一種具備電磁幹擾防護功能的串行通信接口模塊的製作方法

2023-05-13 07:15:36 1

本實用新型涉及通信領域的串口接口電路，更具體的涉及到一種具備電磁幹擾防護功能的串行通信接口模塊。

背景技術：

串口在數據信息網絡中得到了廣泛的應用，其具有傳輸速度高、低能耗、便於安裝、兼容性好、開放性高等方面的優點。傳統的串口接口主要是由串口，電平轉換，和信號處理CPU三個部分組成，基本上沒有相關得器件對系統進行保護。

由於此接口電路並未對耐壓，靜電，浪湧，電快速瞬變脈衝群進行防護，而串口設備大多直接裸露在室外，所以採用此接口電路的網絡設備的工作就很容易受到耐壓，靜電，浪湧，電快速瞬變脈衝群的幹擾；而應用在工業現場的網絡設備，由於工業現場的機械、氣候、塵埃等條件非常惡劣，當耐壓，靜電，浪湧，電快速瞬變脈衝群幹擾產生時，網絡設備工作常常會因此失效。

技術實現要素：

本實用新型的目的是為了克服上述現有的傳統串口網絡設備的不足，而提供的一種具備電磁幹擾防護功能的串行通信接口模塊。

一種具備電磁幹擾防護功能的串行通信接口模塊，其主要部件由光耦、電平轉換及串口接口組成。其接口電路設計如文件1.pdf圖所示。

其中設計採用的光耦，實現信號隔離的同時，實現信號傳輸，並且得到了2500Vrms的耐壓隔離，增強了電路的抗幹擾能力。

設計採用的光耦，型號為TLP521-1，其具有較強的電壓隔離作用，其各種參數能夠保證串口的正常通信傳輸要求。

設計採用的電平轉換電路，主要晶片是TC7660，按照該晶片的應用，從傳輸線上電平轉換，將電壓提供給PNP三極體1(Q1)、PNP三極體2(Q4)。使得PNP三極體1(Q1)、PNP三極體2(Q4)能夠正常的工作，將輸入的信號改變方向後，在C極輸出。從而將通過光耦隔離傳輸後反向信號再一次反向後恢復原來的極性。

其具體工作原理為：在正常工作情況下，通過在發送線TX,TXD信號上電平轉換，然後分別提供給另外一路的三極體上，讓三極體能夠正常工作，然後TX,TXD信號通過光耦得

到-TX,-TXD信號，然後將其傳輸給三極體的B極，在三極體的C極得到RX,RXD信號。在引入了耐壓，浪湧，靜電，電快速瞬變脈衝群的幹擾的時候，主要是通過光耦的隔離將這些幹擾隔離於主幹系統之外，然後通過AGND這個地線信號將電路中的幹擾通過外殼洩放到大地。

基於本實用新型的串口接口保護電路模塊既可以實現對雷擊浪湧等高能量幹擾的抑制，也可實現對靜電、電快速瞬變脈衝群等小能量幹擾的抑制，並且能夠通過耐壓安全測試，其具有成本低廉、穩定可靠等優點，具有較好的推廣價值。

附圖說明

圖1是光耦電路結構圖。

圖2是電平轉換電路結構圖。

圖3是串口接口電路結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本實用新型具有耐壓，浪湧，靜電，電快速瞬變脈衝群保護功能的串口接口電路集成模塊的具體實施方式。

本實用新型耐壓，浪湧，靜電，電快速瞬變脈衝群保護功能的串口接口電路集成模塊中,其主要部件由電平轉換模塊1(U2)、電平轉換模塊2(U4)光耦1( U1)、光耦2(U3),信號反向三極體1(Q2)、信號反向三極體2(Q3)、信號反向三極體3(Q5)、信號反向三極體4(Q6)以及串口接口1(J4)組成。在實施例中，串行信號（TXD、RXD）通過光耦1(U1)、耦2(U3)(TLP521-1)實現2500Vrms的耐壓隔離，而在圖2所示實施例中，電平轉換在TX和TXD信號上面轉換電平，分別給信號反向三極體1(Q2)、信號反向三極體2(Q3)、信號反向三極體3(Q5)、信號反向三極體4(Q6)提供正常工作的電壓，當TX，TXD有信號的時候，通過信號反向三極體1 (Q2)、信號反向三極體2(Q3)、電容1(C4)、電容2(C3)、電容3(C5)、電平轉換模塊1(U2)和信號反向三極體3(Q5)、信號反向三極體4(Q6)、電容4(C7)、電容5(C6)、電容6(C8)、電平轉換模塊2(U4)組成的電平轉換電路分別轉換得V1+,V1-和V2+,V2-，然後分別提供給PNP三極體1(Q1)、PNP三極體2(Q4)三極體正常工作的電壓，通過光耦TLP521-1反向得到了TX-和TXD-，然後通過PNP三極體1(Q1)、PNP三極體2(Q4)分別得到接收的信號RX,RXD，從而完成了整個串口信號的發送和接收。而當信號線上引入了耐壓，雷擊浪湧，靜電，電快速瞬變脈衝群等衝擊信號時，光耦具有2500Vrms的耐壓隔離功能，將這些信號隔離在光耦的一端，使其不能進入系統電路，然後通過地線AGND連接到外殼上面到大地將幹擾信號消化，使其不能對系統構成影響，達到了防範的效果。