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串行通信口防雷电路设计参阅

智能电表等系统已经广泛地应用到工业和生活的领域。在电表中使用自动抄表技术通过通信端口读取数据,而且大部分情况采用远程读数方式。对…

智能电表等体系现已广泛地运用到工业和日子的范畴。在电表中运用主动抄表技能经过通讯端口 读取数据,并且大部分状况选用长途读数方法。关于电表运用来说既安全又节省了时刻和金钱。完成该技能的关键是确保通讯链路安全可靠。由于 RS-485 规范具有长间隔传输(1200 米以上),最大传输数率能够到达 10Mbps,且高信号噪声印制。一起,RS-485 电路具有操控便利,本钱低一级优 点,使多点衔接成为或许。因而,RS-485 成为智能电表的规范通讯接口。 但 RS-485 口传输线一般露出于野外,因而极易由于雷击等原因引进过电压。而 RS-485 收发 器作业电压较低(5V 左右),其自身耐压也十分低(-7V~+12V),一旦过压引进,就会击穿损 坏。在有激烈的浪涌能量出现时,乃至能够看到收发器爆裂,线路板焦糊的现象。因而防雷击维护成为 RS-485 接口规划必需求考虑的。 一般,如图 所画,运用 PPTC 和 TVS 作为 RS-485 的防雷击维护

当雷击发生时,感应过电压由 A/B 线引进,经过 PPTC,然后 GDT 作为初级共模防护,一般 GDT 能够接受 10KA(8x20us)浪涌冲击。

之后残压现已大大降低到 1KV 以下,然后 TVS 作为二级 维护进行共模/差模维护,到收发器的电压被胁迫在 12V 以下,一起,经过 A/B 线上的上拉电压可 以确保 A/B 线上的电压坚持在高电平。

而完成对收发器的浪涌维护。一般,关于 4KV 以下过电 压,能够省去初级维护—–GDT。单用 TVS 就能完成浪涌维护的要求。当 RS-485 总线与电力线 (例如 220VAC)搭接短路时。A/B 线上的 PPTC 能够供给短路维护。 但这种传统方法有问题需求考虑

1:GDT 浪涌击穿电压较高,这就意味着后边的电阻值比较大。这或许会影响传输间隔削减

2:TVS 的漏电流较高,以 SMBJ6.0CA 来讲大致在 800uA 左右。这样会影响点对点通讯 的可靠性

3:PPTC 的呼应速度较慢,因而在电力塔接时,或许会形成 TVS 被沟通击穿 电表 RS-485 接口维护。

因而综上所述,是否有更好的 RS-485 防雷维护计划呢? 这儿,咱们提出了自己的一种计划来满意更高可靠性的要求。

众所周知,TVS 是半导体维护器材,具有呼应速度快,可靠性高的长处。但它是 Clamping 维护形式。其残压会比较高 而咱们的 Sidactor 作为半导体器材相同具有呼应速度快,可靠性高的长处。但它是 Crowbar 维护形式。其导通今后坚持电压低,一起还具有抗浪涌能力强,耐搭接能力强特 点。 请看下面图显现的 TVS 与 Sidactor 的作业形式。


SIDACtor简介:双向顺态过电压维护器。SIDACtor是一种带负阻或正阻特性的新式浪涌吸收器,击穿电压为27~540V,导通电压仅3~4V,可经过的浪涌电流为50~100A。与气体放电管、TVS和MOV等其它类型的瞬态电压维护器比较,SIDACtor具有导通阻抗和注册电压低、呼应速度快、电流通量大及可靠性高级特色。因而,它是一种万能的电压维护器材。

SIDACtor作业原理:SIDAC是一种二端半导体器材,其内部结构与双向晶闸管十分相似,可是没有触发门极,是电压自触发器材。SIDAC的作业状况好像一个开关。当电压低于断态峰值电压VDRM时,其漏电流IDRM极小(小于微安量级),为断开状况。当电压超越其击穿电压VBO时,发生瞬间雪崩效应。该雪崩电流一旦超越开关电流IS,即进入雪崩倍增,器材的阻抗突然减小,电压降为导通电压(V<1.5V)。此刻,SIDAC进入导通状况,答应经过大的通态电流(0.7-2安培,RMS值)。当电流降到最小保持电流IH值之下时,SIDAC康复到其断开状况。

它又称为半导体放电管,俗称:固体放电管 (上海雷卯),它用于通讯防雷维护的不行短少的器材。

1、RS232口防雷电路规划参阅

RS232口在通讯设备上作为调试用接口、板间通讯接口和监控信号接口,传输间隔不超越15米。调试用接口运用比较频频,常常带电拔插,因而接口会受到过电压、过电流的冲击,若不进行维护,很简单将接口芯片损坏。常用防护电路如图所示。

公司选用的RS232接口芯片的输出电压不超越±15V,对接口收发信号线的维护能够选用双向瞬态按捺二极管ESDA14V2L(90pF),限流电阻选100 欧姆,但当产品方针包含北美商场时,防护器材引荐选用1.5SMC18CA,它能够满意NEBS认证的需求。

用于板间通讯的RS232接口电路能够不必防护电路规划,但其他场合应考虑在接口侧输入和输出管脚上选用防护电路。

2、RS422 或 RS485口防雷电路规划参阅

2.1 室外走线RS422&RS485口防雷电路

当信号线走线较长,或许出野外时,端口的防护等级要求较高,此刻可选用图7-12的防护电路。


图a


图b

1)G1为三极气体放电管3R097CXA,首要起共模维护;

2)R1、R2为2W/4.7欧姆电阻,阻值在不影响信号传输质量的状况下能够再取大一些;

3)整流桥四周和对地共六个二极管为快康复二极管MURS120T3,整流桥中心为TVS管SM6T6V8A,起后级的共模和差模维护的效果。当被维护端口的信号速率不高时也能够选用图b中的电路。

2.2室内走线RS422&RS485口防雷电路

当接口用于小于10米的框间通讯时,可根据需求确认是否加防护电路,别离给出了该运用条件下端口常用的单点和多点防护电路。


室内走线RS422&RS485口单点防护电路


室内走线RS422&RS485口一点对多点防护电路

选用的RS422和RS485接口芯片的输出电压不超越±5V,对接口收发信号线的维护能够选用瞬态按捺二极管PSOT05C等,输出端限流电阻选33欧姆(1/4W)。

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