串口浪涌保护电路方案设计

一、实用新型名称：
一种新型串口保护电路
二、技术领域：
本实用新型涉及一种串口浪涌脉冲防护装置。

三、背景技术：
在短距离通信上，由于串口通信廉价、简单，使用非常普遍。

但串口通信线路本身的防护不是特别完善，尤其在浪涌实验，脉冲实验中，极有可能对设备造成损坏。

四、发明目的：
本实用新型的目的通过对串口线路的入口进行高效防护，使得通信线路能够经受住浪涌冲击和脉冲群干扰。

提高产品的可靠性。

五、实用新型内容：
本实用新型采用以下技术方案：
1、采用三级电路进行保护，前两级主要为浪涌保护，第三级主要为脉冲防护。

2、采用2个三极陶瓷空气放电管将串口通信RXD TXD GND 3根线上的浪涌
冲击大部分能量泄放到地。

减少流传到下一级的浪涌残留。

3、采用自复熔丝、压敏电阻、TVS组合作为第二级防护，将浪涌冲击残余
能量消耗和吸收。

使得后续电路中浪涌能量维持在完全可接受范围。

4、第三极采用12个磁珠和7个高压电容对脉冲群干扰进行可靠吸收。

六、说明书：
1、本实用新型设计主要用于串口设备的浪涌冲击与脉冲群干扰保护。

2、第一级采用2个3极陶瓷空气放电管（3RM090L-6）G1、G2组成，G1
的1、2脚分别接GND与TXD，G2的1、2脚分别接GND与RXD，G1、G2的3脚均接到大地。

此种接法（如附图1所示），可以非常有效的泄放TXD RXD GND 3根线上的浪涌能量。

尤其是GND线路，在工程使用中如果GND线路注入浪涌冲击干扰太大，将对电平转换芯片，造成严重伤害，甚至损坏。

此电路2个3极陶瓷空气放电管均有将GND线路浪涌能量泄放到大地的作用。

以此加强了对GND线路的防护。

3、第二级采用自复熔丝F1、F2、压敏电阻R1、R2、TVS1-5组成，当第二
级承受电压超过470V时，压敏电阻就是体现他的钳位特性，把过高的电
压拉低，让后级电路工作在一个安全的范围内，同时，如果能量比较大，持续时间长，自复熔丝也将保护动作，断开后续电路。

经过压敏电阻
（471KD07）的钳位后，通过高速TVS3-5，2极空气放电管（2RL090L-05）接大地。

将3条线路上的能量继续对地泄放。

最后通过TVS1、TVS2（1.5KE15CA），将线间电压限制在约15V以下。

经过空气放电管、压敏电阻、TVS的泄放、吸收、和钳位作用，保证了后续电路的稳定可靠工
作。

4、前两级主要针对浪涌冲击的特性进行防护，第三极主要用于抑制脉冲群干
扰，线路由FB1-12（磁珠）、C1-C7（高压瓷片电容）组成。

线路上串接磁珠可以对线路上的脉冲干扰起到抑制作用，由线路通过高压电容接地，对线路上的脉冲能量有一定的吸收作用。

通过以上两种措施减少脉冲对后续电路的干扰。

七、实用新型效果：
实验证实此防护电路通过线对地4KV浪涌试验、2KV/5KHZ脉冲试验。