[发明专利]一种RS485自动收发隔离电路

说明书

本发明提供一种RS485自动收发隔离电路，包括隔离供电电源电路为内部通讯电路提供隔离的电源，实现内外部收发器电源与地的完全隔离；RS485通讯隔离电路实现内外部RS485总线数据转换和隔离；RS485数据流向控制电路实现无CPU控制时，通讯链路数据流向的自动转换；RS485接口雷电防护电路用于抑制瞬态差共模高电压，对RS485通讯协议芯片U2、U3进行有效防护。本发明简化了RS485通讯隔离电路中数据流向CPU控制需求，借助高速NPN型三极管可实现通讯数据的零延时隔离；借助RS485通讯芯片和磁耦隔离芯片，为多节点RS485从机产品内部与外部主机之间提供一个安全接口，电路简单，成本较低。

技术领域

本发明涉及长距离多节点通讯，属于通讯技术领域，适用于产品内部多RS485节点从机与外部RS485主机之前的自动隔离安全通讯。

背景技术

RS485总线接口采用平衡驱动器和差分接收器，抗共模干扰能力强，噪声抑制特性好，在较长传输距离下实现高速率传输，在一些环境比较复杂的工业场合得到广泛应用，同时支持多节点通讯，非常适合多节点从机与主机通讯的应用场合。

由于多节点RS485从机产品内部与外部主机之间的电气链路存在静电释放(ESD)、电快速瞬变脉冲群(EFT)或浪涌等干扰，因此需要在多节点RS485从机产品内部设置通讯数据转换隔离电路，可防止系统两个部分之间的直流电(DC)和异常的交流电(AC)对内部多节点硬件电路造成损坏。

目前，受限于RS485通讯芯片需要对收发方向进行使能端控制，因此多节点RS485从机产品内部与外部主机之间的电气链路仅设置瞬态电压抑制(TVS)二极管或防脉冲电阻进行防护，而未实现电气隔离，因此无法有效对系统硬件进行保护。

发明内容

本发明的目的在于，为解决多节点RS485从机产品内部与外部主机之间的电气隔离，提供一种不增加CPU控制芯片借助主机UART_TXD信号实现内外部RS485通讯自动收发隔离。

本发明技术方案:一种RS485自动收发隔离电路，用于多节点从机与主机通讯，该装置包括隔离供电电源电路、RS485通讯隔离电路、RS485数据流向控制电路、RS485接口雷电防护电路；

隔离供电电源电路中，隔离电源模块H1的输入正端和输入负端之间分别并联电容C1、C2，隔离电源模块H1的输出正端和输出负端之间分别并联电容C3、C4，且H1的输入正端和内部+5V供电连接，H1的输入负端和内部地连接；H1的输出正端和外部+5V供电连接，H1的输出负端和外部地端连接，隔离供电电源电路为内部通讯电路提供隔离的电源，实现内外部收发器电源与地的完全隔离；

RS485通讯隔离电路由RS485总线数据转换电路和隔离电路组成，其中RS485总线数据转换电路包括RS485通讯协议芯片U2、U3，电阻R1、R5和电容C7、C8；隔离电路包括磁耦隔离芯片U1和电容C5、C6；隔离供电电源电路的输入正端通过R5连接至U2的正向收发A端，R1和C8串联，R1和C8的公共端接内部地端，C8的另一端连接至U2的供电端，U2的供电端接内部+5V供电；隔离供电电源电路的输出正端连接至C7的一端，且隔离供电电源电路的输出正端与U3的供电端连接，C7的另一端接外部地，U3的接地端接外部地；隔离供电电源电路的输出正端连接至C5的一端，且隔离供电电源电路的输出正端连接至U1的内部供电端，C5的另一端接内部地端，U1的内部地端接内部地，U1的输出A端和输入B端分别连接至U2的数据接收端和数据发送端，隔离供电电源电路的输出正端连接至C6的一端，且隔离供电电源电路的输出正端连接至U1的外部供电端，C6的另一端接外部地，U1的外部地端接外部地，U1的输入A端和输出B端分别连接至U3的数据发送端和数据接收端，RS485通讯隔离电路实现内外部RS485总线数据转换和隔离；