电表中RS485总线防雷保护

2017-09-09 温州创捷防雷电器有限公司 10
  RS485作为最为最经常使用的电表通信形势之一,其具备的噪声抑制性能高、信令速率高、能够在一个单独的总线上完成多节点以及可能应用的收发器品种多等益处,曾经越来越获得应用与必定。可是伴同着应用频率的增高,其遇到的题目也日益添加。譬喻,通常糊口中雷电和静电搅扰曾经成为485通信总线在实践工程一再遇到的题目。雷电可能使各类通信总线造成的系统受到严重的损坏, 静电电磁搅扰也严重地影响通信总线的数据传输品质。故若何对芯片以及总线举办无效的保护,是摆在每一个应用者暗地里的一个题目。在这里,咱们重要切磋485在电表中的防雷保护及规划。
一.雷击过压防护的必要性
RS-485接口带电拔插和颤动都会诱发电压的激烈变化,都会使芯片毁坏,而RS485总线推行长距离传输(1200米以上),并且其传输线通常暴露于户外,是以极易因为雷击等启事引入过电压。而RS485收发器任务电压较低(5V左右),其本人耐压也无比低(-7V~+12V),一旦过压引入,就会击穿毁坏。在有凶猛的浪涌能量显现时,甚至能够看到收发器爆裂,路线板焦糊的景遇。
二.防雷保护器的根本要求
在失常运转时,雷电保护器的接入应不影响信号的失常传输,雷电保护器的对地阻抗应无比大,串通在电路中的阻抗应无比小,在雷电打击通信总线时,雷电保护器应阐扬杰出的电压钳位作用,其钳位电压应低于后端掌握芯片或其他电器件的耐受电压水平。在抑制雷电打击历程中,雷电保护器自己应完全无损,雷电保护器对雷电打击应具备完善快的响应速度。
三.RS485通信保护规划
a.原理图
浪涌保护器,防雷器,压敏电阻
以上为RS485总线的两级防护电路图。当雷击产生时,认为过电压由两端引入,GDT做一级防护,此时过电压被大大减弱到数百伏左右,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,从而完成对后端电路的保护。TVS2/3做共模保护,TVS1做差模保护。
b.保护等第
可通过IEC61000-4-5,4级标准:
1.2/50us 4KV
10/700us 6KV
8/20us 2KA
C.器件决定
贴片(SMD):
GDT: 3SPC090F
PPTC: MSM020
TVS: SMBJ10CA
插件(DIP):
GDT: C6M09R
PPTC: K250-120U
TVS: P6KE12CA
d.器件选型阐明
陶瓷放电管GDT: 直流击穿电压大于路线中的失常任务电压,放电管准许的通过电流超过或便是方案通过的最大电流即可。
自回覆保险丝PPTC:PPTC的最大额定任务电压应大于电路失常最大任务电压。IH摒弃电流应大于最大任务电流,IT行径电流应小于路线的最大可经受电流。
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应尽也许选得低一些,较低的VBR 可使后端通信芯片获得稳定保护,并且具备较大的通流容量。
e.残压波形
浪涌保护器,防雷器,压敏电阻
6KV 正向
浪涌保护器,防雷器,压敏电阻
6KV 正向
浪涌保护器,防雷器,压敏电阻
6KV 反向
浪涌保护器,防雷器,压敏电阻
6KV 反向
四.各类器件的决定根据
GDT的决定首先思索其耐压耐流手段。如SPA090F的GDT能经受8/20us,4KV雷击测试;SPC和BXL系列GDT的可经受8/20us,8KV雷击测试;B8M09R系列GDT的能经受8/20us,20KV雷击测试等等。保险丝可决定限流结果最佳的PPTC自回覆保险丝, PPTC则可给与0.3-6欧左右, 不行径电流为100~200mA,的自回覆保险丝。TVS1/2/3决定按照芯片的任务电压与耐压决定,一般略高于芯片最高任务电压。
五.过压防护标准的根据
IEC61000-4-5,ITU-T K20/K21及国标GB9043均有对于雷击浪涌抗扰度测试标准。其通信路线的最高测试标准为10/700us,4KV。10/700us为通信路线中认为出的雷电压波形,示意波前时间即从30%峰值回升至90%峰值的时间为10us,升高至峰值的一半为700us即半峰值时间。
六.雷击过压防护的接地要求
雷击浪涌防护除了必要决定优秀的防护器件,举办杰出的电路板方案,接地也是其最重要的要求。一般防雷地都要稳定的衔接至大地,且接地电阻不能超过10欧。稳定的接地能够大大进步防护结果,而不良的接地也会大大消退防护结果。
七.为了低落本钱及体积,可不能够只给与一级防护
只给与一级防护,能经受大能量雷击的器件(如GDT)不也许一次将雷击电压胁迫到芯片能够经受的水平。TVS虽然能够将雷击电压一次胁迫到芯片能够经受的水平,以是要经受大的雷击能量,是以必须两级防护。RS232,RS422的防护与RS485的防护要领彻底类似。只是按照其任务电压的不同,紧密保护器件TVS的电压参数应决定不同。 瞬雷电子在上海,深圳,北京领有三个客户运用级的测试推行室,可省得费为客户处置畴前期的产品规划测试,规划改革,规划再次验证悉数手段,并配备业余的工程师为你供给业余的向导和技术援助。
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