RS-485接口的防護(hù)

通常情況下采用的RS-485的保護(hù)方案包括一個瞬態(tài)電壓抑制器二極管陣
列，如使用美國柏恩(Bourns® )的CDSOT23-SM712， 這個單顆雙向的器
件為RS-485提供了異步過電壓保護(hù)當(dāng)其超過-7V到+12V的共模電壓范
圍。如果RS-485系統(tǒng)不是室外使用，瞬態(tài)電壓抑制器陣列可能就可以滿
足保護(hù)的要求。
TBU-P40-G TVS 如何提供有效的線路防護(hù)
單極的瞬態(tài)電壓抑制器二極管可以有效地嵌位信號總線上瞬態(tài)的脈沖電
流。Ipp是瞬態(tài)電壓抑制器二極管能承受的最大的電流。二極管暴露在較
高的瞬態(tài)電壓下，要考慮加載在它上面的電流大小，一定要保證其不能超
過額定的最大電流。如圖1 所示，瞬態(tài)電壓抑制器和一個串聯(lián)電阻Rx的
網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)低等級的保護(hù)，當(dāng)瞬態(tài)電壓增加時，二極管和串聯(lián)電阻的額定
功率也隨之增加也保證能限制二極管中的電流要低于額定的最大電流。瞬
態(tài)能量是關(guān)于脈沖寬度，持續(xù)時間和瞬態(tài)斜率dv/dt 的函數(shù)。大多數(shù)瞬態(tài)
電壓抑制器的規(guī)格書中都會提供瞬間脈沖功率Ppp 在8/20us 或
10/1000us的數(shù)值。除此之外，瞬態(tài)電壓抑制器的規(guī)格書中還會提供一個
對數(shù)關(guān)系的曲線圖表來描述不同脈沖寬度下瞬態(tài)電壓抑制器的性能表現(xiàn)。


隨著瞬態(tài)能量的增加，這種單級保護(hù)方案的不足會凸顯出來。 例如當(dāng)串
聯(lián)電阻的功率增加來限制瞬態(tài)電壓抑制器的電流時，電阻自身上的壓降會
影響正常工作時的信號傳輸水平。從而也會影響其通信環(huán)路的傳輸距離。
這時我們可以用三級防護(hù)的模式來做到較大瞬態(tài)能量的保護(hù)，使其對傳輸
距離影響最小，占用的版面空間也最小。
實(shí)現(xiàn)有效的電路防護(hù)
圖表2 所示，三級防護(hù)方案提供了最佳的方案。它使RS-485 收發(fā)器承
受更高等級的防護(hù)。此方案采用瞬態(tài)電壓抑制器次極防護(hù)，美國柏恩
(Bourns® ) TBU®高速保護(hù)器用來協(xié)調(diào)匹配，金屬氧化物壓敏電阻或者氣
體放電管用于初級保護(hù)各個保護(hù)元器件協(xié)同合作，可以使RS-485 更加
強(qiáng)壯，承受更高等級的防護(hù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于單級保護(hù)的作用。


三級防護(hù)方案的實(shí)現(xiàn)
圖2 所示三級防護(hù)方案協(xié)同合作達(dá)到保護(hù)的目的。選擇不同的元器件實(shí)
現(xiàn)其瞬態(tài)保護(hù)在接口瞬態(tài)能量注入的地方。金屬氧化物壓敏電阻或者氣
體放電管可以保護(hù)TBU®高速保護(hù)器不被大的瞬態(tài)電壓破壞，當(dāng)線路中
的電流超過了TBU®高速保護(hù)器的限制電流，美國柏恩(Bourns® ) TBU®
高速保護(hù)器會在1 微秒之內(nèi)限制電流流入后端設(shè)備，TVS 二極管僅靠著
RS-485 傳輸器可以很好的嵌位其電壓，使RS-485 信號在其規(guī)定的電
壓信號內(nèi)正常傳輸。