非平衡接口的漏電防護電路和裝置的製作方法

2023-05-23 18:36:26

專利名稱：非平衡接口的漏電防護電路和裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電路中的漏電防護技術，具體涉及一種非平衡接口中的 漏電防護電路，以及一種應用於非平衡接口的漏電防護裝置。
背景技術：
非平衡接口的特點是所有信號線均共享一個公共的地線，信號線的信號
電平以地線電平為參照電平。非平衡接口的典型代表為RS232接口和諸如 RCA ( Radio Corporation of American )接口的標準視頻接口 ，等等。這些非 平衡接口在通信設備中經常用到，採用非平衡接口的通訊設備需要正常接 地。
與接地設備不同的是，很多終端設備採用浮地設計，即地線不直接接地， 因此浮地設計的終端設備的信號線不採用大地電平作為參照電平。
圖1為現有技術中接地通信設備與採用浮地設計的攝像頭通過非平衡 接口相連的示意圖。如圖l所示，通信設備RCA接口 10和攝像頭RCA4妻 口 20通過視頻線纜相連。攝像頭為浮地設備，當攝像頭電源絕緣等級不夠、 或接地不規範時，將可能出現較強漏電。此時，如果通信設備不與攝像頭相 連，那麼攝像頭產生的漏電沒有洩放路徑。而如圖1所示，當通信設備通過 其RCA接口 IO與攝像頭相連時，由於通信設備上有接地螺釘17，且可以 通過3線電源插座實現接地，因此，接地良好的通信設備將為攝像頭提供漏 電洩放路徑，那麼，攝像頭產生的漏電就可以通過此洩放路徑進入通信設備。 那麼，漏電的高電壓和高電流將造成通信設備的RCA接口 IO損傷。目前通 常的防護做法是在通信設備的RCA接口 10中靠近接口連接器12—側設置 跨接在地線14和信號線13之間的瞬態電壓抑制器(TVS, Transient VoltageSuppressor) 11，用於過壓保護。但是，單單進行漏電過壓保護，還不能對 漏電進行有效防護。漏電的高電流也會損傷通信設備RCA接口 10。

實用新型內容
有鑑於此，本實用新型提供了一種非平衡接口的漏電防護電路，能夠對
漏電加以抑制，保護非平衡接口不受漏電損傷。
該電路包括瞬態電壓抑制器TVS和正溫度係數PTC熱敏電阻；
所述TVS跨接在所述非平衡接口中靠近接口連接器的地線和信號線之
間；所述TVS和所述接口連接器之間的地線和信號線上分別串接所述PTC
熱每丈電阻。
較佳地，該電路進一步包括並聯在每個PTC熱敏電阻上的電容。
較佳地，所述PTC熱敏電阻的耐壓範圍大於或等於260V。
較佳地，所述PTC熱敏電阻的工作電流小於或等於50mA。
較佳地，在所述PTC熱敏電阻遠離所述TVS的一端到所述接口連接器之
間，
各信號線兩兩之間的間距為抗高壓空氣擊穿和絕緣擊穿的安全距離； 所述信號線與所述地線兩兩之間的間距為抗高壓空氣擊穿和絕緣擊穿的安 全距離。
4交佳地，所述安全距離為大於或等於L4mm。
較佳地，所述信號線或地線分別與所述接口連接器的屏蔽殼之間保持至少 1.4mm的間3巨。
所述TVS為雙向防護的TVS。
其中，所述非平衡接口為標準視頻接口或RS232接口 。
本實用新型還提供了 一種應用於非平衡接口的漏電防護裝置，不僅能夠
對漏電加以抑制，保護非平衡接口不受漏電損傷，而且能夠保護人體不受漏
電損傷。
該裝置包括具有上述任意一種漏電防護電路的非平衡接口 ，以及接入所述非平衡接口的線纜；
所述線纜的接頭包括環繞於接頭外部的絕緣層。
根據以上技術方案可見，本實用新型在非平衡接口中的地線和信號線之 間跨接TVS,實現對信號線的過壓保護；在TVS與非平衡接口中的接口連 接器之間的地線和信號線上分別串接PTC,實現對地線和每條信號線的過流 保護，保護非平衡接口不受漏電損傷。


圖1為現有技術中接地通信設備與採用浮地設計的攝像頭通過非平衡 接口相連的示意圖。
圖2為本實用新型中對圖1的漏電洩放路徑進行分析的示意圖。
圖3為本實用新型中漏電防護電路應用於圖1中接地通信設備的示意圖。
具體實施方式
要實現對非平衡接口的漏電防護，首先需要了解漏電情況下，能量從非 平衡接口洩放的路徑。下面，對圖1中浮地攝像頭產生的漏電通過接地通信 i更備洩》i^各徑進行分析。
圖2為圖1中漏電洩放路徑示意圖。如圖2所示，攝像頭為浮地設備， 當攝像頭產生漏電時，漏電首先沿著攝像頭RCA接口 20 (以下簡稱RCA 接口 20)與通信逸備RCA接口 IO(以下簡稱RCA接口 10)之間的地線14 進入RCA接口 10。圖2中的單箭頭虛線表示漏電沿地線14的洩》W各徑。 由於漏電電流較大，可能會燒斷地線14 (圖2中地線14 "X"表示地線被 燒斷)，此時，漏電將沿著RCA接口 20與RCA4妄口 IO之間的信號線13 進入RCA接口 10。進入RCA接口 IO後，漏電可能通過RCA4妄口 10中的 TVS11洩放到地線14，然後洩放到地，也可能通過RCA接口 10中地線14 和信號線13之間的跨接電阻16洩放到地線14,還可能通過RCA接口 10中的接口集成晶片(IC) 15洩放到地線14。由於漏電電流和電壓都很大， 因此漏電的洩放會導致TVSll、跨接電阻16和接口 IC15等RCA接口 10 組件被燒毀。
漏電在RS232接口中的洩放路徑與RCA接口相似。
可見，非平^f接口中漏電的洩i文路徑不僅包括地線14,還包括信號線 13。因此，需要分別在RCA接口 10中的地線14和信號線13上做過流保護， 在地線14和信號線13之間做過壓保護。
圖3為本實用新型中漏電防護電路應用於圖1中接地通信設備的示意 圖。如圖3所示，該漏電防護電路30包括TVS31和正溫度係數(PTC， Positive Temperature Coefficient)熱敏電阻32，以下簡稱PTC32。
TVS31跨接在RCA接口 10中靠近接口連接器12的地線14和信號線 13之間，以實現過壓保護；TVS31和接口連接器12之間的地線14和信號 線13上，分別串接PTC32。
PTC32是一種具有溫度敏感性的半導體電阻，超過一定的溫度(居裡溫 度)時，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高。因此，該PTC32的 電阻在漏電洩放時急劇增大，電阻增大導致通過PTC的電流急劇降低，使 得通過PTC32的電流值保持在RCA接口 10中各組件能夠承受的範圍內。 由於PTC32同時串接在地線14和信號線13上，因此實現了對地線14和信 號線13的過流保護。由於地線14和信號線13之間還跨接TVS31還實現了 過壓保護，從而實現保護非平衡接口不受損傷。
由於RCA接口 IO通常傳輸速率較大的信號，因此，PTC32的內阻會增 大RCA接口 IO的輸入阻抗，從而影響RCA接口 IO的信號質量。為了減小 串入PTC32對RCA接口 IO信號質量的影響，本實用新型實施例中，在每 個PTC32上並聯一個電容，從而減小RCA接口 10的輸入阻抗，進而改善 RCA接口 10的信號質量。
其中，PTC32的選用標準為由於通過PTC32的漏電電壓較高，因此 PTC32需要選用具有較高耐壓特性的類型，較佳地，其耐壓範圍大於或等於260V。此外，如果PTC32工作電流過大，PTC32過流保護的響應時間將較 長，在這種情況下，TVS31將承受較大的能量，可能導致TVS31被燒毀。 因此，PTC32還需要選用工作電流較小的類型，較佳地，其工作電流小於或 等於50mA。
TVS31的選用標準為TVS31選用具有較高的通流能力的TVS器件。 通流能力即通過電流的能力，可以根據TVS在特定波形下的峰值電流確定。 通流能力大TVS的防護能力大。在實際中，TVS31可以採用具有正反向電 壓防護能力的雙向防護的TVS。
為了提高RCA接口 10的安全性，在RCA接口 10的PCB板上，從PTC32 遠離TVS31的一端到接口連接器12之間的部分，將信號線13與地線14之 間間距以及各信號線13之間間距均設置為抗高壓空氣擊穿和絕緣擊穿的安 全距離。較佳地，該安全距離為大於或等於L4mm。此外，信號線13和地 線14分別與接口連接器12的屏蔽殼之間保持至少1.4mm的絕緣間距。對 於RCA電纜的接頭來說，為了避免RCA電纜的接頭插入RCA接口過程中 可能造成的對人體的損傷，本實用新型為RCA電纜的接頭增加環繞於接頭 外部的絕緣層，使得RCA電纜的接頭中的信號線和地線與外部人體絕緣。
以上是以本實用新型應用於RCA接口為例進行的描述。對於RS232接 口以及其他非平衡接口來說，TVS和PTC的連接方式與在RCA接口中的連 接方式相同，且TVS和PTC的選用標準也與前述選用標準相同。不同之處 在於，RS232接口信號線到地線之間沒有並聯電阻，因此在漏電串入信號線 損傷器件之前，漏電主要從TVS向地線瀉放。而且由於RS232接口信號速 率較低，因此PTC的內阻對RS232接口的信號質量影響^艮小，可以忽略不 計。因此，當本實用新型的漏電防護電路應用於RS232接口中時，可以不 必在PTC上並聯電容。
綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用於限定本實 用新型的保護範圍。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1、一種非平衡接口中的漏電防護電路，其特徵在於，該電路包括瞬態電壓抑制器TVS和正溫度係數PTC熱敏電阻；所述TVS跨接在所述非平衡接口中靠近接口連接器的地線和信號線之間；所述TVS和所述接口連接器之間的地線和信號線上分別串接所述PTC熱敏電阻。
2、 如權利要求1所述的漏電防護電路，其特徵在於，該電路進一步包括並 聯在每個PTC熱敏電阻上的電容。
3、 如權利要求1或2所述的漏電防護電路，其特徵在於，所述PTC熱敏 電阻的耐壓範圍大於或等於260V。
4、 如權利要求1或2所述的漏電防護電路，其特徵在於，所述PTC熱敏 電阻的工作電流小於或等於50mA。
5、 如權利要求1或2所述的漏電防護電路，其特徵在於，在所述PTC熱 敏電阻遠離所述TVS的一端到所述接口連接器之間，各信號線兩兩之間的間距 為抗高壓空氣擊穿和絕緣擊穿的安全距離；所述信號線與所述地線兩兩之間的 間距為抗高壓空氣擊穿和絕緣擊穿的安全距離。
6、 如權利要求5所述的漏電防護電路，其特徵在於，所述安全距離為大於 或等於1.4mm。
7、 如權利要求1或2所述的漏電防護電路，其特徵在於，所述信號線或地 線分別與所述接口連接器的屏蔽殼之間保持至少1.4mm的間距。
8、 如權利要求1或2所述的漏電防護電路，其特徵在於，所述TVS為雙 向防護的TVS。
9、 如權利要求1所述的漏電防護電路，其特徵在於，所述非平衡接口為標 準視頻接口或RS232接口 。
10、 一種應用於非平衡接口的漏電防護裝置，其特徵在於，該裝置包括具 有如權利要求1或2任意一項所述漏電防護電路的非平衡接口 ，以及接入所述非平衡接口的線纜；所述線纜的接頭包括環繞於接頭外部的絕緣層。
專利摘要本實用新型公開了一種非平衡接口中的漏電防護電路，該電路由瞬態電壓抑制器(TVS)和正溫度係數(PTC)熱敏電阻組成；所述TVS跨接在所述非平衡接口中靠近接口連接器的地線和信號線之間，為信號線提供過壓保護；所述TVS和所述接口連接器之間的地線和信號線上分別串接PTC熱敏電阻，為信號線和地線提供過流保護。在信號速率較高的場合，PTC上並聯電容可以改善因信號線串聯PTC熱敏電阻對信號質量的不良影響。本實用新型還公開了一種應用於非平衡接口的漏電防護裝置。使用本實用新型能夠對漏電加以抑制，保護非平衡接口不受漏電損傷。
文檔編號H02H9/02GK201234127SQ20082010949
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月28日 優先權日2008年7月28日
發明者曾利偉 申請人:杭州華三通信技術有限公司