一种嵌入式计算机通讯接口三级防高压的装置及方法与流程

本发明属于弹载/发射控制等嵌入式计算机接口防护领域。

背景技术：

导弹武器(如空空、空地导弹和空地导弹等)和地面发射系统通讯多使用RS422、RS485等由电子工业协会(EIA)制订并发布的数据接口标准，此类接口具有组网简单、传输速率配置灵活和传输距离长等特点，但其收发器工作电压(+5V左右)和收发器自身耐压(-7V～+12V)能力较差。在使用中，静电、雷电等引入的过电压都会对这些通讯接口造成损坏，严重时甚至会造成接口芯片爆裂、印制板焦糊等。

现有嵌入式计算机通讯接口防护方法为在通讯接口与地之间并联一个TVS管(瞬态电压抑制二极管)，TVS管因半导体工艺限制，放电功率较小，当有大功率过电压时易损坏，失去保护接口的作用。为了有效解决静电、雷击等过电压对接口造成的损伤，本发明提出了一种连接器屏蔽、高压去能和低压箝位三级防护的方法，有效解决了嵌入式计算机接口防护效果不佳的问题。

技术实现要素：

本发明目的为解决弹载/发射控制等嵌入式计算机通讯接口的防高压(例如雷电、静电等)问题，提出了一种三级防高压的装置，包括一级防高压结构、二级防高压电路、三级防高压电路，其特征所述一级防高压结构使通讯信号使用连接器与嵌入式计算机屏蔽壳实现良好导电接通，嵌入式计算机屏蔽壳与系统地良好导电接通，二级防高压电路一端与外部通信接口连接，另一端与三级防高压电路连接，三级防高压电路与待保护芯片连接。

进一步的，一级防高压结构，包括防高压连接器和屏蔽壳两部分，其中屏蔽壳需要与系统地良好导电接通；

进一步的，二级防高压电路，包括3个放电管N1，N2，N3，其中N1与N2串联，再与N3并联，N1与N2连接处接地，放电管为气体或陶瓷放电管。

进一步的，三级防高压电路，包括不少于2个限流电阻和3个TVS管V1、V2、V3，限流电阻分别串联在信号线中，TVS管V1与V2串联，再与V3并联，V1与V2连接处接地。其中，TVS管的击穿电压需低于后级接口芯片的最高耐压值，限流电阻选用瞬态功率大的小型线绕电阻或小型有机实心电阻。

一种嵌入式计算机通讯接口三级防高压方法，信号依次经过一级防高压、二级防高压、三级防高压后进入通讯接口芯片，包括以下步骤：

步骤一；一级防高压：采用防高压连接器，使防高压连接器与嵌入式计算机屏蔽壳实现良好导电接通，嵌入式计算机屏蔽壳与系统地良好导电接通，一级防高压设计可使作用在连接器或屏蔽壳上的高电压通过防高压连接器中的放电器件从图2中泄放通路得到释放；

步骤二；二级防高压：采用反映速度快、寄生电容小、耐浪涌能力强的气体或陶瓷放电管，对通讯接口信号进行共模和差模防高压设计，可释放高电压的大部分能量，并将高电压降到500V左右。放电管可选用半导体类气体放电管，响应速度和吸收能量的能力较好；

步骤三；三级防高压：通过二级防高压电路后，高电压幅值和能力已被大幅削弱，但仍远高于接口芯片的承受能力。在共模和差模两种情况下，对通讯接口数据线采用TVS管V1、V2和V3进行低压箝位，将电压箝位到接口芯片可接受的范围内，限流电阻作用为限流和隔离，应选用瞬态功率大的小型线绕电阻或小型有机实心电阻。

本发明的技术效果：采用本发明的防高压装置解决了嵌入式计算机接口防护效果不佳的问题，提高了武器系统控制设备与执行设备在野外长距离通讯的可靠性，为设备在恶劣天气条件下正常工作提供了保障。

附图说明

图1三级防高压装置示意图

图2连接器屏蔽示意图。

具体实施方式

具体实施方案如下：

(1)一级防高压结构：防高压连接器选用中航光电公司具有防雷功能的连接器，接触件特性选用代号008的，屏蔽壳体选用金属铝合金材质，通过搭铁线与系统相连接；

(2)二级防高压电路，3个放电管N1、N2和N3选用陶瓷放电管，N1与N2串联，再与N3并联，N1与N2连接处接地；

(3)三级防高压电路，共使用4个限流电阻，选用阻值10Ω的小型线绕电阻，TVS管选用型号SA7V5，击穿电压7.5V，满足后级通讯接口芯片的最高耐压值8V的要求；

(4)按照本方法设计的通讯接口防高压电路，经测试可满足GB9043中关于雷击浪涌抗扰度测试标准中对通信线路的最高要求10/700us,4KV的测试。