标题:
PTC在RS485通讯端口的防雷保护
[打印本页]
作者:
我是MT
时间:
2014-12-11 22:52
标题:
PTC在RS485通讯端口的防雷保护
一、基本背景介绍
RS485
作为目前行业内最为最常用的串行差分通讯方式之一,采用平衡发送,差分接收的方式,因此具有抑制共模干扰的能力,由于其具有通讯距离长(
1200m
以上),传输速率高(
10Mbps
),高的信噪比,控制方便,成本低,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
品种多等优点,已经越来越得到用户的肯定。
但是伴随着使用频率的增高,其遇到的问题也日益增加。由于
RS485
通讯传输线通常暴露于户外,日常生活中雷电和静电干扰已经成为
RS485
通信总线在实际工程经常遇到的问题,
RS485
收发器的工作
电压
较低,只有
5V
,元器件本身的耐压也较低,通常只有-
7V
~+
12V
,因此雷电等引入的过电压通常能够瞬间损坏
RS485
收发器,对通信系统造成遭到严重的毁坏;此外,静电电磁干扰也严重地影响通信总线的数据传输质量。
故如何对
RS485
芯片以及传输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,我们将针对
RS485
通讯中的防雷保护及方案、元器件选型等做一个比较详细的讨论。
二、
RS485
通讯保护方案
A.
原理图
以上为
RS485
总线的两级防护原理图。当雷击发生时,感应过电压通过传输线由左端引入,
G1~G3
组成的
GDT
做一级防护,此时过电压被大大削弱到数百伏左右,整个回路由于
GDT
的导通呈现较大的
电流
,导致
P
PTC
立刻动作,将整个回路的电流限制在允许的范围以内;
TVS1~TVS2
做为二次限压,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。
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
GDT:
××××
PPTC: WH250-120/145
TVS:
××××
D.
器件选型说明
气体放电管
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。
可恢复保险丝
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。
四、各种器件的选择依据
GDT
的选择首先考虑其耐压耐流能力。
TVS
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。
保险丝可选择限流效果最好的
PPTC
,即:可恢复保险丝,可采用出厂阻值
1.35~6.5
欧姆左右,不动作电流为
100~200mA
的可恢复保险丝,
PPTC
由于其特殊的工艺,决定其在回路流过正常的工作电流时,其呈现很低的阻值,可以视为一颗导线,当回路流过的电流达到正常工作电流的
2
倍会以上时,其内部集聚的热量导致阻值将迅速跳变呈现数十
K
欧姆或更大的阻值,进而限制了整个回路的电流在一个极其小的范围内,从而实现了对负载的有效保护,当断开电源,
PPTC
的因为过流而产生热量散发后,又会在大约
1
分钟左右自动恢复到出厂的低阻值。
深圳市万瑞和
电子
有限公司作为行业内知名的可恢复保险丝的专业生产厂家,在此行业有
10
余年的经营历史,为了解决行业内防雷的技术难题,专门针对防雷保护的特点,研制了特殊的生产配方,制定了生产工艺,并对产品做了专门的雷击测试,确保雷击发生时,
PPTC
不会产生开裂、烧焦等破坏,但又可有效地限制
GDT
、
TVS
等在雷击动作后产生的大电流,从而达到保护
RS485
芯片和整个通讯线路的目的。
五、过压防护标准的依据
IEC61000-4-5
,
ITU-T
K20/K21
及国标
GB9043
均有关于雷击浪涌抗扰度测试标准。其通信线路的最高测试标准为
10/700us,4KV
。
欢迎光临 电子技术论坛_中国专业的电子工程师学习交流社区-中电网技术论坛 (http://bbs.eccn.com/)
Powered by Discuz! 7.0.0