rs485作為最為最常用的電表通訊方式之一。日常生活中雷電和靜電干擾已經成為485通訊匯流排在實際工程經常遇到的問題。故如何對晶元以及匯流排進行有效的保護，是擺在每乙個使用者面前的乙個問題。在這裡，我們主要討論rs485在電表中的防雷保護及方案。
一.雷擊過壓防護的必要性
rs-485介面帶電拔插和抖動都會引起電壓的劇烈變化，都會使晶元損壞，而rs485匯流排實行長距離傳輸(1200公尺以上)，而且其傳輸線通常暴露於戶外，因此極易因為雷擊等原因引入過電壓。而rs485收發器工作電壓較低(5v左右)，其本身耐壓也非常低(-7v~+12v)，一旦過壓引入，就會擊穿損壞。在有強烈的浪湧能量出現時，甚至可以看到收發器爆裂，線路板焦糊的現象。
二.防雷保護器的基本要求
在正常執行時,雷電保護器的接入應不影響訊號的正常傳輸,雷電保護器的對地阻抗應非常大,串連在電路中的阻抗應非常小，在雷電襲擊通訊匯流排時,雷電保護器應發揮良好的電壓鉗位作用，其鉗位電壓應低於後端控制晶元或其它電器件的耐受電壓水平。在抑制雷電襲擊過程中,雷電保護器自身應完好無損，雷電保護器對雷電襲擊應具有足夠快的響應速度。
三.rs485通訊保護方案
a.原理圖
以上為rs485匯流排的兩級防護電路圖。當雷擊發生時，感應過電壓由兩端引入，gdt做一級防護，此時過電壓被大大削弱到數百伏左右，再經過pptc限浪,tvs做二次限壓，使到後端電路的電壓被箝制在8v左右，從而實現對後端電路的保護。tvs2/3做共模保護，tvs1做差模保護。
b.保護等級
可通過iec61000-4-5,4級標準:
1.2/50us 4kv
10/700us 6kv
8/20us 2ka
c.器件選擇
貼片(smd):
gdt: 3spc090f
pptc: msm020
tvs: smbj10ca
外掛程式(dip):
gdt: c6m09r
pptc: k250-120u
tvs: p6ke12ca
d.器件選型說明
陶瓷放電管gdt: 直流擊穿電壓大於線路中的正常工作電壓，放電管允許的通過電流超過或等於設計通過的最大電流即可。
自恢復保險絲pptc：pptc的最大額定工作電壓應大於電路正常最大工作電壓。ih保持電流應大於最大工作電流，it動作電流應小於線路的最大可承受電流。
瞬態抑制二極體tvs：通用訊號傳輸線上tvs的擊穿電壓vbr應高於訊號線上傳輸的訊號電壓,在此前提下, vbr應盡可能選得低一些,較低的vbr 可使後端通訊晶元得到可靠保護,並且具有較大的通流容量。
e.殘壓波形
6kv 正向
6kv 正向
6kv 反向
6kv 反向
四.各種器件的選擇依據
gdt的選擇首先考慮其耐壓耐流能力。如spa090f的gdt能承受8/20us，4kv雷擊測試;spc和bxl系列gdt的可承受8/20us，8kv雷擊測試;b8m09r系列gdt的能承受8/20us，20kv雷擊測試等等。保險絲可選擇限流效果最好的pptc自恢復保險絲， pptc則可採用0.3-6歐左右， 不動作電流為100~200ma,的自恢復保險絲。tvs1/2/3選擇根據晶元的工作電壓與耐壓決定，一般略高於晶元最高工作電壓。
五.過壓防護標準的依據
iec61000-4-5，itu-t k20/k21及國標gb9043均有關於雷擊浪湧抗擾度測試標準。其通訊線路的最高測試標準為10/700us,4kv。10/700us為通訊線路中感應出的雷電壓波形，表示波前時間即從30%峰值上公升至90%峰值的時間為10us，下降至峰值的一半為700us即半峰值時間。
六.雷擊過壓防護的接地要求
雷擊浪湧防護除了需要選擇優質的防護器件，進行良好的電路板設計，接地也是其最重要的要求。一般防雷地都要可靠的連線至大地，且接地電阻不能超過10歐。可靠的接地可以大大提高防護效果，而不良的接地也會大大消弱防護效果。
七.為了降低成本及體積，可不可以只採用一級防護
只採用一級防護，能承受大能量雷擊的器件(如gdt)不可能一次將雷擊電壓鉗制到晶元可以承受的水平。tvs雖然可以將雷擊電壓一次鉗制到晶元可以承受的水平，所以要承受大的雷擊能量，因此必須兩級防護。rs232，rs422的防護與rs485的防護方法完全相同。只是根據其工作電壓的不同，精細保護器件tvs的電壓引數應選擇不同。
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