串行通信口防雷电路设计参考

来源:bob综合客户端app/零欧姆电阻    发布时间:2024-10-09 20:56:39
串行通信口防雷电路设计参考

  技术通过通信端口 读取数据,而且大部分情况采用远程读数方式。对于电表应用来说既安全又节省了时间和金钱。实现该技术的关键是确保通信链路安全可靠。由于 RS-

  标准具有长距离传输(1200 米以上),最大传输数率能够达到 10Mbps,且高信号噪声印制。同时,RS-485 电路具有控制方便,成本低等优 点,使多点连接成为可能。因此,RS-485 成为智能电表的标准通信接口。 但 RS-485 口传输线通常暴露于户外,因此极易因为雷击等原因引入过电压。而 RS-485 收发 器工作电压较低(5V 左右),其本身耐压也非常低(-7V~+12V),一旦过压引入,就会击穿损 坏。在有强烈的浪涌能量出现时,还可以看到收发器爆裂,线路板焦糊的现象。因此防雷击保护成为 RS-485

  必须要考虑的。 通常,如图 所画,使用 PPTC 和 TVS 作为 RS-485 的防雷击保护

  当雷击发生时,感应过电压由 A/B 线引入,经过 PPTC,然后 GDT 作为初级共模防护,通常 GDT 能承受 10KA(8x20us)浪涌冲击。

  之后残压已经大幅度的降低到 1KV 以下,然后 TVS 作为二级 保护进行共模/差模保护,到收发器的电压被钳制在 12V 以下,同时,通过 A/B 线上的上拉电压可 以保证 A/B 线上的电压保持在高电平。

  而实现对收发器的浪涌保护。通常,对于 4KV 以下过电 压,可以省去初级保护--GDT。单用 TVS 就能实现浪涌保护的要求。当 RS-485总线VAC)搭接短路时。A/B 线上的 PPTC 能够给大家提供短路保护。 但这种传统方式有问题是需要考虑

  半导体保护器件,具有响应速度快,可靠性高的优点。但它是 Clamping 保护模式。其残压会比较高 而我们的 Sidactor 作为半导体器件同样具有响应速度快,可靠性高的优点。但它是 Crowbar 保护模式。其导通以后保持电压低,同时还具有抗浪涌能力强,耐搭接能力强特 点。 请看下面图显示的 TVS 与 Sidactor 的工作模式。

  SIDACtor简介:双向顺态过电压保护器。SIDACtor是一种带负阻或正阻特性的新型浪涌吸收器,击穿电压为27~540V,导通电压仅3~4V,可通过的浪涌电流为50~100A。与气体放电管、TVS和MOV等别的类型的瞬态电压保护器比较,SIDACtor具有导通

  阻抗和开通电压低、响应速度快、电流通量大及可靠性高等特点。因此,它是一种全能的电压保护器件。

  双向晶闸管十分相似,但是没有触发门极,是电压自触发器件。SIDAC的工作状态如同一个开关。当电压低于断态峰值电压VDRM时,其漏电流IDRM极小(小于微安量级),为断开状态。当电压超过其击穿电压VBO时,产生瞬间雪崩效应。该雪崩电流一旦超过开关电流IS,即进入雪崩倍增,器件的阻抗骤然减小,电压降为导通电压(V1.5v)。此时,sidac进入导通状态,允许通过大的通态电流(0.7-2安培,rms值)。当电流降到最小维持电流ih值之下时,sidac恢复到其断开状态。

  232接口芯片的输出电压不超过15V,对接口收发信号线的保护能选用双向瞬态抑制二极管ESDA14V2L(90pF),限流电阻选100 欧姆,但当产品目标包括北美市场时,防护器件推荐选用1.5SMC18CA,它能够完全满足NEBS认证的需求。

  485接口芯片的输出电压不超过5V,对接口收发信号线的保护能选用瞬态抑制二极管PSOT05C等,输出端限流电阻选33欧姆(1/4W)。