CN111238326B - 一种电子***通信电路以及电子*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子***通信电路以及电子***，涉及电子***技术领域，包括通信母线、整流电路、芯片和差模抑制电路，差模抑制电路包括开关管元件和电压保护元件，电压保护元件连接通信母线和地，开关管元件的信号控制端与电压保护元件接地的一端连接，当发生差模干扰时，电压保护元件通过信号控制端使开关管元件导通，令通讯母线通过开关管元件接地。本发明可以抵抗差模干扰，减少拒爆。

Description

一种电子***通信电路以及电子***
【技术领域】
本发明涉及电子***技术领域，具体涉及一种电子***通信电路以及电子***。
【背景技术】
随着电子***技术的不断发展与完善，其技术优越性在全球***界得到了越来越广泛的认可。目前电子***与电子******之间通信采用母线并联的方式，通过识别母线通信电压波形来达到传输控制指令和数据的目的。在实际***现场使用环境中，例如隧道和各种金属矿作业环境下，由于现场存在各种机械设备和强磁信号干扰，在通信母线上容易产生差模和共模干扰。共模干扰是指电流大小不等，但是相位相同的信号；差模干扰是指电流大小相等，相位相反的信号。差模干扰的反向叠加效应会给通信信号带来很大的影响，尤其是在延时组网起爆过程中，前期起爆的***会产生强烈的差模干扰信号，此信号通过组网母线传导到后期起爆电子***时，会产生很高的叠加电压，甚至会损坏电子***前端通信转换电路，直接传递到电子***芯片引脚上，其瞬间产生的高压会严重干扰芯片工作，导致电子***芯片工作异常或者复位，严重时可能击穿损坏电子***芯片，直接造成电子***拒爆或报废，给***作业带来不必要的损失。
【发明内容】
为解决前述问题，本发明提供了一种电子***通信电路，以抵抗差模干扰。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电子***通信电路，包括通信母线、整流电路和芯片，所述通信母线连接所述整流电路的输入端，所述芯片连接于所述整流电路的输出端，所述电子***通信电路还包括差模抑制电路，所述差模抑制电路包括开关管元件和电压保护元件，所述电压保护元件一端连接所述通信母线，另一端接地，所述开关管元件具有信号控制端，所述信号控制端与所述电压保护元件接地的一端连接，当发生差模干扰时，所述电压保护元件通过所述信号控制端使所述开关管元件导通，令所述通讯母线通过所述开关管元件接地。
可选的，所述开关管元件为NPN型三极管，所述NPN型三极管的基极为信号控制端，集电极连接所述通信母线，发射极接地。
可选的，所述开关管元件为NMOS管，所述NMOS管的栅极为信号控制端，漏极连接所述通信母线，源极接地。
可选的，所述开关管元件为PNP型三极管，所述差模抑制电路还包括第一转换元件，所述PNP型三极管的基极为信号控制端，PNP型三极管的基极通过所述第一转换元件连接所述电压保护元件接地的一端，集电极连接所述通信母线，发射极接地。
可选的，所述第一转换元件为NPN型三极管，用以在发生差模干扰时将所述电压保护元件的高电平转换为低电平，所述NPN型三极管的基极连接所述电压保护元件接地的一端，集电极通过电阻连接所述通信母线，发射极接地，所述NPN型三极管的集电极连接所述信号控制端。
可选的，所述第一转换元件为NMOS管，用以在发生差模干扰时将所述电压保护元件的高电平转换为低电平，所述NMOS管的栅极连接所述电压保护元件接地的一端，漏极通过电阻连接所述通信母线，源极接地，所述NMOS管的漏极连接所述信号控制端。
可选的，所述开关管元件为PMOS管，所述差模抑制电路还包括第二转换元件，所述PMOS管的栅极为信号控制端，PMOS管的栅极通过所述第二转换元件连接所述电压保护元件接地的一端，漏极连接所述通信母线，源极接地。
可选的，所述第二转换元件为NPN型三极管，用以在发生差模干扰时将所述电压保护元件的高电平转换为低电平，所述NPN型三极管的基极连接所述电压保护元件接地的一端，集电极通过电阻连接所述通信母线，发射极接地，所述NPN型三极管的集电极连接所述信号控制端。
可选的，所述第二转换元件为NMOS管，用以在发生差模干扰时将所述电压保护元件的高电平转换为低电平，所述NMOS管的栅极连接所述电压保护元件接地的一端，漏极通过电阻连接所述通信母线，源极接地，所述NMOS管的漏极连接所述信号控制端。
可选的，所述电压保护元件为瞬态电压抑制二极管、压敏电阻或是气体放电管。
本发明具有如下有益效果：
本发明所提供的技术方案，采用在电子***内部电路增加硬件电路抑制差模信号的方式解决差模信号的干扰问题。当通信母线上产生的差模干扰信号叠加电压大于差模抑制电路的最大限制电压值，差模抑制电路的开关管元件能够瞬时导通，使通信母线即刻接地，释放母线上的电压。对于使用双极性并联型通信的电子***起爆***，在通信母线采用两路对称的差模抑制电路，能更及时地释放差模干扰信号，更有效地保护电子***后端，特别是电子***芯片部分不受损伤，提高电子***在实际***环境中的抗干扰能力，减少拒爆，大大扩展了电子***的应用场景。
此外，本发明还提供了一种电子***，包括上述任意一项所述的电子***通信电路。
本发明所提供的电子***的有益效果，与前述电子***通信电路的有益效果推理过程相似，在此不再赘述。
本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式以及附图中进行详细的揭露。本发明最佳的实施方式或手段将结合附图来详尽表现，但并非是对本发明技术方案的限制。另外，在每个下文和附图中出现的这些特征、要素和组件是具有多个，并且为了表示方便而标记了不同的符号或数字，但均表示相同或相似构造或功能的部件。
【附图说明】
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明实施例一的电路图；
图2为本发明实施例二的电路图。
【具体实施方式】
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在本说明书中引用的“一个实施例”或“实例”或“例子”意指结合实施例本身描述的特定特征、结构或特性可被包括在本专利公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中的各位置的出现不必都是指同一个实施例。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供了一种电子***通信电路，包括通信母线L1、通信母线L2、整流电路和芯片IC，整流电路为二极管D3、D4、D5、D6组成桥式整流电路，通信母线L1和通信母线L2分别连接整流电路的输入端，即通信母线L1连接D3的阴极和D4的阳极之间，通信母线L2连接D5的阴极和D6的阳极之间，芯片IC连接于整流电路的输出端，即D4的阴极和D6的阴极之间，整流电路的另一个输出端，即D3的阳极和D5的阳极之间接地。电子******通过通信母线L1、通信母线L2与电子***进行通信，同时提供工作电源；由于电子***通信采用双极性通信方式，因此无需分辨两根通信母线的正负极，所以仅需要将通信母线L1和通信母线L2上的交变通信电压经过整流电路处理成电子***芯片工作需要的直流电压，输出正极VCC和负极GND的电源即可。
本实施例所提供的电子***通信电路还包括差模抑制电路，差模抑制电路包括开关管元件和电压保护元件，电压保护元件可以为瞬态电压抑制二极管、压敏电阻或是气体放电管，本实施例中，开关管元件采用NPN型三极管Q1，电压保护元件采用瞬态电压抑制二极，由于瞬态电压抑制二极管的反应速度比其他的过压保护元件的反应速度快，可以在输入电路高于其反向导通电压时瞬时导通，起到保护后续电路中电子元器件的作用，因此本实施例优选采用瞬态电压抑制二极管D1。
电压保护元件的一端连接通信母线L1，另一端通过电阻R1接地，具体到本实施例中，瞬态电压抑制二极管D1的阴极连接通信母线L1，阳极通过电阻R1接地。开关管元件具有信号控制端，NPN型三极管Q1的基极作为开关管元件的信号控制端，连接于瞬态电压抑制二极管D1的阳极与电阻R1之间，集电极连接通信母线L1，发射极接地。
本实施例中，通信母线L2同样具有差模抑制电路，差模抑制电路的电压保护元件为瞬态电压抑制二极管D2，开关管元件为NPN型三极管Q2。瞬态电压抑制二极管D2的阴极连接通信母线L2，阳极通过电阻R2接地。开关管元件具有信号控制端，NPN型三极管Q2的基极作为开关管元件的信号控制端，连接于瞬态电压抑制二极管D2的阳极与电阻R2之间，集电极连接通信母线L2，发射极接地。
本实施例中，瞬态电压抑制二极管D1的反向击穿电压为V1，通信母线L1对地电压为VL1，在正常工作状态下，VL1<V1，瞬态电压抑制二极管D1截止，NPN型三极管Q1的基极通过电阻R1接地，NPN型三极管Q1的基极为低电平，因此Q1截止，整个电子***通信电路正常工作。当通信母线上的产生振幅相等，方向相反的差模干扰电流时，VL1瞬时电压会很大，VL1>V1，此时瞬态电压抑制二极管D1反向导通，将NPN型三极管Q1的基极电压拉高为高电平，使NPN型三极管Q1导通，将通信母线L1与电源地线GND接通，释放通信母线L1上的电压，保护后续电路如电子***芯片IC不受损伤。当通信母线电压恢复正常时，瞬态电压抑制二极管D1恢复截止状态，NPN型三极管Q1同样恢复截止状态，电路正常工作。通信母线L2及其差模抑制电路的工作原理，与通信母线L1及其差模抑制电路的工作原理相同，在此不再赘述。
本实施例采用在电子***内部电路增加硬件电路抑制差模信号的方式解决差模信号的干扰问题。当通信母线L1或L2上产生的差模干扰信号叠加电压大于差模抑制电路的最大限制电压值，差模抑制电路的开关管元件能够瞬时导通，使通信母线即刻接地，释放母线上的电压。对于使用双极性并联型通信的电子***起爆***，在通信母线采用两路对称的差模抑制电路，能更及时地释放差模干扰信号，更有效地保护电子***后端，特别是电子***芯片部分不受损伤，提高电子***在实际***环境中的抗干扰能力，减少拒爆，大大扩展了电子***的应用场景。
实施例二
如图2所示，本实施例提供了一种电子***通信电路。与实施例一不同的是，本实施例中，开关管元件为PNP型三极管Q3，差模抑制电路还包括转换元件，转换元件为NPN型三极管Q4，用以在发生差模干扰时将电压保护元件瞬态电压抑制二极管D1的高电平转换为低电平，转换元件NPN型三极管Q4的基极连接于瞬态电压抑制二极管D1的阳极与电阻R1之间，集电极通过电阻R3连接通信母线L1，发射极接地，转换元件NPN型三极管Q4的集电极连接信号控制端，PNP型三极管Q3的基极为信号控制端，因此，PNP型三极管Q3的基极连接于转换元件NPN型三极管Q4集电极和电阻R3之间。
在本实施例中，通信母线L2即可以连接与通信母线L1相同结构的差模抑制电路，也可以连接实施例一中的差模抑制电路，在此不作限定，本实施例优选采用与通信母线L1相同结构的差模抑制电路。
本实施例中，瞬态电压抑制二极管D1的反向击穿电压为V1’，通信母线L1对地电压为VL1’，在正常工作状态下，VL1’<V1’，瞬态电压抑制二极管D1截止，转换元件NPN型三极管Q4的基极通过电阻R1接地，因此为低电平，所以转换元件NPN型三极管Q4截止，进而，PNP型三极管Q3也处于截止状态，整个电子***通信电路正常工作。当通信母线上的产生振幅相等，方向相反的差模干扰电流时，VL1’瞬时电压会很大，VL1’>V1’，此时瞬态电压抑制二极管D1反向导通，将转换元件NPN型三极管Q4的基极电压拉高为高电平，使转换元件NPN型三极管Q4导通，而转换元件NPN型三极管Q4导通，在电阻R3的作用下，转换元件NPN型三极管Q4的集电极被拉至低电平，使得PNP型三极管Q3导通，将通信母线L1与电源地线GND接通，释放通信母线L1上的电压，保护后续电路如电子***芯片IC不受损伤。当通信母线电压恢复正常时，瞬态电压抑制二极管D1恢复截止状态，转换元件NPN型三极管Q4以及PNP型三极管Q3同样恢复截止状态，电路正常工作。通信母线L2及其差模抑制电路的工作原理，与本实施例或实施例一中通信母线L1及其差模抑制电路的工作原理相同，在此不再赘述。
实施例三
本实施例与实施例一不同的是，本实施例中，开关管元件为NMOS管，NMOS管的栅极为信号控制端，漏极连接通信母线L1，源极接地。
实施例四
本实施例与实施例二不同的是，本实施例中，转换元件为NMOS管，NMOS管的栅极连接瞬态电压抑制二极管D1的阳极与电阻R1之间，漏极通过电阻R3连接通信母线L1，源极接地，NMOS管的漏极连接信号控制端，即PNP型三极管Q3的基极连接于NMOS管的漏极和电阻R3之间。
实施例五
本实施例与实施例二不同的是，本实施例中，开关管元件为PMOS管，PMOS管的栅极为信号控制端，连接于转换元件NPN型三极管Q4集电极和电阻R3之间，漏极连接通信母线L1，源极接地。
实施例六
本实施例与实施例五不同的是，本实施例中，转换元件为NMOS管，NMOS管的栅极连接瞬态电压抑制二极管D1的阳极与电阻R1之间，漏极通过电阻R3连接通信母线L1，源极接地，NMOS管的漏极连接信号控制端，即PMOS管的栅极连接于NMOS管的漏极连接和电阻R3之间。
实施例七
本实施例提供一种电子***，包括实施例一至实施例六中任意一项所述的电子***通信电路。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种电子***通信电路，包括通信母线、整流电路和芯片，所述通信母线连接所述整流电路的输入端，所述芯片连接于所述整流电路的输出端，其特征在于，所述电子***通信电路还包括差模抑制电路，所述差模抑制电路包括开关管元件和电压保护元件，所述电压保护元件一端连接所述通信母线，另一端接地，所述开关管元件具有信号控制端，所述信号控制端与所述电压保护元件接地的一端连接，当发生差模干扰时，所述电压保护元件通过所述信号控制端使所述开关管元件导通，令所述通信 母线通过所述开关管元件接地；
所述开关管元件为PNP型三极管、NPN型三极管和NMOS管中任意一种，所述差模抑制电路还包括第一转换元件，当开关管元件为PNP型三极管时，所述PNP型三极管的基极为信号控制端，PNP型三极管的基极通过所述第一转换元件连接所述电压保护元件接地的一端，集电极连接所述通信母线，发射极接地。
2.根据权利要求1所述的电子***通信电路，其特征在于，当所述开关管元件为NPN型三极管，所述NPN型三极管的基极为信号控制端，集电极连接所述通信母线，发射极接地。
3.根据权利要求1所述的电子***通信电路，其特征在于，当所述开关管元件为NMOS管，所述NMOS管的栅极为信号控制端，漏极连接所述通信母线，源极接地。
4.根据权利要求1所述的电子***通信电路，其特征在于，所述第一转换元件为NPN型三极管，用以在发生差模干扰时将所述电压保护元件的高电平转换为低电平，所述第一转换元件的NPN型三极管的基极连接所述电压保护元件接地的一端，集电极通过电阻连接所述通信母线，发射极接地，所述第一转换元件的NPN型三极管的集电极连接所述信号控制端。
5.根据权利要求1所述的电子***通信电路，其特征在于，所述第一转换元件为NMOS管，用以在发生差模干扰时将所述电压保护元件的高电平转换为低电平，所述第一转换元件的NMOS管的栅极连接所述电压保护元件接地的一端，漏极通过电阻连接所述通信母线，源极接地，所述第一转换元件的NMOS管的漏极连接所述信号控制端。
6.一种电子***通信电路，包括通信母线、整流电路和芯片，所述通信母线连接所述整流电路的输入端，所述芯片连接于所述整流电路的输出端，其特征在于，所述电子***通信电路还包括差模抑制电路，所述差模抑制电路包括开关管元件和电压保护元件，所述电压保护元件一端连接所述通信母线，另一端接地，所述开关管元件具有信号控制端，所述信号控制端与所述电压保护元件接地的一端连接，当发生差模干扰时，所述电压保护元件通过所述信号控制端使所述开关管元件导通，令所述通信 母线通过所述开关管元件接地；
所述开关管元件为PMOS管，所述差模抑制电路还包括第二转换元件，所述PMOS管的栅极为信号控制端，PMOS管的栅极通过所述第二转换元件连接所述电压保护元件接地的一端，漏极连接所述通信母线，源极接地。
7.根据权利要求6所述的电子***通信电路，其特征在于，所述第二转换元件为NPN型三极管，用以在发生差模干扰时将所述电压保护元件的高电平转换为低电平，所述NPN型三极管的基极连接所述电压保护元件接地的一端，集电极通过电阻连接所述通信母线，发射极接地，所述NPN型三极管的集电极连接所述信号控制端。
8.根据权利要求6所述的电子***通信电路，其特征在于，所述第二转换元件为NMOS管，用以在发生差模干扰时将所述电压保护元件的高电平转换为低电平，所述NMOS管的栅极连接所述电压保护元件接地的一端，漏极通过电阻连接所述通信母线，源极接地，所述NMOS管的漏极连接所述信号控制端。
9.根据权利要求1至8之一所述的电子***通信电路，其特征在于，所述电压保护元件为瞬态电压抑制二极管、压敏电阻或是气体放电管。
10.一种电子***，其特征在于，所述电子***包括权利要求1至9任意一项所述的电子***通信电路。
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