超可靠防雷電路,RS-485接口暴露也不怕
發布時間:2014-12-14 責任編輯:sherryyu
【導讀】RS-485成為智能電表的標準通信接口,但RS-485口傳輸線通常暴露於戶外,因此極易因為雷擊等原因引入過電壓。而RS-485收shou發fa器qi工gong作zuo電dian壓ya較jiao低di,其qi本ben身shen耐nai壓ya也ye非fei常chang低di,一yi旦dan過guo壓ya引yin入ru,就jiu會hui擊ji穿chuan損sun壞huai。在zai有you強qiang烈lie的de浪lang湧yong能neng量liang出chu現xian時shi,甚shen至zhi可ke以yi看kan到dao收shou發fa器qi爆bao裂lie,線xian路lu板ban焦jiao糊hu的de現xian象xiang。因yin此ci防fang雷lei擊ji保bao護hu成cheng為weiRS-485接口設計必須要考慮的。
智zhi能neng電dian表biao係xi統tong已yi經jing廣guang泛fan地di應ying用yong到dao工gong業ye和he生sheng活huo的de領ling域yu。在zai電dian表biao中zhong使shi用yong自zi動dong抄chao表biao技ji術shu通tong過guo通tong信xin端duan口kou讀du取qu數shu據ju,而er且qie大da部bu分fen情qing況kuang采cai用yong遠yuan程cheng讀du數shu方fang式shi。對dui於yu電dian表biao應ying用yong來lai說shuo既ji安an全quan又you節jie省sheng了le時shi間jian和he金jin錢qian。實shi現xian該gai技ji術shu的de關guan鍵jian是shi確que保bao通tong信xin鏈lian路lu安an全quan可ke靠kao。由you於yuRS-485標準具有長距離傳輸(1200米以上),最大傳輸數率可以達到10Mbps,且高信號噪聲印製。同時,RS-485電路具有控製方便,成本低等優點,使多點連接成為可能。因此,RS-485成為智能電表的標準通信接口。但RS-485口傳輸線通常暴露於戶外,因此極易因為雷擊等原因引入過電壓。而RS-485收發器工作電壓較低(5V左右),其本身耐壓也非常低(-7V~+12V),一旦過壓引入,就會擊穿損壞。在有強烈的浪湧能量出現時,甚至可以看到收發器爆裂,線路板焦糊的現象。因此防雷擊保護成為RS-485接口設計必須要考慮的。
通常,如圖1所畫,使用PPTC和TVS作為RS-485的防雷擊保護。

當雷擊發生時,感應過電壓由A/B線引入,經過PPTC,然後GDT作為初級共模防護,通常GDT可以承受10KA(8x20us)浪湧衝擊。之後殘壓已經大大降低到1KV以下,然後TVS作為二級保護進行共模/差模保護,到收發器的電壓被鉗製在12V以下,同時,通過A/B線上的上拉電壓可以保證A/B線上的電壓保持在高電平。而實現對收發器的浪湧保護。通常,對於4KV以下過電壓,可以省去初級保護—--GDT。單用TVS就能實現浪湧保護的要求。當RS-485總線與電力線(例如220VAC)搭接短路時。A/B線上的PPTC可以提供短路保護。
但這種傳統方式有問題需要考慮:
1:GDT浪湧擊穿電壓較高,這就意味著後麵的電阻值比較大。這可能會影響傳輸距離減少。2:TVS的漏電流較高,以SMBJ6.0CA來講大致在800uA左右。這樣會影響點對點通訊的可靠性。3:PPTC的響應速度較慢,因此在電力塔接時,可能會造成TVS被交流擊穿
TVS是半導體保護器件,具有響應速度快,可靠性高的優點。但它是Clamping保護模式。其殘壓會比較高而我們的Sidactor作為半導體器件同樣具有響應速度快,可靠性高的優點。但它是Crowbar保護模式。其導通以後保持電壓低,同時還具有抗浪湧能力強,耐搭接能力強特點。
因此,請看圖3,使用Sidactor的RS-485的保護方案。

當雷擊發生時,Sidacto P0080作為共模/差模防護,通常Sidactor可以承受800A(8x20us)浪湧衝擊。到收發器的電壓被保製在4V左右,當RS-485總線與電力線(例如220VAC)搭接短路時。A/B線上的PPTC可以提供短路保護。
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