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RS485总线防雷保护方架空绝缘电缆案
浏览: 发布日期:2017-09-12


本页文章链接: http://www.ming-hua.com/BOQIANBAN/xinwenzixun/xingyexinwen/13948.html

  RS485作为最为最常用的电表通讯方式之一。日常生活中雷电和静电干扰已经成为485通信总线在实际工程经常遇到环氧板的问绝缘板加工题。故如何对芯片以及总线进行有效的保护,是摆在每一个使用者面前的一个问题。在这里,我们主要讨论RS485在电表中的防雷保护及方案。

  一.雷击过压防护的必要性

  RS-485接口带电拔插和抖动都会引起电压的剧烈变化,都会使芯片损坏,而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),其本身耐压也非常低(-7V~+12V),一旦过压引入,就会击穿损坏。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。

  二.防雷保护器的基本要求

  在正常运行时,雷电保护器的接入应不影响信号的正常传输,雷电保护器的对地阻抗应非常大,串连在电路中的阻抗应非常小,在雷电袭击通信总线时,雷电保护器应发挥良好的电压钳位作用,其钳位电压应低于后端控制芯片或其它电器件的耐受电压水平。在抑制雷电袭击过程中,雷电保护器自身应完好无损,雷电保护器对雷电袭击应具有足够快的响应速度。

  三.RS485通讯保护方案

  a.原理图

  

 

  以上为RS485总线的两级防护电路图。当雷击发生时,感应过电压由两端引入,GDT做一级防护,此时过电压被大大削弱到数百FR-4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,从而实现对后端电路的保护。TVS2/3做共模保护,TVS1做差模保护。

  b.保护等级

  可通过IEC61000-4-5,4级标准:

  1.2/50us 4KV

  10/700us 6KV

  8/20us 2KA

  C.器件选择

  贴片(SMD):

  GDT: 3SPC090F

  PPTC: MSM020

  TVS: SMBJ10CA

环氧板FR-4

  插件(DIP):

  GDT: C6M09R

  PPTC: K250-120U

  TVS: P6KE12CA

  d.器件选型说明

  陶瓷放电管GDT: 直流击穿电压大于线路中的正常工作电压,放电管允许的通过电流超过或等于设计通过的最大电流即可。

  自恢复保险丝PPTC:PPTC的最大额定工作电压应大于电路正常最大工作电压。IH保持电流应大于最大工作电流,IT动作电流应小于线路的最大可承受电流。

  瞬态抑制二极管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应尽可能选得低一些,较低的VBR 可使后端通信芯片得到可靠保护,并且具有较大的通流容量。 [


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