关于RS485端口隔离及保护设计案例

2020-07-07 14:15字体:
  

  RS485接口采用的是一种差分传输方法,各节点之间的通讯都是通过一对(半双工)或两对(全双工)双绞线举动传输介质。由RS-485的规范规则,接纳器的接纳灵动度为+200mV,即接纳端的差分电压大于等于200mV时,接纳器输出高电平;小于等于200mV时,接纳器输出为低电平;介于200mV之间,接纳器输出不确定。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接纳器的组合,抗共模骚扰才能加强,即抗噪声骚扰性好。RS-485接口的最大传输间隔规范值为4000英尺,实践上可达 3000米。RS-485接口正在总线接口具有优异的抗噪声骚扰性,长的传输间隔和众站才能等上述长处就使其成为首选的串行接口。由于RS485接口构成的半双工搜集,平常只需二根毗连线接口均采用樊篱双绞线芯片时,需贯注其ESD防护才能、驱动才能、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打算的。该SN65176B和SN75176B连系了三态差分线道驱动器和一个差分输入线V单电源。驱动器和接纳器辨别具有高电平安低电平使能,毗连正在一齐举动一个目标限度的外部效力。当驱动器禁用总线,驱动器的差分输出和接纳器差分输入毗连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限度,使该装备适合于串行线利用。

  该驱动器是专为高达60mA的电流源打算的,该驱动器的特质是主动的负限流和热闭断线道毛病维持。热开闭打算是发作正在一个温度约为150C。接纳机特质是12 K最小输入阻抗,一个200毫伏的输入灵动度,输入端为50mV范例滞后输入。

  SN75176利用电道图所示,第一,A/B线需上拉/下拉,包管总线空闲时,A/B差分信号仍是确定形态,避免杂讯影响。上/下拉电阻赢得小时,负载加重,会影响485总线上节点数目;而赢得大,则会影响数据传输的波特率。平常正在几K 到几十K 之间,的确还正在看利用电道的需求。比这样电道中上/下拉取值为10K ,正在实践带载测试(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/下拉要小少少才行。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,最好孤独用一同信号限度使能端(即P1.0),以充斥外现IC 的驱动才能。第四,因工业利用范围,485总途径上有也许同时接许众节点,此时A/B线对外输出电流会对比大,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,于是要包管RS485输出才能足够。

  RS485端口的防护苛重席卷静电防护(ESD防护)、浪涌防护和雷击防护。雷击浪涌的最大特质是能量迥殊大,是以须要用特意的防护器件:瞬态箝制二极管、压敏电阻和气体放电管。如图所示为浪涌通过区别的箝制器件的电压波形。

  ESD防护:以SN65176和SN75176为例,芯片自身有肯定的ESD防护品级,而编制条件为8KV接触放电和15KV气氛放电,此时就须要正在A/B线间对地加TVS来维持芯片,即TVS1、TVS2、TVS3。贯注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选用要安妥,以制止TVS误举措,而骚扰485的寻常通讯(还要切磋到485总线上的共模电压个别)。

  浪涌防护:以本电道为例,以两道PTC(压敏电阻)+TVS管造成回道,当有大的换取电压灌入时,PTC开端发烧进而造成高阻,维持后续电道。压敏电阻(PTC)由金属氧化物(苛重是氧化锌)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出格相同,有着毫微秒级的呼应速率。压敏电阻对瞬变信号的招揽才能与其体积成正比: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运用最广博的浪涌箝制器件。

  雷击防护:工业级的DTU都条件产物有雷击防护,以本电道为例,正在A、B线间对地加GDT和TVS来维持电道。正在直流电道中气体放电管的标称电压选取为任务电压的1.8倍;正在换取电道落选择为任务电压有用值的2.5倍。气体放电管标称电流容量应大于被维持电道的也许最大浪涌袭击容量。

  原本ESD防护、浪涌防护和雷击防护,苛重是靠适宜的器件以及合理的PCB Layout来竣工的。

  带485端口的产物已广博利用于安防、监控、门禁、智能家居和工业限度等范围,比方成都亿佰特公司的无线端口都是做的工业级的断绝和防护,利用出格广博。

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