在实践的工业、电力、自动化及仪器仪表运用中，RS-485总线标准是运用最广泛的物理层总线规划标准之一，因为其会在恶劣电磁环境下作业，为了保证这些数据端口可以在终究装置环境中正常作业，它们有必要契合相关的电磁兼容性(EMC)法规。在本文中，世健公司结合优势的署理线ADI( RS-485芯片)、Bourns(在端口EMC防护方面的器材)，从原理剖析到实测来为咱们带来详细的RS485的端口防护剖析。
在RS-485端口的EMC规划中，咱们需求要点考虑三个要素：静电放电(ESD)、电快速瞬变(EFT)和浪涌(Surge)。 世界电工委员会(IEC)标准界说了一组EMC抗扰度要求，这组标准包含以下三种类型的高电压瞬变，规划人员需求保证数据通讯线路不受这些瞬变的危害。这三种类型分别是:
• IEC 61000-4-2静电放电(ESD)
• IEC 61000-4-4电快速瞬变(EFT)
• IEC 61000-4-5浪涌抗扰度(Surge)
Excelpoint世健公司技术支持部副总监Angus Zhao说：“RS-485端口的维护计划便是要设法去满意ESD、EFT、Surge这三种标准的要求。所以想要规划出合规的RS-485端口EMC计划，首要就要透彻了解这三个标准。”国内针对IEC标准也有相同的同等标准可以参阅，比如在电力及输配电运用中，许多采用了GB/T17626.2 ESD, GB/T17626.4 EFT, GB/T17626.5 Surge的对应标准标准，本文以IEC标准为例阐明。
静电放电
静电放电(ESD)是指两个电位不同的带电体之间因为近触摸或电场的传导而忽然发生静电电荷的传输。其特性是在较短的时刻内有较大的电流。IEC 61000-4-2测验的主要目，便是确认体系在作业进程中对体系外部ESD事情的抗扰度。IEC 61000-4-2规则了不同环境状况下的电压测验等级，共分4个等级。1级最细微，4级最严峻。1级和2级合适具有防静电资料的 受控环境中装置的产品。3级和4级合适状况更严峻的环境中装置的产品，这类环境下更常发生带有较高电压的ESD事情。
图1:ESD 特性曲线
图2:IEC 61000-4-2 ESD测验等级和装置类别
电快速瞬变(脉冲群)
电快速瞬变(EFT)测验的是，将很多极快的瞬变脉冲耦合到信号线上，体系与外部开关电路相关的瞬变搅扰，这类电路可以以容性办法耦合至通讯端口。EFT的缠上包含继电器和开关触点颤动，或许因为理性或容性负载切换而发生的瞬变， 而所有这些在工业环境中都很常见。EC 61000-4-4中界说的 EFT测验，便是去模仿这些事情发生的搅扰。
*图3：EFT特性曲线 *
IEC 61000-4-4规则了不同环境状况下的电压测验等级，分为4级。一同规则了不同测验等级对应的测验电压和脉冲重复速率。
• 1级 表明维护措施很好的环境
• 2级 表明受维护的环境
• 3级 表明典型的工业环境
• 4级 表明恶劣的工业环境
图4：IEC 61000-4-4 EFT 测验等级
浪涌(Surge)
浪涌一般由开关操作形成的过压状况或雷击形成。开关瞬变的原因可能是电力体系切换、配电体系中的负载改变或各种体系故障。雷击瞬变的原因可能是邻近的雷击导致向电路中注入了较大的电流和电压。IEC 61000-4-5界说了在简单遭到这些浪涌现象影响的状况下用于评价电子电气设备抗扰度的波形、测验办法和测验等级。
图5：Surge特性曲线
浪涌的能量等级可以到达ESD或EFT脉冲能量等级的三到四个数量级。因而，浪涌可以视作是EMC瞬变标准中最严峻的一种。 因为ESD和EFT之间的类似性，相应的电路维护规划也很类似，可是因为浪涌的能量大，因而有必要采纳不同的处理办法。
Excelpoint世健公司技术支持部副总监Angus Zhao说：“开发EMC维护电路的进程，便是要根据实践运用的场景，到达相应的上述三种瞬变的抗扰度的标准要求，一同又要保证本钱效益。这看似杂乱的作业，实践上有它自己的准则和套路可循。”
RS-485端口EMC计划相应的标准要求实践上便是维护电路规划需求到达的方针。为了达到这样的方针，自有其规划准则：
针对瞬变供给维护，主要有两种办法：过流维护用于约束峰值电流;过压维护用于约束峰值电压。典型的维护计划规划包含主维护和次级维护。主维护可将大部分瞬变能量从体系转移开，一般坐落体系和环境之间的接口，它可以将瞬变转移到大地，然后移走绝大部分的能量。次级维护的意图是维护体系各个部件，使其免受主维护答应通过的任何瞬变电压和电流的损坏。次级维护一般更侧重于面向受维护体系的详细部件。它通过优化，可以保证针对上述剩余瞬变供给维护，一同还答应体系的这些灵敏部件正常作业。Excelpoint世健技术支持部副总监Angus Zhao说：“这两种办法有必要保证主规划和次级规划可以一同合作体系输入/输出，以便最大极限地下降对受维护电路形成的应力。一同在规划中，一般在主维护器材和次级维护器材之间会有一个和谐元件，例如电阻或非线性过流维护器材，以保证可以进行和谐。”
图6：传统的EMC防护解决计划架构
依照以上的标准要求和规划准则，下面咱们供给三种不同等级的EMC防护解决计划，这些计划都现已通过了第三方独立EMC兼容性测验的认证。计划中用到的元器材包含：
ADM3485EARZ 3.3 V RS-485收发器(ADI)
TVS瞬变电压抑制器CDSOT23-SM712 (Bourns)
TBU瞬变闭锁单元TBU-CA065-200-WH (Bourns)
TIST晶闸管浪涌维护器TISP4240M3BJR-S (Bourns)
GDT气体放电管2038-15-SM-RPLF (Bourns)
