RS485接口电磁兼容设计方案

概述

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成都亿佰特电子科技有限公司是一家致力于自主研发和客户定制需求的创新型公司,成都亿佰特针目前所有数传电台均采用兼容RS232和RS485接口设计。

RS485接口组成半双工网络,采用平衡驱动器和差分接收器的组合方式,使用屏蔽双绞线传输,抗共模干扰能力强。RS485的电气特性:两线之间的电压差为+(2V---6V) 表示逻辑“1”,两线之间的电压差为-(2V---6V)表示逻辑“0”,接口通信电平与TTL电平兼容,最常用的RS485总线允许连接多大32个收发器,具体连接说了和芯片输入阻抗有关系,例如:普通芯片输入阻抗为≥12kΩ时相应的驱动点数为32个,输入阻抗设计为1/2负载(≥24kΩ)时相应的驱动点数为64个。

EMC问题

RS485总线标准是工业设备应用最广泛的物理协议之一,通常应用于楼宇自动化、工业自动化、网络控制、安防系统等场景中,因此RS485接口的防护措施变得尤为重要。一般如果RS485总线建在室内,电磁环境比较温和,只需要增加防静电保护即可,若RS485总线用于室外,可能会遭遇雷击的危险,一般要加防雷保护电路。

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RS485用于设备和计算机或其他设备通信,当应用设备逐渐增多时,通信信号和走线信号变得混合在一起,普通RS485接口设计可能会造成EMC等问题。干扰问题:RS485会遭遇外界干扰如脉冲干扰、电磁干扰等造成的通信异常,同时如果应用于外界,还会造成雷击造成RS485永久损坏。辐射问题:RS485接口会将PCB板内部干扰,通过电源线形式对外进行辐射,导致辐射测试指标超标。

RS485防护设计

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1、使用GDT气体放电管,主要用来泄放工模浪涌,同时旁路大部分雷击电流,可以防护高达4KV甚至更高的浪涌电流保护能力。器件选型时,需要考虑直流击穿电压需要大于线路所允许的最大工作电压,放电管允许通过的电流需要超过设计通过的最大电流。

2、R使用自恢复保险丝,阻值只有几欧姆,当回路流过的电流超过正常工作电流过多时,其内部阻值会迅速增大,从而将回路电流限制在很小的范围值内,有效的防护应为静电电流过大造成RS485接口损坏。选型需要考虑最大额定工作电压应该大于电路正常工作电压,动作电路需要小于线路最大可承受电流。

3、TSS采用瞬态抑制二极管TVS,TVS管与GDT实际作用类似,用于二级电路保护,将电压钳位在工作电压范围内,将浪涌电压的残压将至最低范围。器件选型TVS的击穿电压应该高于信号线上传输的信号电压,但是击穿电压不应选的过高,一般表示的6V钳位电压,实际击穿电压都会在10V左右,同时TVS需要选择结电容小的,一般几十pF即可,过高的结电容会造成RS485在高数据速率是传输异常。

RS485电路防护有效的解决了雷击、静电干扰、浪涌过压等损坏危险,从而达到保护整个通信线路的目的。

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