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浅谈RS485总线防雷维护

RS485作为最为最常用的电表通讯方式之一,其具有的噪声抑制性能高、信令速率高、可以在一个单独的总线上实现多节点以及能够使用的收发器品

RS485作为最为最常用的电表通讯办法之一,其具有的噪声按捺功能高、信令速率高、能够在一个独自的总线上完成多节点以及能够运用的收发器种类多等长处,现已越来越得到运用与必定。可是伴随着运用频率的增高,其遇到的问题也日益添加。例如,日常日子中雷电和静电搅扰现已成为485通讯总线在实践工程常常遇到的问题。雷电能够使各种通讯总线构成的体系遭到严峻的破坏, 静电电磁搅扰也严峻地影响通讯总线的数据传输质量。故怎么对芯片以及总线进行有用的维护,是摆在每一个运用者面前的一个问题。在这里,咱们首要评论485在电表中的防雷维护及计划。

一.雷击过压防护的必要性

RS-485接口带电拔插和颤动都会引起电压的剧烈改变,都会使芯片损坏,而RS485总线实施长距离传输(1200米以上),而且其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RS485收发器作业电压较低(5V左右),其本身耐压也十分低(-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。

二.防雷维护器的基本要求

在正常运行时,雷电维护器的接入应不影响信号的正常传输,雷电维护器的对地阻抗应十分大,串连在电路中的阻抗应十分小,在雷电突击通讯总线时,雷电维护器应发挥杰出的电压钳位作用,其钳位电压应低于后端操控芯片或其它电器材的耐受电压水平。在按捺雷电突击过程中,雷电维护器本身应完好无缺,雷电维护器对雷电突击应具有足够快的响应速度。

三.RS485通讯维护计划

a.原理图

以上为RS485总线的两级防护电路图。当雷击产生时,感应过电压由两头引进,GDT做一级防护,此刻过电压被大大削弱到数百伏左右,再经过PPTC限浪,TVS做二次限压,使到后端电路的电压被箝制在8V左右,然后完成对后端电路的维护。TVS2/3做共模维护,TVS1做差模维护。

b.维护等级

可经过IEC61000-4-5,4级规范:1.2/50us4KV

10/700us6KV

8/20us2KA

C.器材挑选

贴片(SMD): GDT: 3SPC090F

PPTC: MSM020

TVS: SMBJ10CA

插件(DIP): GDT: C6M09R

PPTC: K250-120U

TVS: P6KE12CA

d.器材选型阐明

陶瓷放电管GDT: 直流击穿电压大于线路中的正常作业电压,放电管答应的经过电流超越或等于规划经过的最大电流即可。

自恢复保险丝PPTC:PPTC的最大额外作业电压应大于电路正常最大作业电压。IH坚持电流应大于最大作业电流,IT动作电流应小于线路的最大可接受电流。

瞬态按捺二极管TVS:通用信号传输线上TVS的击穿电压VBR应高于信号线上传输的信号电压,在此前提下, VBR应尽或许选得低一些,较低的VBR 可使后端通讯芯片得到牢靠维护,而且具有较大的通流容量。

e.残压波形

四.各种器材的挑选依据

GDT的挑选首要考虑其耐压耐流才能。如SPA090F的GDT能接受8/20us,4KV雷击测验;SPC和BXL系列GDT的可接受8/20us,8KV雷击测验;B8M09R系列GDT的能接受8/20us,20KV雷击测验等等。保险丝可挑选限流作用最好的PPTC自恢复保险丝, PPTC则可选用0.3-6欧左右, 不动作电流为100~200mA,的自恢复保险丝。TVS1/2/3挑选依据芯片的作业电压与耐压决议,一般略高于芯片最高作业电压。

五.过压防护规范的依据

IEC61000-4-5,ITU-T K20/K21及国标GB9043均有关于雷击浪涌抗扰度测验规范。其通讯线路的最高测验规范为10/700us,4KV。10/700us为通讯线路中感应出的雷电压波形,表明波前时刻即从30%峰值上升至90%峰值的时刻为10us,下降至峰值的一半为700us即半峰值时刻。

六.雷击过压防护的接地要求

雷击浪涌防护除了需求挑选优质的防护器材,进行杰出的电路板规划,接地也是其最重要的要求。一般防雷地都要牢靠的衔接至大地,且接地电阻不能超越10欧。牢靠的接地能够大大提高防护作用,而不良的接地也会大大消弱防护作用

七.为了降低成本及体积,可不能够只选用一级防护

只选用一级防护,能接受大能量雷击的器材(如GDT)不或许一次将雷击电压胁迫到芯片能够接受的水平。TVS尽管能够将雷击电压一次胁迫到芯片能够接受的水平,所以要接受大的雷击能量,因而有必要两级防护。

RS232,RS422的防护与RS485的防护办法完全相同。仅仅依据其作业电压的不同,精密维护器材TVS的电压参数应挑选不同。

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