CN103560502A - 485接口热插拔保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明485接口热插拔保护电路，具体涉及一种485总线热插拔保护电路；解决的技术问题是：提供一种可以热插拔485总线的保护电路；采用的技术方案是：热插拔保护电路，包括：插头、电源及接口保护电路、电子开关电路、电源地检测电路和接口芯片及控制电路，所述插头与电源及接口保护电路相连，所述电源及接口保护电路的正极输出端与电子开关电路的正极输入端a1相连，电源及接口保护电路的负极输出端与接口芯片及控制电路的负极输入端相连，电源及接口保护电路的485A信号脚和485B信号脚分别与接口芯片及控制电路的485A信号脚和485B信号脚相连；本发明适用于通讯领域。
Description
技术领域
本发明热485接口热插拔保护电路，具体涉及一种485总线热插拔保护电路。
背景技术
485总线是一种常见的串行总线标准，采用平衡发送与差分接收的方式，具有传输距离远，抗干扰能力强等优点，因此被广泛应用于不同领域的数据传输链路，但是485接口不支持热拔插，由于其电平能承受的电压范围较窄，最大差模±6V（TIA/EIA-485-A.标准），因此超过此范围可能会造成接口电路及芯片损坏。
支持热插拔的接口一般都采用专用连接器以物理结构的方式进行保护，即电源针脚较长，插头插入时电源的正负极或电源的地先接通稳定，然后让信号接通，如USB接口，OBD接口等。
485总线直流供电电压较高，工业上常用24V，如附图1所示，若插头插入过程中24V电源和485信号A先接触到，地线没有接触到，从设备端就等效于一个电阻（R1)，在地悬空的条件下，A点的电压就等于电源电压24V，电源电压会通过接口芯片漏电到信号线上，超过接口芯片能承受的共模电压范围-7V到+12V，形成的回路就会导致接口芯片损坏，甚至进一步损坏到控制芯片，而常规的TVS管保护会造成对电源的冲击较大，不能杜绝接口电路及芯片因热插拔造成的损坏。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种可以热插拔485总线的保护电路。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：485接口热插拔保护电路，包括：插头、电源及接口保护电路、电子开关电路、电源地检测电路和接口芯片及控制电路;
所述插头与电源及接口保护电路相连，所述电源及接口保护电路的正极输出端与电子开关电路的正极输入端a1相连，电源及接口保护电路的负极输出端与接口芯片及控制电路的负极输入端相连，电源及接口保护电路的485A信号脚和485B信号脚分别与接口芯片及控制电路的485A信号脚和485B信号脚相连；
所述电源地检测电路并接在电源及接口保护电路的电源输出端，电源地检测电路的信号输出端与电子开关电路的负极输入端a2相连，所述电子开关电路的正极输出端b1与接口芯片及控制电路的正极输入端相连。
所述电子开关电路的电路结构为：二极管D1的正极与电子开关电路的正极输入端a1相连，所述二极管D1负极并接电容C1的一端、稳压二极管DW1的负极和电阻R1的一端后与P沟道型场效应管Q1的源极相连，所述电容C1的另一端并接稳压二极管DW1的正极、电阻R1的另一端和电阻R2的一端后与P沟道型场效应管Q1的栅极相连，所述电阻R2的另一端并接二极管D2的负极后与电子开关电路的负极输入端a2相连，所述P沟道型场效应管Q1的漏极为电子开关电路的正极输出端b1，所述二极管D2的正极为电子开关电路的负极输出端b2。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明通过电路检测电源地以及电子开关的方式替代原有通过连接器机械式保护的方式，有效解决了485总线远程供电热拔插容易造成电源地开路过程中产生的冲击电压或者电流对设备造成损坏的问题，降低了故障率及设备维护维修的成本；整个电路结构简洁，成本较低，实用性强。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：
图1是现有485总线未接地等效电路图；
图2是本发明的电路结构示意图；
图3是本发明中电子开关电路的电路图；
图中：1为插头、2为电源及接口保护电路、3为电子开关电路、4为电源地检测电路、5为接口芯片及控制电路。
具体实施方式
如图2所示，本发明485接口热插拔保护电路，包括：插头1、电源及接口保护电路2、电子开关电路3、电源地检测电路4和接口芯片及控制电路5；所述插头1与电源及接口保护电路2相连，所述电源及接口保护电路2的正极输出端与电子开关电路3的正极输入端a1相连，电源及接口保护电路2的负极输出端与接口芯片及控制电路5的负极输入端相连，电源及接口保护电路2的485A信号脚和485B信号脚分别与接口芯片及控制电路5的485A信号脚和485B信号脚相连。
所述电源地检测电路4并接在电源及接口保护电路2的电源输出端，电源地检测电路4的信号输出端与电子开关电路3的负极输入端a2相连，所述电子开关电路3的正极输出端b1与接口芯片及控制电路5的正极输入端相连。
本发明主要用于解决目前485总线接口热插拔时，电源电压会通过接口芯片漏电到信号线上，超过接口芯片能承受的共模电压范围-7V到+12V，形成的回路导致接口芯片以及控制芯片损坏的问题。
本发明中，当所述插头1与电源及接口保护电路2连接，且插头1电源的正极接触电源及接口保护电路2的供电端正极，而插头1地线未与电源及接口保护电路2的接地端接触时，电子开关电路3的正极输入端a1有电，电源地检测电路4检测不到地信号，电源地检测电路4输出无效信号给电子开关电路3的负极输入端a2，电子开关电路3关闭，电子开关电路3的正极输出端b1无输出；当所述插头1与电源及接口保护电路2连接，插头1电源的正极接触电源及接口保护电路2的供电端，且插头1地线与电源及接口保护电路2的接地端接触时，电子开关电路3的正极输入端a1有电，电源地检测电路4检测到地信号，电源地检测电路4输出有效控制信号给电子开关电路3的负极输入端a2，电子开关电路3打开，子开关电路3的正极输出端b1有输到接口芯片及控制电路5。
所述电源及接口保护电路2采用485总线常规的保护电路，由整流二极管、TVS管、自恢复保险等组成，可对浪涌，反接等起保护作用，并对热插拔起辅助保护作用。
如图3所示，所述电子开关电路3的电路结构为：二极管D1的正极与电子开关电路3的正极输入端a1相连，所述二极管D1负极并接电容C1的一端、稳压二极管DW1的负极和电阻R1的一端后与P沟道型场效应管Q1的源极相连，所述电容C1的另一端并接稳压二极管DW1的正极、电阻R1的另一端和电阻R2的一端后与P沟道型场效应管Q1的栅极相连，所述电阻R2的另一端并接二极管D2的负极后与电子开关电路3的负极输入端a2相连，所述P沟道型场效应管Q1的漏极为电子开关电路3的正极输出端b1，所述二极管D2的正极为电子开关电路3的负极输出端b2。
当插头1插入主机，电子开关电路3的正极输入端a1接入到24V电源，电子开关电路3的负极输入端a2未接触到负极时（地），P沟道型场效应管Q1的Vgs电压0V，P沟道型场效应管Q1截止，电子开关电路3的正极输出端b1不会输出电压通过芯片与信号线形成回路，二极管D2此时主要功能是防止插头未插好（地未接触）时P沟道型场效应管Q1通过设备信号端形成回路，造成异常导通；当插头1插入主机，电子开关电路3的正极输入端a1接入到24V电源，电子开关电路3的负极输入端a2也接入到电源负极（地）时，首先电容C1通过R2充电，当电压充到P沟道型场效应管Q1开启的门槛电压Vgs（th）时，P沟道型场效应管Q1开始导通输出，起到延时输出的作用，此时信号线电平不会产生高压漏电，可以安全的接触。
当所述插头1与电源及接口保护电路2连接，且插头1电源的正极接触电源及接口保护电路2的供电端正极，而插头1地线未与电源及接口保护电路2的接地端接触时，电子开关电路3的正极输入端a1有电，电源地检测电路4检测不到地信号，电源地检测电路4输出无效信号给电子开关电路3的负极输入端a2，电子开关电路3关闭，电子开关电路3的正极输出端b1无输出，此时不会通过板载的接口芯片形成回路漏电到485A或485B信号脚。
当所述插头1与电源及接口保护电路2连接，且插头1电源的正极接触电源及接口保护电路2的供电端正极，插头1地线与电源及接口保护电路2的接地端接触时，电子开关电路3的正极输入端a1有电，电源地检测电路4检测到地信号，电源地检测电路4输出有效控制信号给电子开关电路3的负极输入端a2，电子开关电路3打开，电子开关电路3的正极输出端b1上电，输出到接口芯片及控制电路5，由于接口芯片及控制电路5已经有了公共参考地，因此也不会形成漏电回路。
由此可知，本发明通过电路检测电源地加电子开关的方式替代传统通过连接器机械式的保护方式，有效解决了485总线远程供电热插拔，导致电源地开路过程中产生的冲击电压（电流）对设备造成损坏的问题，降低了故障率及设备维护维修成本，同样该电路也可推广到其他远程供电性的热插拔设备中。
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (2)
1.485接口热插拔保护电路，其特征在于：包括：插头（1）、电源及接口保护电路（2）、电子开关电路（3）、电源地检测电路（4）和接口芯片及控制电路（5）；
所述插头（1）与电源及接口保护电路（2）相连，所述电源及接口保护电路（2）的正极输出端与电子开关电路（3）的正极输入端a1相连，电源及接口保护电路（2）的负极输出端与接口芯片及控制电路（5）的负极输入端相连，电源及接口保护电路（2）的485A信号脚和485B信号脚分别与接口芯片及控制电路（5）的485A信号脚和485B信号脚相连；
所述电源地检测电路（4）并接在电源及接口保护电路（2）的电源输出端，电源地检测电路（4）的信号输出端与电子开关电路（3）的负极输入端a2相连，所述电子开关电路（3）的正极输出端b1与接口芯片及控制电路（5）的正极输入端相连。
2.根据权利要求1所述的485接口热插拔保护电路，其特征在于：所述电子开关电路（3）的电路结构为：二极管D1的正极与电子开关电路（3）的正极输入端a1相连，所述二极管D1负极并接电容C1的一端、稳压二极管DW1的负极和电阻R1的一端后与P沟道型场效应管Q1的源极相连，所述电容C1的另一端并接稳压二极管DW1的正极、电阻R1的另一端和电阻R2的一端后与P沟道型场效应管Q1的栅极相连，所述电阻R2的另一端并接二极管D2的负极后与电子开关电路（3）的负极输入端a2相连，所述P沟道型场效应管Q1的漏极为电子开关电路（3）的正极输出端b1，所述二极管D2的正极为电子开关电路（3）的负极输出端b2。
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