×
接口总线驱动 > 总线 > 详情

RS485防雷方案

发布时间:2020-05-28 发布时间:
|
  1.RS485总线的应用领域 

  RS485总线通讯广泛应用于工业控制,DCS,数据采集系统;高速公路收费系统;过程控制及制造;电力系统采集与控制系统;远程终端互连等领域。如远程抄表系统(智能水、电、气三表及数据采集器);智能停车场系统;;智能控制系统;对讲门铃、门禁、考勤系统、一卡通系统、监控系统;云台控制器;光端机(视频光端机、数据光端机、音频光端机等);网络摄像机;智能仪器仪表等。 
  2.雷击过压防护的必要性 
  由于RS485总线实行长距离传输(1200米以上),而且其传输线通常暴露于户外,因此极易因为雷击等原因引入过电压。而RS485收发器工作电压较低(5V左右),其本身耐压耐压范围也非常窄(-7V~+12V),一旦过压引入,就会击穿损坏,导致通讯中断,设备无法运行。在有强烈的浪涌能量出现时,甚至可以看到收发器爆裂,线路板焦糊的现象,造成巨大的经济损失。 
  3.防护方法及原理

  以上为RS485总线的两级防护电路图。当雷击发生时,感应过电压由T与R端引入,G1.G2进行共模防护,G3进行差模保护,此时过电压被大大削弱到约500V左右,在经过电阻R1R2限流,TVS1/2二次限压后,到收发器的电压被钳制在6.8V左右,从而实现对收发器的保护。

  4.方案选择与对比

  5.知识问答 
  问:各种器件的选择依据是什么? 
  答:G1G2G3的选择首先考虑其耐压耐流能力。如玻璃放电管GS41-201M能承受10/700us,4KV雷击测试;LC3R90W气体陶瓷管可承受10/700us,8KV雷击测试。R1R2可选择限流效果最好的高成本PTC电阻,也可以选择低成本线绕电阻。经过实际测试,JK250-120U自恢复保险丝不但可满足高压测试要求,同时可有效进行过流防护;如要降低成本,该方案中的R1/R2可选择10Ω/1W线绕电阻,价格低廉,效果不错。 TVS1/2选择根据芯片的工作电压与耐压决定,一般略高于芯片最高工作电压。可在6~10V左右选择。 
  注:GS41-201M对应贴片型号为GSMD201M,P6KE6.8CA对应贴片型号为SMBJ6.0CA。 
  问:怎么防护交流线搭接情况? 
  答:交流线搭接与雷击是完全不同的概念。交流线搭接在信号线上,因其功率大,时间长,会立即烧毁信号收发器。因此,用交流电模拟雷击测试也是不可行的。其实,只要注意器件选择,也可同时防护雷击与交流线搭接。选择器件注意两点:一,交流搭接后会有持续大电流通过,必须采用过流保护器件;二,防雷管必须不被交流损坏。 
  问:过压防护标准的依据是什么? 
  答:IEC61000-4-5,ITU-T K20/K21及国标GB9043均有关于雷击浪涌抗扰度测试标准。其通信线路的最高测试标准为10/700us,4KV。10/700us为通信线路中感应出的雷电压波形,表示从零值上升至峰值为时间为10us,下降至峰值的一半为700us。 
  问:雷击过压防护的接地要求? 
  答:雷击浪涌防护除了需要选择优质的防护器件,进行良好的电路板设计,接地也是其最重要的要求。一般防雷地都必要可靠的连接至大地,且接地电阻不能超过10欧。可靠的接地可以大大提高防护效果,而不良的接地也会大大消弱防护效果。 
  问:为了降低成本及体积,可不可以只采用一级防护? 
  答:不好。能承受大能量雷击的器件(如GS41-201M)不可能一次将雷击电压钳制到芯片可以承受的水平。TVS虽然可以将雷击电压一次钳制到芯片可以承受的水平,但是不能承受大的雷击能量(如方案三),达不到保护效果,因此必须两级防护。 
  问:RS232,RS422的防护与RS485有何区别? 
  答:防护原理完全相同。只是根据其工作电压的不同,精细保护器件TVS的电压参数应选择不同。 


『本文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除』

热门文章 更多
SPI总线的特点.工作方式及常见错误解答