1. Introducción de producto
RS485 es actualmente uno de los métodos de comunicación diferencial en serie más utilizados en la industria. Adopta transmisión equilibrada y recepción diferencial, por lo que tiene la capacidad de suprimir la interferencia de modo común debido a su larga distancia de comunicación (más de 1200 m) y alta velocidad de transmisión (10 Mbps). Las ventajas de un control conveniente, de bajo costo, de múltiples nodos y de una amplia variedad de transceptores que se pueden usar en un solo bus, han sido afirmadas cada vez más por los usuarios.

Sin embargo, a medida que aumenta la frecuencia de uso, también aumentan los problemas que encuentra. Dado que las líneas de transmisión de comunicación RS485 generalmente están expuestas al aire libre, los rayos y la interferencia de electricidad estática en la vida diaria se han convertido en problemas comunes encontrados en la ingeniería real de los buses de comunicación RS485. El voltaje de funcionamiento del transceptor RS485 es bajo, solo 5V, y el voltaje de resistencia de los componentes en sí también es bajo, generalmente solo -7V ~ + 12V. Por lo tanto, la sobretensión introducida por los truenos y los relámpagos generalmente puede dañar instantáneamente el transceptor RS485 y causar serios daños al sistema de comunicación; Además, las interferencias electromagnéticas electrostáticas también afectan gravemente a la calidad de transmisión de datos del bus de comunicación.

Cómo proteger eficazmente el chip RS485 y el bus de transmisión es un problema al que se enfrentan todos los desarrolladores. Aquí, haremos una discusión más detallada sobre la protección contra rayos y el esquema en la comunicación RS485, y la selección de componentes de protección contra rayos.

2. Esquema de protección de comunicación RS485

A. Esquemático

  Dibujo de diseño de protección contra rayos RS485
Lo anterior es el diagrama esquemático de protección de dos niveles del bus RS485. Cuando ocurre un rayo, la sobretensión inducida se introduce desde el extremo izquierdo a través de la línea de transmisión y el GDT compuesto de G1 ~ G3 se utiliza para la protección primaria. En este momento, la sobretensión se debilita en gran medida a unos cientos de voltios. Todo el lazo presenta una corriente relativamente grande debido a la conducción del GDT, lo que hace que el PPTC actúe inmediatamente, limitando la corriente de todo el lazo dentro del rango permitido;
TVS1 ~ TVS2 se utilizan como limitación de voltaje secundario, de modo que el voltaje al circuito de back-end se fija en aproximadamente 8V, para realizar la protección del circuito de back-end.

B. Nivel de protección
Puede pasar los estándares IEC61000-4-5, nivel 4:
1.2 / 50us 4KV
10 / 700us 6KV
8/20us 2KA
 
C. Selección de dispositivo
GDT: ×
PPTC: WH250-120 / 145
Televisores: ×

D. Instrucciones de selección de dispositivo
Tubo de descarga de gas GDT: el voltaje de ruptura de CC es mayor que el voltaje de trabajo normal en la línea, y la corriente permitida a través del tubo de descarga excede o iguala la corriente máxima diseñada para pasar.
Fusible de recuperación automática PPTC: El voltaje de trabajo nominal máximo de PPTC debe ser mayor que el voltaje de trabajo máximo normal del circuito. La corriente de retención de Ih debe ser mayor que la corriente de operación máxima, y ​​la corriente de operación de It debe ser menor que la corriente de resistencia máxima del circuito.
Diodo de supresión de transitorios TVS:
El voltaje de ruptura VBR del TVS en la línea de transmisión de señal general debe ser mayor que el voltaje de señal transmitido en la línea de señal. Bajo esta premisa, el VBR debe seleccionarse lo más bajo posible. Un VBR más bajo puede proteger de manera confiable el chip de comunicación de back-end y tener una mayor capacidad de flujo.

En cuarto lugar, la base de selección de varios dispositivos.

La elección de GDT primero considera su presión y resistencia al flujo. La selección de TVS está determinada por el voltaje de trabajo y el voltaje de resistencia del chip, que generalmente es un poco más alto que el voltaje de trabajo más alto del chip.

El fusible puede elegir el polímero PPTC con el mejor efecto limitador de corriente, a saber: El fusible restaurable puede adoptar el valor de resistencia de fábrica de aproximadamente 1,35 ~ 6,5 ohmios. Un fusible recuperable con una corriente no operativa de 100 ~ 200 mA. Debido a su proceso especial, PPTC tiene una resistencia muy baja cuando la corriente de trabajo normal fluye en el bucle, que puede considerarse como un cable. Cuando la corriente que fluye a través del bucle alcanza más del doble de la corriente de trabajo normal, el calor acumulado dentro del bucle hará que el valor de resistencia salte rápidamente, mostrando un valor de resistencia de decenas de K ohmios o más. A su vez, la corriente de todo el bucle se restringe a un rango extremadamente pequeño, lo que permite una protección eficaz de la carga. Cuando se desconecta la alimentación, el PPTC volverá automáticamente al valor de baja resistencia de fábrica en aproximadamente 1 minuto después de que se disipe el calor debido a la sobrecorriente.

Para resolver los problemas técnicos de la protección contra el rayo en la industria, se han desarrollado fórmulas y procesos de producción especiales específicamente para las características de la protección contra el rayo. Se han realizado pruebas especiales de impacto de rayo en los productos para garantizar que el PPTC no se agriete ni se queme cuando ocurra un rayo. También puede limitar eficazmente la gran corriente generada por GDT y TVS después de los rayos. Para lograr el propósito de proteger el chip RS485 y toda la línea de comunicación.