通信防雷擊浪涌方案.doc

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1、RS485數(shù)據(jù)總線雷擊過(guò)壓防浪涌保護(hù)方案??2008-11-0815:45:51

2、??分類：串口系列

3、??標(biāo)簽：

4、字號(hào)大中小?訂閱1、RS485總線的應(yīng)用領(lǐng)域：???工業(yè)控制，DCS，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)???過(guò)程控制及制造???電力系統(tǒng)采集與控制系統(tǒng)??遠(yuǎn)程終端互連2、雷擊過(guò)壓防護(hù)的必要性：由于RS485總線實(shí)行長(zhǎng)距離傳輸(1200米以上)，而且其傳輸線通常暴露于戶外，因此極易因?yàn)槔讚舻仍蛞脒^(guò)電壓。而RS485收發(fā)器工作電壓較低（5V左右），其本身耐壓非常低（-7~+12V），一旦過(guò)壓引入，就會(huì)擊穿損壞芯片。還有強(qiáng)烈的浪涌能量出現(xiàn)時(shí)，甚至可以

5、看到收發(fā)器爆裂，線路板焦糊的現(xiàn)象。3、防護(hù)方法及原理圖：以上為RS485總線的兩級(jí)防護(hù)電路圖。當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，感應(yīng)過(guò)電壓由兩端引入，G2與G3進(jìn)行共模防護(hù)，G1進(jìn)行差模防護(hù)，此時(shí)過(guò)電壓被大大削弱到約500V左右，在經(jīng)過(guò)電阻R1、R2限浪，TVS1/2二次限壓后，到收發(fā)器的電壓被箝制在6.8V左右，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)收器的保護(hù)。?4、方案選擇與對(duì)比??G1/G2/G3R1/R2TVS1/TVS2比較方案一(插件)YS-301K250-120UP6KE6.8CA體積小/防護(hù)中/成本低方案二(貼片)SPMB30110Ω/1W(SMD)SMBJ6.0CA體積小/防護(hù)中/成本

6、低方案三(插件)3RM090/2RM090K250-120UP6KE6.8CA體積大/防護(hù)高/成本高方案四(貼片)SPC30110Ω/1W(SMD)SMBJ6.0CA體積小/防護(hù)中/成本低5、知識(shí)問(wèn)答問(wèn)：各種器件的選擇依據(jù)是什么？G1G2G3的選擇首先考慮其耐壓耐流的能力。如YS-301能承受10/700μS，4KV雷擊測(cè)試；90V陶瓷放電管（3RM090L-8）可承受10/700μS,8KV雷擊測(cè)試；R1R2可選擇限流效果最好的高成PPTC，他既可以是一個(gè)限流電阻，也可以當(dāng)一個(gè)保險(xiǎn)絲使用。當(dāng)然這里也可以選擇線繞電阻，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，該方案中的線繞電阻選擇為

7、10Ω/1W,價(jià)格低廉，效果不錯(cuò)；PTC則可以采用10Ω左右，100~200MA，耐壓250V以上的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。TVS1/2選擇根據(jù)芯片的工作電壓與耐壓決定，一般略高于芯片最高工作電壓，可以6.8V-10V之間選擇。問(wèn)：過(guò)壓防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)是什么？IEC6100-4-5，ITU-TK20/K21及國(guó)標(biāo)GB9043均有關(guān)于雷擊浪涌抗擾度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。其通信線路的最高測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為10/700μS,4KV。10/700μS為通信線路中感應(yīng)出的雷電壓波形，表示從零值上升至峰為時(shí)間為10ms,下降至峰值的一半為700μS。問(wèn)：雷擊過(guò)壓防護(hù)的接地要求？雷擊浪涌防護(hù)除了需要選

8、擇優(yōu)質(zhì)的防護(hù)器件，進(jìn)行良好的電路板設(shè)計(jì)，接地也是其最重要的要求。一般防雷地都必要可靠的連接至大地，且接地電阻不能超過(guò)10歐，可靠的接地可以大大提高防護(hù)效果，而不良的接地也會(huì)大大削弱防護(hù)效果。問(wèn)：為了降低成本及體積，可不可以只采用一級(jí)防護(hù)？不好，能承受大能量雷擊的器件不可能一次將雷擊電壓鉗制到芯片可以承受的水平，TVS雖然可以將雷擊電壓一次鉗制到芯片可在承受的水平，但是不能承受大的雷擊能量，因此必須兩級(jí)防護(hù)。問(wèn)：RS232，RS422的防護(hù)與RS485有何區(qū)別？防護(hù)方法完全相同。只是根據(jù)其工作電壓的不同，精細(xì)保護(hù)器件TVS的電壓參數(shù)應(yīng)選擇不同。如RS232最

9、大工作電壓為15V，則TVS選擇為P6KE18CA或貼片SMBJ15CA，RS422最大工作電壓為12V，則TVS選擇為P6KE15CA或貼片SMBJ12CA?RS485口較常見(jiàn)的損壞情況如下：　　●R1或R2被燒斷，(10Ω/1W的電阻根本就不能承受雷擊測(cè)試.)TV1、TV2和485芯片完好。這是由于有較大的瞬態(tài)干擾電流經(jīng)R1或R2、會(huì)將其燒斷?！　　?85芯片損壞(YS301..等300V放電管起不到任何保護(hù)作用)R1、R2和TV1、TV2完好。這主要可能是受到靜電沖擊或瞬態(tài)過(guò)電壓速度快于TV1、TV2的動(dòng)作速度造成的，靜電無(wú)處不在，僅人體模式也會(huì)產(chǎn)生

10、±15kV的靜電?！　　馮V1或TV2、485芯片損壞，R1和R2完好。這可能是受到高電壓低電流的瞬態(tài)干擾電壓將TV1或TV2和485芯片擊穿，由于電流較小和發(fā)生時(shí)間較短因而R1、R2不至于發(fā)熱燒斷?！　∮梢陨戏治龅弥?85接口損壞的主要原因是由于瞬態(tài)過(guò)電壓和靜電造成，產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)電壓和靜電的原因很多也較復(fù)雜，所以EIA-485標(biāo)準(zhǔn)要求將各個(gè)RS485接口的信號(hào)地用一條低阻值導(dǎo)線連接在一起以保證各節(jié)點(diǎn)的地電位相等，消除地線環(huán)流！　　當(dāng)帶電插拔未隔離的連接電纜時(shí)，由于兩端電位不相等電路中又存在諸多電感、電容之類的器件，插拔瞬間必然產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)電壓或過(guò)電流。　　連

11、接在RS485總線上的其它設(shè)備產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)電壓或過(guò)電流同樣會(huì)流入，