RS-485总线接口雷击浪涌过压及静电保护方案
RS-485总线具有良好的抗干扰能力，长距离传输和多结点能力等优点使其成为首选的串行接口，广泛应用于工业环境中。RS-485总线能够实现1200米以上的长距离传输，在实际使用中线路通常都是在室外，在雷雨天气中很容易因雷击引入过电压，如果防护措施不到位的话，极容易导致芯片被烧毁。同时，静电电磁干扰也严重地影响RS-485通信总线的数据传输质量。由于RS485 收发器工作电压比较低，在5V左右，其本身耐压也非常低(-7V~+12V)，一旦过压引入，容易击穿损坏。那么，如何对RS-485芯片以及传输总线进行有效地保护呢？接下来，东沃电子技术针对RS-485总线接口雷击浪涌过压及静电保护方案和防护器件选型详细阐述。
RS-485总线接口雷击浪涌过压及静电保护方案一
|
东沃电子DOWOSEMI Part Number |
PPP |
IPP |
VRWM |
VBR |
VC |
IR |
CJ |
Polarity |
Package |
|
W |
A |
V |
V |
V |
μA |
pF |
|||
|
SM712 |
400 |
12 |
7/12 |
7.5/13.3 |
26 |
1 |
45 |
Bi |
SOT-23 |
从东沃RS-485总线接口雷击浪涌过压及静电保护方案图一可以看出，RS-485总线一级防护，东沃技术推荐选用三端GDT陶瓷气体放电管3R90A-TP1做浪涌过压防护，中间选用自恢复保险丝DW-MSM050作过流保护，二级防护选用SM712，专用于RS-485通讯传输接口保护而设计的ESD静电保护二极管：内部采用双路双向结构，非对称保护工作电压 7V、12V，SOT-23封装；结电容最低只有45pF，保证传输信号的完整性；符合IEC 61000-4-2 (ESD) ±15kV（空气）、±8kV（接触）标准。本方案适用对传输信号有较高要求、防护等级高的应用场景，保护等级可通过 IEC61000-4-5,4 级标准:
1.2/50us 4KV
10/700us 6KV
8/20us 3KA
RS-485总线接口雷击浪涌过压及静电保护方案二
从东沃RS-485总线接口雷击浪涌过压及静电保护方案图二可以看出，RS-485总线一级防护，东沃技术推荐选用三端GDT陶瓷气体放电管3R90A-TP1做浪涌过压防护，中间选用自恢复保险丝 DW-MSM050 作过流保护，二级防护中选用1颗TVS管SMBJ12CA做差模防护和2颗TVS管SMBJ6.5CA 做共模防护。本方案适用对传信号输速率较低、防护等级较高的应用场景，保护等级可通过 IEC61000-4-5,4 级标准:
1.2/50us 4KV
10/700us 6KV
8/20us 2KA
RS-485总线接口雷击浪涌及静电防护器件选型说明
（1）陶瓷气体放电管GDT：GDT直流击穿电压要大于线路中的正常工作电压；GDT允许通过的电流等于或超过设计通过的最大电流即可。东沃3R090A-TP1能承受8/20us 10KV 雷击测试。
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东沃电子DOWOSEMI Part Number |
Nominal DC spark- over voltage（100V/S） |
Maximum impulse spark-over voltage （1KV/us） |
Impulse discharge current（8/20us，10 times） |
Impulse discharge current （10/1000us，300 times） |
AC discharge current（50Hz,Is,10 times） |
Minimum insulation resistance |
Maximum capacitance（1MHZ） |
Size |
|
V |
V |
KA |
A |
A |
ΜΩ |
pF |
mm |
|
|
3R90A-TP1 |
90±20% |
600 |
5 |
/ |
5 |
1000 |
1.2 |
5x7.6 |
（2）自恢复保险丝PPTC：PPTC最大额定工作电压应大于电路正常最大工作电压，保持电流应大于最大工作电流，动作电流应小于线路的最大可承受电流。东沃DW-MSM050工作电阻只有 0.15~1Ω、工作电流 0.5A、动作电流为 1A、耐压 15V。
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东沃电子DOWOSEMI Part Number |
IH |
IT |
Vmax |
Imax |
Max.Time-to-trip |
Pdmax |
Rmin |
R1max |
Size |
|
|
A |
A |
V |
A |
A |
S |
W |
Ω |
Ω |
||
|
DW-MSM050 |
0.5 |
1 |
15 |
40 |
8 |
0.15 |
1 |
0.15 |
1 |
4532 |
（3）瞬态抑制二极管TVS：TVS二极管的击穿电压要高于信号线上传输的信号电压，在此前提下，TVS击穿电压应尽可能选得低一些，较低的击穿电压能确保后端通信芯片得到可靠保护。TVS二极管SMBJ12CA 击穿电压在13.3V到14.7V之间，SMBJ6.5CA击穿电压在7.22V到7.98V之间，能够满足RS-485总线通信线路的传输信号要求。
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东沃电子DOWOSEMI Part Number |
Breakdown Voltage VBR @IT |
IR |
VRWM |
IPP |
VC |
PPP |
Polarity |
Package |
||
|
V(Min) |
V(Max ) |
IT(mA) |
μA |
V |
A |
V |
W |
|||
|
SMBJ12CA |
13.3 |
14.7 |
1 |
1 |
12 |
30.15 |
19.9 |
600 |
Bi |
SMB |
|
SMBJ6.5CA |
7.22 |
7.98 |
10 |
500 |
6.5 |
53.57 |
11.2 |
600 |
Bi |
SMB |
以上是RS-485总线接口雷击浪涌过压及静电保护常用方案
