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标题: RS485总线防雷保护方案 [打印本页]

作者: 520503 时间: 2014-8-20 08:33 标题: RS485总线防雷保护方案

关键字：RS485总线防雷保护 TVS
RS485作为最为最常用的电表通信方式之一，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的问题。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通信保护方案

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

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。

e.残压波形

6KV正向

6KV反向

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