適合智能電表的內置ESD保護RS-485芯片
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傳統(tǒng)機械式電表只能記錄所消耗的累積用電量，但對于電源實際消耗狀況卻不得而知。相比之下，智能電表還可以記錄每個用戶的月度用電量、功率因數(shù)及分時用電量等信息。將這些信息統(tǒng)一收集到用電信息采集系統(tǒng)集中器中，實時傳送給電力部門，便能使其對電力負荷進行分析預測和平衡管理調配，使電力部門不會因輸出多余電力而造成能源損失。其中智能電表與電力部門之間的通信網(wǎng)絡便是智能電網(wǎng)，智能電網(wǎng)二次系統(tǒng)由智能電表和集中器等設備組成。目前可供選擇的通信接口包括ZigBee、電力線載波（PLC）、以太網(wǎng)以及RS-485網(wǎng)絡等，其中RS485網(wǎng)絡因其架設成本低、整體安裝簡便，而被作為智能電表必備的標準接口。RS-485通信線因為一般架設在室外或沿電纜線進行鋪設，所以較易受到雷擊及其它靜電干擾而導致同一條總線上大量的智能電表設備損壞。晶焱科技憑借長期在ESD保護領域所累積的研發(fā)經驗，推出了具有抗雷擊保護能力（達IEC61000-4-5 （8/20μs） ±30A）和系統(tǒng)級靜電放電（ESD）防護能力（達IEC 61000-4-2接觸放電±30kV）的RS485收發(fā)器AZRS3082。
ESD/雷擊保護在智能電表中的意義
智能電網(wǎng)的一根RS-485總線上可掛接數(shù)十甚至上百塊智能電表。雷擊浪涌的發(fā)生將會造成總線上數(shù)塊智能電表損壞。故雷擊保護措施是智能電表RS-485接口在實際應用中必須考慮的問題，同時也是提高系統(tǒng)可靠性及安全性的重要措施。
DL/T645通信規(guī)約要求RS485收發(fā)器通信接口A、B端所承受的人體模型（Human Body Model，HBM）靜電放電需滿足15kV標準，而在實際應用上這樣的防護卻是不夠的。因此目前一般的解決方法是在RS-485收發(fā)器外部加上瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）來抑制浪涌電壓，而一般的TVS很難做到大功率級，當雷擊浪涌發(fā)生時，瞬態(tài)大電能將直接損壞一般的TVS，尤其是集成在芯片中的TVS更加脆弱，因此在設計上還必須外加雷擊浪涌保護器件。
目前外加的雷擊浪涌保護器件包括陶瓷氣體放電管、壓敏電阻及TVS三種。放電管的耐電流能力強，但其反應速度慢，鉗位電壓也很高（約為800V左右），這些特性使其保護效果大打折扣，常會遇到即使加了放電管，受保護器件仍會損害的情況。壓敏電阻寄生電容大，導通電阻高，且低電壓的壓敏電阻漏電流大，故也不適用于RS-485接口的保護。傳統(tǒng)的利用半導體制作的TVS雖然反應速度極快，但其耐大電壓、大電流的能力不足，所以也難以抵擋雷擊浪涌的沖擊。
對于雷擊浪涌，既要利用半導體制作的TVS進行全方位保護，又要將其集成到芯片之中一般很難實現(xiàn)。晶焱科技的RS-485收發(fā)器AZRS3082成功地將可抵擋雷擊浪涌的特殊TVS內置到芯片之中，其傳輸線脈沖（TLP）雙向特性曲線如圖1所示。與其它內置雷擊保護收發(fā)器的雷擊浪涌測試特性比較如圖2所示。由圖可看出AZRS3082不僅可以承受更高的雷擊浪涌電流，還具有更低的浪涌鉗位電壓。TVS浪涌鉗位電壓越低，那么它對芯片的保護效果也越好。
這款內置特殊TVS的RS485收發(fā)器還提供了系統(tǒng)級靜電放電ESD保護，從而使得通信線接口A、B端能得到更完整的保護。其RS-485通信口A、B的耐壓、耐流規(guī)格如下：
IEC 61000-4-2接觸放電±30kV；
IEC 61000-4-2氣隙放電±30kV；
IEC 61000-4-4電快速瞬變脈沖群（EFT） （5/50ns） 4.4kV；
IEC 61000-4-5雷擊浪涌（8/20μs） ±30A。
傳統(tǒng)機械式電表只能記錄所消耗的累積用電量，但對于電源實際消耗狀況卻不得而知。相比之下，智能電表還可以記錄每個用戶的月度用電量、功率因數(shù)及分時用電量等信息。將這些信息統(tǒng)一收集到用電信息采集系統(tǒng)集中器中，實時傳送給電力部門，便能使其對電力負荷進行分析預測和平衡管理調配，使電力部門不會因輸出多余電力而造成能源損失。其中智能電表與電力部門之間的通信網(wǎng)絡便是智能電網(wǎng)，智能電網(wǎng)二次系統(tǒng)由智能電表和集中器等設備組成。目前可供選擇的通信接口包括ZigBee、電力線載波（PLC）、以太網(wǎng)以及RS-485網(wǎng)絡等，其中RS485網(wǎng)絡因其架設成本低、整體安裝簡便，而被作為智能電表必備的標準接口。RS-485通信線因為一般架設在室外或沿電纜線進行鋪設，所以較易受到雷擊及其它靜電干擾而導致同一條總線上大量的智能電表設備損壞。晶焱科技憑借長期在ESD保護領域所累積的研發(fā)經驗，推出了具有抗雷擊保護能力（達IEC61000-4-5 （8/20μs） ±30A）和系統(tǒng)級靜電放電（ESD）防護能力（達IEC 61000-4-2接觸放電±30kV）的RS485收發(fā)器AZRS3082。
ESD/雷擊保護在智能電表中的意義
智能電網(wǎng)的一根RS-485總線上可掛接數(shù)十甚至上百塊智能電表。雷擊浪涌的發(fā)生將會造成總線上數(shù)塊智能電表損壞。故雷擊保護措施是智能電表RS-485接口在實際應用中必須考慮的問題，同時也是提高系統(tǒng)可靠性及安全性的重要措施。
DL/T645通信規(guī)約要求RS485收發(fā)器通信接口A、B端所承受的人體模型（Human Body Model，HBM）靜電放電需滿足15kV標準，而在實際應用上這樣的防護卻是不夠的。因此目前一般的解決方法是在RS-485收發(fā)器外部加上瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）來抑制浪涌電壓，而一般的TVS很難做到大功率級，當雷擊浪涌發(fā)生時，瞬態(tài)大電能將直接損壞一般的TVS，尤其是集成在芯片中的TVS更加脆弱，因此在設計上還必須外加雷擊浪涌保護器件。
目前外加的雷擊浪涌保護器件包括陶瓷氣體放電管、壓敏電阻及TVS三種。放電管的耐電流能力強，但其反應速度慢，鉗位電壓也很高（約為800V左右），這些特性使其保護效果大打折扣，常會遇到即使加了放電管，受保護器件仍會損害的情況。壓敏電阻寄生電容大，導通電阻高，且低電壓的壓敏電阻漏電流大，故也不適用于RS-485接口的保護。傳統(tǒng)的利用半導體制作的TVS雖然反應速度極快，但其耐大電壓、大電流的能力不足，所以也難以抵擋雷擊浪涌的沖擊。
對于雷擊浪涌，既要利用半導體制作的TVS進行全方位保護，又要將其集成到芯片之中一般很難實現(xiàn)。晶焱科技的RS-485收發(fā)器AZRS3082成功地將可抵擋雷擊浪涌的特殊TVS內置到芯片之中，其傳輸線脈沖（TLP）雙向特性曲線如圖1所示。與其它內置雷擊保護收發(fā)器的雷擊浪涌測試特性比較如圖2所示。由圖可看出AZRS3082不僅可以承受更高的雷擊浪涌電流，還具有更低的浪涌鉗位電壓。TVS浪涌鉗位電壓越低，那么它對芯片的保護效果也越好。
這款內置特殊TVS的RS485收發(fā)器還提供了系統(tǒng)級靜電放電ESD保護，從而使得通信線接口A、B端能得到更完整的保護。其RS-485通信口A、B的耐壓、耐流規(guī)格如下：
IEC 61000-4-2接觸放電±30kV；
IEC 61000-4-2氣隙放電±30kV；
IEC 61000-4-4電快速瞬變脈沖群（EFT） （5/50ns） 4.4kV；
IEC 61000-4-5雷擊浪涌（8/20μs） ±30A。
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