如何保护RS-485通信网络不受有害EMC影响
ISP)。TISP充当主保护器件。当超过其预定义保护电压时,它提供瞬态开路低阻抗接地路径,从而将大部分瞬变能量从系统和其他保护器件转移开。 TISP的非线性电压-电流特性通过转移产生的电流来限制过压。作为晶闸管,TISP具有非连续电压-电流特性,它是由于高电压区和低电压区之间的切换动作而导致的。图8显示了器件的电压-电流特性。在TISP器件切换到低电压状态之前,它具有低阻抗接地路径以分流瞬变能量,雪崩击穿区域则导致了箝位动作。在限制过压的过程中,受保护电路短暂暴露在高压下,因而在切换到低压保护导通状态之前,TISP器件处在击穿区域。TBU将保护下游电路,防止由于这种高电压导致的高电流造成损坏。当转移电流降低到临界值以下时,TISP器件自动复位,以便恢复正常系统运行。 如上所述,所有三个器件与系统I/O协同工作来保护系统免受高电压和电流瞬变影响。 图8. TISP切换特性和电压限制波形 保护方案3 常常需要四级以上的电涌保护。此保护方案可保护RS-485端口免受最高6 kV电涌瞬变的影响。它的工作方式类似于保护解决方案2,但此电路采用气体放电管(GDT)取代TISP来保护TBU,进而保护次级保护器件TVS.GDT将针对高于前一种保护机制中所述TISP的过压和过流应力提供保护。此保护方案的GDT是Bourns公司的2038-15-SM-RPLF.TISP额定电流为220 A,而GDT每个导体的额定电流为5 kA.表3显示此设计提供的保护级别。 表3. 解决方案3保护级别(8 kV) GDT主要用作主保护器件,提供低阻抗接地路径以防止过压瞬变。当瞬态电压达到GDT火花放电电压时,GDT将从高阻抗关闭状态切换到电弧模式。在电弧模式下,GDT成为虚拟短路,提供瞬态开路电流接地路径,将瞬态电流从受保护器件上转移开。 图9显示GDT的典型特性。当GDT两端的电压增大时,放电管中的气体由于产生的电荷开始电离。这称为辉光区。在此区域中,增加的电流将产生雪崩效应,将GDT转换为虚拟短路,允许电流通过器件。在短路事件中,器件两端产生的电压称为弧电压。辉光区和电弧区之间的转换时间主要取决于器件的物理特性。 图9. GDT特性波形 结论 本文说明了处理瞬变抗扰度的三种IEC标准。在实际工业应用中,RS-485通信端口遇到这些瞬变时可能遭到损坏。EMC问题如果是在产品设计周期后期才发现,可能需要重新设计,导致计划延迟,代价巨大。因此,EMC问题应在设计周期开始时就予以考虑,否则可能后悔莫及,无法实现所需的EMC性能。 在设计面向RS-485网络的EMC兼容解决方案时,主要难题是让外部保护元件的动态性能与RS-485器件输入/输出结构的动态性能相匹配。 本文介绍了适用于RS-485通信端口的三种不同EMC兼容解决方案,设计人员可按照所需的保护级别选择保护方案。EVAL-CN0313-SDPZ是业界首个EMC兼容RS-485客户设计工具,针对ESD、EFT和电涌提供最高四级保护。表4总结了不同保护方案提供的保护级别。虽然这些设计工具不能取代所需的系统级严格评估和专业资质,但能够让设计人员在设计周期早期降低由于EMC问题导致的项目延误风险,从而缩短产品设计时间和上市时间。 表4. 三种ADM3485E EMC兼容解决方案
- 基于RS-485总线的远程测控系统(06-21)
- 用RS-485构成总线型多点数据采集系统(06-04)
- 基于RS-485总线网络连接说明(12-21)
- 基于RS-485总线的水轮机温度监测系统(12-20)
- RS-485及RS-422的自动交叉连接(12-20)
- RS-485的手拉手连接(12-20)