关于RS485端口隔离及保护设计案例

2020-07-16 21:22字体:
  

  RS485接口采用的是一种差分传输格式,各节点之间的通讯都是通过一对(半双工)或两对(全双工)双绞线行动传输介质。由RS-485的准绳章程,回收器的回收敏捷度为+200mV,即回收端的差分电压大于等于200mV时,回收器输出高电平;小于等于200mV时,回收器输出为低电平;介于200mV之间,回收器输出不确定。RS-485的数据最高传输速度为10Mbps。RS-485接口是采用均衡驱动器和差分回收器的组合,抗共模搅扰才智加强,即抗噪声搅扰性好。RS-485接口的最大传输隔绝准绳值为4000英尺,本质上可达 3000米。RS-485接口正在总线接口具有精良的抗噪声搅扰性,长的传输隔绝和众站才智等上述所长就使其成为首选的串行接口。由于RS485接口构成的半双工汇集,平常只需二根相联线接口均采用屏障双绞线芯片时,需当心其ESD防护才智、驱动才智、对485总线差分信号的界说等。

  以SN65176和SN75176为例,该SN65176B和SN75176B差分总线收发器是为众结点总线的双向数据通讯的集成电道而策画的。该SN65176B和SN75176B纠合了三态差分线道驱动器和一个差分输入线V单电源。驱动器和回收器区分具有高电清静低电平使能,相联正在一同行动一个目标管制的外部效用。当驱动器禁用总线,驱动器的差分输出和回收器差分输入相联正在内部造成差分输入/输出(I/O)总线旨正在供应最低装载量的端口。这些端口具有宽的正负共模电压领域,使该筑立适合于串行线操纵。

  该驱动器是专为高达60mA的电流源策画的,该驱动器的特性是主动的负限流和热合断线道阻滞包庇。热开合策画是爆发正在一个温度约为150C。回收机特性是12 K最小输入阻抗,一个200毫伏的输入敏捷度,输入端为50mV模范滞后输入。

  SN75176操纵电道图所示,第一,A/B线需上拉/下拉,保障总线空闲时,A/B差分信号仍是确定状况,避免杂讯影响。上/下拉电阻得到小时,负载加重,会影响485总线上节点数目;而得到大,则会影响数据传输的波特率。平常正在几K 到几十K 之间,实在还正在看操纵电道的需求。比云云电道中上/下拉取值为10K ,正在本质带载测试(1200bps)时,485总线上只可挂十几个负载;而换成47K ,则能够挂到一百众个负载;但若要正在9600bps下通讯,则上/下拉要小极少才行。第二,对地TVS 用作ESD防护。第三,尽量不要以上/下拉电阻来驱动负载,最好只身用一齐信号管制使能端(即P1.0),以充沛外现IC 的驱动才智。第四,因工业操纵周围,485总途径上有或者同时接良众节点,此时A/B线对外输出电流会比力大,若485芯片前端供电电道输出不敷,则差分电压不敷而导致无法寻常通讯,以是要保障RS485输出才智足够。

  RS485端口的防护紧要蕴涵静电防护(ESD防护)、浪涌防护和雷击防护。雷击浪涌的最大特性是能量额外大,以是须要用特意的防护器件:瞬态控制二极管、压敏电阻和气体放电管。如图所示为浪涌通过差别的控制器件的电压波形。

  ESD防护:以SN65176和SN75176为例,芯片自己有必定的ESD防护等第,而体系请求为8KV接触放电和15KV氛围放电,此时就须要正在A/B线间对地加TVS来包庇芯片,即TVS1、TVS2、TVS3。当心TVS管尽量选用高速、低容值、大通流量的,启动电压和截止电压采纳要稳妥,以提防TVS误行动,而搅扰485的寻常通讯(还要研究到485总线上的共模电压片面)。

  浪涌防护:以本电道为例,以两道PTC(压敏电阻)+TVS管造成回道,当有大的交换电压灌入时,PTC初步发烧进而造成高阻,包庇后续电道。压敏电阻(PTC)由金属氧化物(紧要是氧化锌)质料构成,属箝位型器件,其性格与两只背对背联接的稳压管很是一致,有着毫微秒级的呼应速率。压敏电阻对瞬变信号的接收才智与其体积成正比:其厚度正比于电压;面积正比于电流。压敏电阻是目前正在电子产物中行使最遍及的浪涌控制器件。

  雷击防护:工业级的DTU都请求产物有雷击防护,以本电道为例,正在A、B线间对地加GDT和TVS来包庇电道。正在直流电道中气体放电管的标称电压遴选为职业电压的1.8倍;正在交换电道膺选择为职业电压有用值的2.5倍。气体放电管标称电流容量应大于被包庇电道的或者最大浪涌障碍容量。

  原本ESD防护、浪涌防护和雷击防护,紧要是靠适应的器件以及合理的PCB Layout来竣工的。

  带485端口的产物已遍及操纵于安防、监控、门禁、智能家居和工业管制等周围,比方成都亿佰特公司的无线端口都是做的工业级的分开和防护,操纵很是遍及。

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