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作者: 发布时间:2015-07-14 来源:eepw关键字:EMC,COMPLIANT,RS-485,收发器保护电路 繁体版
电路功能与优势
图1所示电路使用ADM3485E收发器,是经过验证并测试的电磁兼容性(EMC)解决方案,可为使用广泛的RS-485通信端口提供三重保护。每个解决方案都经过测试和特性表征,确保收发器和保护电路元件之间的动态交互能
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图1所示电路使用ADM3485E收发器,是经过验证并测试的电磁兼容性(EMC)解决方案,可为使用广泛的RS-485通信端口提供三重保护。每个解决方案都经过测试和特性表征,确保收发器和保护电路元件之间的动态交互能够协同工作,保护它们免遭静电放电(ESD)、电快速瞬变(EFT)和电涌的破坏——分别由IEC 61000-4-2、IEC 61000-4-4和IEC 61000-4-5标准定义。本电路使用ADM3485E提供经过验证的RS-485接口ESD、EFT和电涌(常见于恶劣工作环境)保护。LE7自动化在线网

图1. 三个EMC兼容ADM3485E保护电路.jpg

图1. 三个EMC兼容ADM3485E保护电路(原理示意图,未显示所有连接)LE7自动化在线网

电路描述LE7自动化在线网

在工业和仪器仪表应用中,RS-485总线标准是使用最广泛的物理层总线设计标准之一。RS-485提供多个系统之间的差分数据传输,这些系统通常相距很远。RS-485的应用包括:过程控制网络、工业自动化、远程终端、楼宇自动化(例如,暖通空调(HVAC)、保安系统)、电机控制和运动控制。LE7自动化在线网

在这些实际的系统中,雷击、电源波动、感应开关和静电放电会通过产生较大瞬变电压对通信端口造成损害。设计人员必须确保设备不仅能在理想条件下工作,而且能够在实际可能遇到的恶劣环境下正常工作。为了确保这些设计能够在电气条件恶劣的环境下工作,必须符合EMC规范。LE7自动化在线网

许多EMC的问题并不简单,且不易呈现,因此必须在产品开发周期的初级阶段即将其考虑在内。正确的解决方案和保护电路必须作为整体设计的一部分,而非留到最后一刻。保护电路必须集成特定收发器生产商的输入和输出结构,作为设计的组成部分。LE7自动化在线网

IEC 61000规范定义了一组EMC耐受性要求。在这组规范中,设计人员必须考虑数据通信线路的下列三类高压瞬变:LE7自动化在线网

· IEC 61000-4-2静电放电(ESD)LE7自动化在线网

· IEC 61000-4-4电快速瞬变(EFT)LE7自动化在线网

· IEC 61000-4-5电涌耐受LE7自动化在线网

ESD和EFT具有类似的上升时间、脉冲宽度和能耗水平。电涌瞬变具有更长的上升时间和脉冲宽度;其幅度最终可能比ESD或EFT瞬变电能的幅度高3至4个数量级。由于ESD和EFT瞬变的相似性,它们的电路保护设计也相近。但是因为电涌瞬变的电能水平较高,因此必须将它们区别对待。LE7自动化在线网

每款解决方案都向数据端口提供ESD电压(8 kV接触放电和15 kV气隙放电)以及2 kV的EFT电压保护。不同的解决方案提供高达6 kV的更高电涌保护等级。电路保护等级列于表1中。LE7自动化在线网

表1.jpg

图2显示EVAL-CN0313-SDPZ板的实物照片。电路板上有三个ADM3485E器件,每个器件用于一种保护方案。每种保护方案都提供本文描述的ESD和EFT保护,并提升电涌保护等级。LE7自动化在线网

有关EVAL-CN0313-SDPZ板的完整设计支持包,包括原理图、布局文件和物料清单,请参阅www.analog.com/CN0313-DesignSupport。LE7自动化在线网

图2. EVAL-CN0313-SDPZ板.jpg

图2. EVAL-CN0313-SDPZ板LE7自动化在线网

ADM3485E是一款3.3 V低功耗数据收发器,适合用于多点传输线路的半双工通信。它的数据速率高达12 Mbps,总线引脚(A和B)上的共模电压范围为−7 V至+12 V。数据通过DI引脚发送出去,通过RO引脚接收。驱动器和接收器的输出都可使能或禁用,即通过改变DE和RE引脚上的相应逻辑电平,进入高阻抗状态。 LE7自动化在线网
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电源和接地通过螺旋电缆连接器互相连接(VCC和GND)。该连接器供全部三个ADM3485E器件使用。LE7自动化在线网

DE和RE逻辑输入通过LK1至LK6设置。对每个ADM3485E而言,LK2、LK4和LK6与DE有关;LK1、LK3和LK5与RE有关。对每条链路而言,位置A连接逻辑引脚至VCC;位置B连接逻辑引脚至GND;位置C连接逻辑引脚至四引脚侧面螺旋电缆连接器。输入DI和输出RO引脚直接连接四引脚螺旋连接器。LE7自动化在线网

EVAL-CN0313-SDPZ还兼容ADI公司的ezLINX™板(EZLINX-IIIDE-EBZ),以及系统开发平台(EVAL-SDP-CB1Z)。连接器J8将SDP或ezLINX板上的UART和GPIO接口与ADM3485E器件的逻辑I/O相连。I/O连接和跳线配置如表2所示。LE7自动化在线网

表2.jpg

ADM3485E发送器和接收器共用同样的差分总线引脚(A和B)。保护电路用于保护这些总线引脚。LE7自动化在线网

在第一个保护电路中(TVS,如图1所示),使用了一个元件,即Bourns公司的CDSOT23-SM712。它是EVAL-CN0313-SDPZ上的瞬变电压抑制器(TVS)阵列。它由两个双向TVS二极管组成,经过优化后保护RS-485系统,使其受到尽可能少的过应力,同时支持全范围RS-485信号和共模电压偏移。在正常工作条件下,TVS具有很高的对地阻抗。发生过压情况时,TVS进入雪崩击穿模式,并将引脚电压箝位于安全的预定电平。然后,它将瞬变电流从ADM3485E转移到地。LE7自动化在线网

此保护方案提供高达8 kV(接触放电)和15 kV(气隙放电)ESD保护、2 kV EFT保护和1 kV电涌保护。LE7自动化在线网

如CDSOT23-SM712数据手册中所述,该器件专为RS-485设备而设计。以下两个保护方案应用于CDSOT23-SM712,提供针对电涌的更高级电路保护。LE7自动化在线网

在第二个方案中(图1中的TVS/TBU/TISP),CDSOT23-SM712 TVS提供第二级保护,而Bourns公司的TISP4240M3BJR-S提供第一级保护。TISP4240M3BJR-S是一款完全集成式电涌保护器(TISP)。TISP是一款固态晶闸管。当超过其预定保护电压时,TISP提供低阻抗接地路径,将大部分瞬变能量从ADM3485E转移开。


EMC COMPLIANT RS-485收发器保护电路解析- EMC,COMPLIANT,RS-485,收发器保护电路 -
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