RS485防雷保護(hù)中的接地問題分析

RS485防雷保護(hù)中有差模保護(hù)和共模保護(hù)，共模保護(hù)時涉及到接地的問題，前端GDT(陶瓷放電管)接地，TVS(瞬態(tài)抑制二極管)接地，還有后端電路的系統(tǒng)地，這三者之間不同的接地方式，對后端電路的保護(hù)可能會有影響，本文就是關(guān)于這個RS485防雷保護(hù)中接地問題的實驗與分析，了解這些接地方案對后端電路的影響情況。大地有時會出現(xiàn)異常電壓，這時候系統(tǒng)與大地的隔離與否會影響到系統(tǒng)的正常工作，接地問題需要工程師認(rèn)真對待。

　　第一級GDT(陶瓷放電管)用作大電流的泄放，第二級的TVS箝位電壓(單個TVS作差模保護(hù)，兩個串聯(lián)TVS作共模保護(hù))，中間用保險絲退耦，后端為485芯片。由于TVS共模保護(hù)是要保護(hù)后面的電路或者芯片，所以TVS的地和后端電路的信號地是連接在一起的，這樣才有保護(hù)意義。這四種方案的保護(hù)等級：可通過IEC61000-4-5;4級標(biāo)準(zhǔn): 1.2/50us 4KV , 10/700us 6KV。根據(jù)三者不同的接地組合方式，可以把接地分成四種情況(以下四種都是基于共模保護(hù)時的情況)。

　　一. 四種接地方案電路原理圖

　　下面就是四種接地方案的電路原理圖，GDT(陶瓷放電管)接地，TVS(瞬態(tài)抑制二極管)接地，后端電路的是信號地，大家從圖中可以很方便的看到接地的情形。

　　二. 關(guān)于上面四種方案的測試數(shù)據(jù)

　　三. 對幾種方案和實驗數(shù)據(jù)的分析

　　從表格的測試數(shù)據(jù)中可以看到，方案一共模殘壓(CD兩端)比方案二和方案四要略高，當(dāng)接地狀況不良好的時候,由于后端與大地之間進(jìn)行了隔離，這時候?qū)π酒挠绊懞苄?，跟第四種方案差不多，不過這種方案比第三種和第四種節(jié)約了成本;但是當(dāng)大地狀況良好的時候，第二種接地方案比第一種要好。當(dāng)大地電壓出現(xiàn)高電壓，或者電力線接觸到外殼引起大地電壓升高，這時候需要良好的接地隔離。所以當(dāng)不清楚大地是否良好的時候，選擇第一種方案比第二種方案要好。

　　方案二的殘壓比第四種的殘壓要稍微低點，當(dāng)接地良好的時候選用第二種比較好;如果接地情況不良，從地面過來的地反擊電壓很容易造成后端電路的異常;從前端過來的大電流大電壓，GDT與TVS組成回路，也可能與從后端電路組成回路，這個時候就要看后面芯片的耐壓。經(jīng)過測試，一般485芯片的耐壓是40V到50V，不同廠家的芯片質(zhì)量也不盡相同，耐壓有高有低。當(dāng)?shù)仉妷撼^芯片的耐壓值，芯片會被打死?？梢钥闯龇桨付€(wěn)定性不夠好。

　　方案三前后一起加GDT(陶瓷放電管)再接大地，這種方案跟方案二相比，殘壓高些。當(dāng)浪涌從前端過來，要經(jīng)過兩個陶瓷放電管放電才會將大電流泄放到大地，而且此時的電流很可能直接流向后端電路，而不是通過第二個陶瓷泄放到大地，當(dāng)能量過大，芯片會被打死。當(dāng)大地電壓沒有超過接地陶瓷放電管擊穿電壓的時候，對后端芯片可以起到保護(hù)作用，與第二種方案相比，增加了一個陶瓷放電管，很顯然這種方案不合理化，進(jìn)而設(shè)計方案四的電路。