CN104167724B - 一种隔离型双向通信信号防雷器 - Google Patents

一种隔离型双向通信信号防雷器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及防雷器技术领域，公开了一种隔离型双向通信信号防雷器，包括防雷电路，有源隔离电路和供电电路；防雷电路包括第一和第二气体放电管GDT1、GDT2，高速整流管D3、瞬态抑制二极管TVS和限流电阻R1，每个信号分别通过第一气体放电管GDT1和瞬态抑制二极管TVS接隔离输入端参考地GND2并通过第二气体放电管GDT2接防雷地，限流电阻R1串联连接在第一气体放电管GDT1与瞬态抑制二极管TVS之间，高速整流管D3与第一气体放电管GDT1呈星型连接；有源隔离电路包括磁耦信号收发器U1、信号收发器U2和单稳态触发器U3。本发明通过防雷电路将数万伏的闪电感应降低至数百伏的脉冲电压，再通过有源隔离电路将数百伏的脉冲电压降低至供电电源电压，从而使产品的残压达到最低。

Description

一种隔离型双向通信信号防雷器
技术领域
本发明涉及防雷器技术领域，更具体地说，特别涉及一种隔离型双向通信信号防雷器。
背景技术
现有的防雷技术都是通过非线性元件将各线之间的电压差限制在一定水平之内，但由于所有元件均有一定动作时间，当闪电感应到来时防雷器各线之间仍然会形成一个具有极高电压的脉冲电压无法消除；最终导致产品保护失败。因此，有必要设计一种新型结构的防雷器以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可消除脉冲电压的隔离型双向通信信号防雷器。
为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：一种隔离型双向通信信号防雷器，其包括防雷电路，与防雷电路连接的有源隔离电路以及与有源隔离电路连接的供电电路；其中，所述防雷电路包括第一和第二气体放电管GDT1、GDT2，高速整流管D3、瞬态抑制二极管TVS和限流电阻R1，每个信号分别通过第一气体放电管GDT1和瞬态抑制二极管TVS接隔离输入端参考地GND2并通过第二气体放电管GDT2接防雷地，所述限流电阻R1串联连接在第一气体放电管GDT1与瞬态抑制二极管TVS之间，所述高速整流管D3与第一气体放电管GDT1呈星型连接；所述有源隔离电路包括磁耦信号收发器U1、信号收发器U2，以及连接在磁耦信号收发器U1与信号收发器U2之间的单稳态触发器U3。
根据本发明的一优选实施例：所述单稳态触发器U3为两个，均连接在磁耦信号收发器U1与信号收发器U2之间。
根据本发明的一优选实施例：所述供电电路包括依次连接的变压器T和直流转换电路，所述直流转换电路包括整流桥D1、滤波电容C3和稳压管D2，所述变压器输出端与整流桥D1连接，所述滤波电容C3和稳压管D2并联于整流桥D1的输出端。
根据本发明的一优选实施例：所述直流转换电路为两组，其中一组直流转换电路的输出端与磁耦信号收发器U1、单稳态触发器U3连接，其中另一组直流转换电路的输出端与信号收发器U2连接。
根据本发明的一优选实施例：所述磁耦信号收发器U1第六引脚、第七引脚，以及信号收发器U2的第十二引脚和第十三引脚均通过一个电阻R2连接在一电阻R3的两端。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过前端的防雷电路将数万伏的闪电感应降低至数百伏的脉冲电压，再通过有源隔离电路的磁耦收发器将数百伏的脉冲电压降低至供电电源电压，从而使得产品的残压达到最低，同时内部采用不平行布线法则，让线间寄生电容减小，从而提高数据信号传输性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的隔离型双向通信信号防雷器的电路图。
图2为本发明的隔离型双向通信信号防雷器中防雷电路的电路图。
图3为本发明的隔离型双向通信信号防雷器中有源隔离电路的电路图。
图4为本发明的隔离型双向通信信号防雷器中供电电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1所示，本发明提供的一种隔离型双向通信信号防雷器，其包括防雷电路，与防雷电路连接的有源隔离电路以及与有源隔离电路连接的供电电路。
参阅图2所示，本发明所述的防雷电路包括第一和第二气体放电管GDT1、GDT2，高速整流管D3、瞬态抑制二极管TVS和限流电阻R1，每个信号分别通过第一气体放电管GDT1和瞬态抑制二极管TVS接隔离输入端参考地GND2并通过第二气体放电管GDT2接防雷地，所述限流电阻R1串联连接在第一气体放电管GDT1与瞬态抑制二极管TVS之间，所述的高速整流管D3与第一气体放电管GDT1呈星型连接。
所述防雷电路的工作原理为：当雷电流、雷电压通过本发明的防雷器时，防雷器通过泄流限压的方式保护后续设备，先由响应速度快的瞬态抑制二极管TVS动作，导致限流电阻R1两端有电压，这时气体放电管两端的电压为限流电阻R1和瞬态抑制二极管TVS两端的电压之和，配置相应的元器件，使气体放电管达到击穿电压，使大电流从第一气体放电管GDT1释放，由瞬态抑制二极管TVS来进行限制电压，从而保护设备，线路中的整流管设计的全桥整流，主要目的是起到降低寄生电容和导通线线连接的作用。
参阅图3所示，本发明中所述的有源隔离电路包括磁耦信号收发器U1、信号收发器U2，以及连接在磁耦信号收发器U1与信号收发器U2之间的单稳态触发器U3，其中，单稳态触发器U3为两个，均连接在磁耦信号收发器U1与信号收发器U2之间，在磁耦信号收发器U1第六引脚、第七引脚，以及信号收发器U2的第十二引脚和第十三引脚均通过一个电阻R2连接在一电阻R3的两端。
所述有源隔离电路的工作原理为：双向通信信号通过磁耦信号收发器U1将防雷电路部分未能消除的高压脉冲进行隔离，磁耦信号收发器U1输出的电压峰值由供电电路的电源电压所决定，并将双向通信信号转换为带有控制的单向收发信号，单向收发信号再经过信号收发器U2转换为双向通信信号进行输出，两个收发器之间收与发通过两个单稳态触发器U3来控制，而周边配套电路中的电阻R2用于防止收发器击穿短路，电阻R3为终端匹配电阻，电阻R4为U1芯片PV引脚的上拉电阻，电容C1为去耦电容，电阻R5用于确定单稳态触发器U3的A脚输入状态，电阻R6与电容C2组成RC电路用于调节电路的传输速率。
参阅图4所示，本发明中所述的供电电路包括依次连接的变压器T和直流转换电路，所述直流转换电路包括整流桥D1、滤波电容C3和稳压管D2，所述变压器输出端与整流桥D1连接，所述滤波电容C3和稳压管D2并联于整流桥D1的输出端。
作为优选，所述的直流转换电路为两组，其中一组直流转换电路的输出端与磁耦信号收发器U1、单稳态触发器U3连接，其中另一组直流转换电路的输出端与信号收发器U2连接。
所述供电电路的工作原理为：220V交流电经过变压器T转换为两组相互隔离的低电压交流电，这两组交流电分别通过整流桥D1整流，通过滤波电容C3将浮动的电压转换为直流电，并通过稳压管D2确定直流电的输出电压值。最终输出两组独立的直流电为磁耦信号收发器U1的输入、输出及其他电路提供隔离直流电源。
本发明由于通过前端的防雷电路将数万伏的闪电感应降低至数百伏的脉冲电压，再通过有源隔离电路的磁耦收发器将数百伏的脉冲电压降低至供电电源电压，从而使得产品的残压达到最低，同时内部采用不平行布线法则，让线间寄生电容减小，从而提高数据信号传输性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种隔离型双向通信信号防雷器，其特征在于：包括防雷电路，与防雷电路连接的有源隔离电路以及与有源隔离电路连接的供电电路；其中，所述防雷电路包括第一和第二气体放电管GDT1、GDT2，高速整流管D3、瞬态抑制二极管TVS和限流电阻R1，每个信号分别通过第一气体放电管GDT1和瞬态抑制二极管TVS接隔离输入端参考地GND2并通过第二气体放电管GDT2接防雷地，所述限流电阻R1串联连接在第一气体放电管GDT1与瞬态抑制二极管TVS之间，所述高速整流管D3与第一气体放电管GDT1呈星型连接；所述有源隔离电路包括磁耦信号收发器U1、信号收发器U2，以及连接在磁耦信号收发器U1与信号收发器U2之间的单稳态触发器U3；
所述供电电路包括依次连接的变压器T和直流转换电路，所述直流转换电路包括整流桥D1、滤波电容C3和稳压管D2，所述变压器输出端与整流桥D1连接，所述滤波电容C3和稳压管D2并联于整流桥D1的输出端；
双向通信信号通过磁耦信号收发器U1将防雷电路部分未能消除的高压脉冲进行隔离，磁耦信号收发器U1输出的电压峰值由供电电路的电源电压所决定，并将双向通信信号转换为带有控制的单向收发信号，单向收发信号再经过信号收发器U2转换为双向通信信号进行输出，两个收发器之间收与发通过两个单稳态触发器U3来控制。
2.根据权利要求1所述的隔离型双向通信信号防雷器，其特征在于：所述单稳态触发器U3为两个，均连接在磁耦信号收发器U1与信号收发器U2之间。
3.根据权利要求1所述的隔离型双向通信信号防雷器，其特征在于：所述直流转换电路为两组，其中一组直流转换电路的输出端与磁耦信号收发器U1、单稳态触发器U3连接，其中另一组直流转换电路的输出端与信号收发器U2连接。
4.根据权利要求1所述的隔离型双向通信信号防雷器，其特征在于：所述磁耦信号收发器U1第六引脚、第七引脚，以及信号收发器U2的第十二引脚和第十三引脚均通过一个电阻R2连接在一电阻R3的两端。
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