一种信号防雷电路 [技术领域]
本发明涉及一种防雷电路，尤其涉及一种用在信号传输线路上的信号防雷电路。
[背景技术]
在图1中，现有的RS485/RS422信号线的防雷电路一般由分别设置于两根信号线与信号地之间的瞬态抑制二极管TVS1、TVS2及设置在两根信号线之间的瞬态抑制二极管TVS3组成，瞬态抑制二极管的作用是静电放电，也有很弱的防雷作用。由于瞬态抑制二极管本身的特性决定了该电路防雷性能很低，在雷击时容易损坏。另由于该电路的瞬态抑制二极管接到信号地，所以该电路也达不到共模防雷目的。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种信号防雷电路，能够达到共模防雷这一目的。
本发明是通过下面的技术方案来实现的：
一种信号防雷电路，包括跨接在第一信号线、第二信号线之间的第三瞬态抑制二极管、连接在第一信号线、信号地之间的第二瞬态抑制二极管和连接在第二信号线、信号地之间的第一瞬态抑制二极管，还包括防雷器件，所述防雷器件一端接保护地，另一端耦合到信号线上。
其中，所述防雷器件是第一放电管，连接在信号地与保护地之间。
本发明进一步包括连接在第一信号线、保护地之间的第一电容和连接在第二信号线、保护地之间的第二电容。
本发明进一步包括并联接在第一放电管上地第三电容。
所述的第一电容、第二电容和第三电容为安规电容。
其中，所述防雷器件包括第一放电管和第二放电管；所述第一放电管连接在第一信号线与保护地之间，第二放电管连接在第二信号线与保护地之间。
本发明进一步包括第三电容，所述第三电容连接在信号地、保护地之间。
所述第三电容为安规电容。
本发明的进一步改进在于，还包括分别串接在第一信号线、第二信号线上的第一电阻和第二电阻。
所述的第一电阻和第二电阻的阻值小于10欧姆。
由于采用了上述的技术方案，实现了真正意义上的共模防雷；同时利用安规电容的电容特性，泄放雷击电流和抑制雷击电压，有效提高共模防雷效果，并对瞬态抑制二极管起到保护作用；串接了小阻值的电阻，起到了保护信号线之间的瞬态抑制二极管的作用；本发明不仅提高了板级防雷性能，同时还能够抑制辐射发射。
[附图说明]
图1是现有技术中的信号防雷电路图。
图2是本发明的一种信号防雷电路图。
图3是本发明的另一种信号防雷电路图。
[具体实施方式]
实施例一、如图2所示的一种信号防雷电路，包括跨接在第一信号线A、第二信号线B之间的第三瞬态抑制二极管TVS3、连接在第一信号线A、信号地GND之间的第二瞬态抑制二极管TVS2和连接在第二信号线B、信号地GND之间的第一瞬态抑制二极管TVS1，第一放电管G1连接在信号地GND与保护地PGND之间。当雷击发生时，雷击电流通过第一瞬态抑制二极管TVS1、第一放电管G1和第二瞬态抑制二极管TVS2、第一放电管G1两条通道泄放到保护地PGND，从而达到共模防雷的目的。
在电路中还包括连接在第一信号线A、保护地PGND之间的第一电容C1和连接在第二信号线B、保护地PGND之间的第二电容C2。利用I＝C*dV/dT，第一电容C1和第二电容C2泄放雷击电流，增强差模、共模雷击的防护能力，保护第一瞬态抑制二极管TVS1、第二瞬态抑制二极管TVS2，避免因共模电流过大而被烧坏。另外，第一电容C1、第二电容C2还有抑制电路对外辐射发射的作用。
在电路中还包括并联接在第一放电管G1上的第三电容C3。增加第三电容C3与第一放电管G1的并联，可以提高电路的静电防护能力。因为放电管响应速度太慢，在第一放电管G1起作用之前，在信号地平面积累过高的静电能量会损坏器件，有了第三电容C3可以泄放一部分静电能量。
所述的第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3为安规电容。安规电容在失效的情况下都是断路状态，用于跨接在危险电路(平面)和安全电路(平面)之间。在电路中，信号线可能耦合危险电压，在安规电容失效的情况下，可以避免保护地PGND与信号线短路而带有危险电压，从而保护相关人员免受到电击的伤害。采用安规电容，可以提高共模防雷效果，同时也能够保护电路中的瞬态抑制二极管，也能够保护人身安全。
实施例二、如图3所示的一种信号防雷电路中，包括跨接在第一信号线A、第二信号线B之间的第三瞬态抑制二极管TVS3、连接在第一信号线A、信号地GND之间的第二瞬态抑制二极管TVS2和连接在第二信号线B、信号地GND之间的第一瞬态抑制二极管TVS1，还包括第一放电管G1和第二放电管G2；第一放电管G1连接在第一信号线A与保护地PGND之间，第二放电管G2连接在第二信号线B与保护地PGND之间。在电路中还包括第三电容C3，所述第三电容C3连接在信号地GND、保护地PGND之间。所述第三电容(C3)为安规电容。
放电管可以泄放几个KA到几十KA的雷击电流。瞬态抑制二极管反应时间是nS级的，放电管的反应时间是uS级的。有雷击时，瞬态抑制二极管先动作，雷击电流先经过第一瞬态抑制二极管TVS1、第三电容C3和第二瞬态抑制二极管TVS2、第三电容C3泄放到保护地上。随后放电管动作，雷击电流经过第一放电管G1、第二放电管G2泄放到保护地。由此可见，该电路共模防雷能力得到了进一步的加强。
第三电容C3的作用是与第一瞬态抑制二极管TVS1、第二瞬态抑制二极管TVS2共同组成共模电流泄放路径。使用安规电容的目的是避免在第三电容C3失效的情况下，将危险电压连接到保护地上，从而避免人身受到危险电压伤害。
在图2和图3中，所串接在第一信号线、第二信号线B上的第一电阻R1和第二电阻R2都是小阻值的电阻，电阻起限流作用，避免第三瞬态抑制二极管TVS3流过太大的电流而损坏。电阻有寄生电感L，利用L＝dI/dT的作用，限制流过第三瞬态抑制二极管TVS3的电流上升率，保护第三瞬态抑制二极管TVS3。由于信号线上都有特征阻抗(如RS485的特征阻抗为100欧左右)第一电阻R1、第二电阻R2的阻值过大会影响信号线的阻抗，导致信号线上信号畸变，一般在10欧以内效果较好。它们起到了保护第三瞬态抑制二极管TVS3的作用，增强差模雷击防护能力。
在图2中的第一电容C1、第二电容C2还有保护第一电阻R1和第二电阻R2的作用，避免差模电压过高击穿电阻。