电路描述
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。
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。
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。
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:
IEC 61000-4-2静电放电(ESD)
IEC 61000-4-4电快速瞬变脉冲群(EFT)
IEC 61000-4-5电涌耐受
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。
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空气放电)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。
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。
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.
图2. EVAL-CN0313-SDPZ板
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