RS485集线器的防雷问题之一

随着数字通讯技术的发展和智能家电的普及，一个系统往往由多个需要相互通讯的终端组成。例如，楼宇安全监控系统，煤气表、水电表的自动抄表系统、超市的自动收费系统等都存在多站、远距离通信的问题。在要求通信距离为几十米到上千米时，由于RS485集线器仅需用一对双绞线即可实现多站联网构成分布式系统，且设备简单、价格低廉，故在工程项目中获得广泛的应用。
RS485集线器采用平衡发送和差分接收，即在发送端，驱动器将TTL电平信号转换成差分信号输出；在接收端，接收器将差分信号转换成TTL电平，因此具有抑制共模干扰的能力，加上接收器具有高的灵敏度，能检测低达200mV的电压，使传输信号能在千米以外得到恢复。根据RS-485标准，RS485集线器的最大传输速率为10Mbps ，最大电缆长度为4000英尺，总线上能连接32个收发器，广泛适用于远距离、多站式、分时通讯系统。
在构成RS-485总线网时，采用双绞线作传输线，传输线一般在室外架空或沿电缆沟敷设,所以，在雷雨季节常发生因雷电在传输线上引起的瞬变干扰而损坏器件，再者由于RS-485的网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，即通常采用一条总线将各个节点串接起来，不支持环形或星型网络，因此，雷电的引发的瞬变往往导致传输线上的多个RS-485收发器损坏，故防雷措施是RS-485技术实际使用中必须考虑的问题，也是提高系统可靠性一个十分重要的措施。
RS485集线器差分输入端对“地”的共模电压允许-7～+12V，超过此范围的过压瞬变就可能损坏器件，引起过压瞬变的来源通常是雷电、静电放电、电源系统开关干扰等，例如人体接触芯片的引脚而产生静电放电，其电压可以高达数十千伏，可使在工作中的器件产生闭锁而不能运行或使器件受损；而感应雷在RS-485传输线上引起的瞬变干扰，其能量更可在瞬间烧毁联结传输线上的全部器件！
目前市场上已经有一些RS485芯片，通过在内部集成TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR,瞬变电压抑制二极管）的办法防过压瞬变。TVS的作用原理是当管子两端经受瞬态能量冲击时，能极快地将其两端的阻抗降低，通过将能量吸收掉从而把其两端间的电压箝制在其标称值上，保护后端的元件。受半导体工艺限制，集成到RS-485芯片上的TVS很难做到大功率，在雷击到来时，瞬态能量可以损坏内置的TVS；同时，瞬态电流产生的强磁场会使近距离的其他电路上感应出高电压，即形成所谓的反击，造成电路损坏。RS485芯片上集成 TVS的主要功能是为了消除静电（不少厂商的规格书上已有详细介绍），而无法防雷击浪涌。