬件上省略焊接器件達(dá)到接口方式要求，從而單一的滿足應(yīng)用要求，無法實(shí)現(xiàn)靈活的切換復(fù)用，且更改難度大切換效率低等特點(diǎn)。本實(shí)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(fù)用功能的可靠性，利用搭建的邏輯鎖功能避免了通信收發(fā)的沖突影響，解決了原設(shè)計(jì)需進(jìn)行硬件更改達(dá)到單一復(fù)用的目標(biāo)，具備科學(xué)的設(shè)計(jì)合理性與原創(chuàng)性。(3)接口復(fù)用的靈活切換傳統(tǒng)的接口復(fù)用切換采用單排跳線，存在跳線數(shù)量多，切換次數(shù)多，容易出錯(cuò)，且單排跳線在通信連接應(yīng)用上存在接觸不可靠、容易松動(dòng)脫落風(fēng)險(xiǎn)。本實(shí)用新型采用5連排跳線進(jìn)行單次跳接切換，解決了單跳線多次切換的繁雜問題，同時(shí)降低了單跳線連接的不可靠性與出錯(cuò)概率。(4)單器件實(shí)現(xiàn)全雙工RS422和半雙工RS485功能傳統(tǒng)的RS422/485設(shè)計(jì)采用兩個(gè)半雙工RS485組合搭建一個(gè)全雙工RS422系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用單器件實(shí)現(xiàn)全雙工與半雙工通信應(yīng)用要求，減小了驅(qū)動(dòng)器件與外圍器件的數(shù)量與種類，節(jié)省了硬件布局空間，設(shè)計(jì)更為緊湊美觀，便于高密度設(shè)計(jì)要求的嵌入。接口的可靠分類防護(hù)本實(shí)用新型根據(jù)RS232與RS422/RS485通信電平的差異特征進(jìn)行分類防護(hù)設(shè)計(jì)，在滿足接口防護(hù)要求的同時(shí)，注重器件關(guān)鍵參數(shù)的選型與選配。接口驅(qū)動(dòng)選型時(shí)采用內(nèi)部帶ESD防護(hù)的器件，因此外部防護(hù)時(shí)不增添ESD防護(hù)的選配。根據(jù)RS232采用單端共地TTL電平傳輸信號(hào)、且傳輸距離近等特點(diǎn)，接口著重考慮信號(hào)的抗共模干擾與限流限壓防護(hù)，采用瞬態(tài)抑制二極管TVS、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC、鐵氧體INDUCTOR組合進(jìn)行防護(hù)。RS422/RS485采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器，具備強(qiáng)抗共模干擾能力和傳輸距離遠(yuǎn)；接口防護(hù)著重考慮信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)睦擞?、過壓、EMC干擾等特點(diǎn)，采用陶瓷氣體放電管⑶T、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC、瞬態(tài)抑制二極管TVS組合實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種RS232/422/485通信復(fù)用切換與防護(hù)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(fù)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(fù)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(fù)用切換電路雙向連接，所述通信復(fù)用切換電路接入接口端子；所述通信復(fù)用切換電路包括與門器件、與非門器件、RS232接口驅(qū)動(dòng)器、RS422/485接口驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)器連接，所述RS422/485接口驅(qū)動(dòng)器的第一輸出端和第二輸出端各通過兩個(gè)連排跳線接入接口端子，所述RS422/485接口驅(qū)動(dòng)器的第三輸出端和第四輸出端分別依次通過瞬態(tài)二極管和陶瓷氣體放電管接入接口端子；所述RS422/485接口驅(qū)動(dòng)器第一輸出端和第二輸輸出端兩個(gè)連排跳線之間依次接有一個(gè)瞬態(tài)抑制二極管、一個(gè)陶瓷氣體放電管，第一輸出端的第一瞬態(tài)抑制二極管通過第二瞬態(tài)抑制二極管與第二輸出端的第三瞬態(tài)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(tài)抑制二極管通過第五瞬態(tài)抑制二極管與第四輸出端的第六瞬態(tài)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(qū)·動(dòng)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(qū)動(dòng)器的兩個(gè)輸出端均通過一個(gè)瞬態(tài)抑制二極管和連排跳線接入接口端子，所述RS232接口驅(qū)動(dòng)器的第一輸出端上的第七瞬態(tài)抑制二極管與所述RS232接口驅(qū)動(dòng)器的第二輸出端上的第八瞬態(tài)抑制二極管之間接有第九瞬態(tài)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(qū)動(dòng)器輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的RS232/422/485通信復(fù)用切換與防護(hù)電路，其特征在于，所述RS422/485接口驅(qū)動(dòng)器每個(gè)輸出端的瞬態(tài)抑制二極管和陶瓷氣體放電管之間均接有保險(xiǎn)絲；所述RS232接口驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)輸出端上均接有保險(xiǎn)絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的RS232/422/485通信復(fù)用切換與防護(hù)電路，其特征在于，所述電源隔離轉(zhuǎn)換電路包括H)505T芯片和HT7550C芯片，F(xiàn)0505T芯片和HT7550C芯片串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的RS232/422/485通信復(fù)用切換與防護(hù)電路，其特征在于，所述光電隔離電路采用HCPL0631芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的RS232/422/485通信復(fù)用切換與防護(hù)電路，其特征在于，所述第一 第六瞬態(tài)二極管型號(hào)為SMBJ18CA ;所述第七、第八、第九瞬態(tài)抑制二極管型號(hào)為SMBJ6CA ;所述陶瓷氣體放電管型號(hào)為3SPC090F ;所述與非門器件型號(hào)為SN74AHC00 ;所述與門器件型號(hào)為SN74AHC08。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種RS232/422/485通信復(fù)用切換與防護(hù)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(fù)用切換電路，本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有通信接口的功能單一的問題，在保證通信穩(wěn)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(hào)H04L12/24GK202759464SQ20122043354
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者黃文寶, 羅虎, 周貴平, 張志峰, 黃小大, 萬旭 申請(qǐng)人:華自科技股份有限公司