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rs485接口EMC电路设计方案(防雷/滤波及防护电路原理图)

2018年02月10日 02:51 次阅读

485接口EMC电路设计方案分析:

一.原理图

1.  RS485接口6KV防雷电路设计方案

rs485接口EMC电路设计方案(防雷/滤波及防护电路原理图)

图1  RS485接口防雷电路

接口电路设计概述:

RS485用于设备与计算机或其它设备之间通讯,在产品应用中其走线多与电源、功率信号等混合在一起,存在EMC隐患。

本方案从EMC原理上,进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计,从设计层次解决EMC问题。

电路EMC设计说明:

(1) 电路滤波设计要点:

L1为共模电感,共模电感能够对衰减共模干扰,对单板内部的干扰以及外部的干扰都能抑制,能提高产品的抗干扰能力,同时也能减小通过429信号线对外的辐射,共模电感阻抗选择范围为120Ω/100MHz ~2200Ω/100MHz,典型值选取1000Ω/100MHz;

C1、C2为滤波电容,给干扰提供低阻抗的回流路径,能有效减小对外的共模电流以同时对外界干扰能够滤波;电容容值选取范围为22PF~1000pF,典型值选取100pF;若信号线对金属外壳有绝缘耐压要求,那么差分线对地的两个滤波电容需要考虑耐压;

当电路上有多个节点时要考虑降低或去掉滤波电容的值。C3为接口地和数字地之间的跨接电容,典型取值为1000pF, C3容值可根据测试情况进行调整;

(2) 电路防雷设计要点:

为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准,共模6KV,差摸2KV的防雷测试要求,D4为三端气体放电管组成第一级防护电路,用于抑制线路上的共模以及差模浪涌干扰,防止干扰通过信号线影响下一级电路;

气体放电管标称电压VBRW要求大于13V,峰值电流IPP要求大于等于143A;

峰值功率WPP要求大于等于1859W;

PTC1、PTC2为热敏电阻组成第二级防护电路,典型取值为10Ω/2W;

为保证气体放电管能顺利的导通,泄放大能量必须增加此电阻进行分压,确保大部分能量通过气体放电管走掉;

D1~D3为TSS管(半导体放电管)组成第三级防护电路,TSS管标称电压VBRW要求大于8V,峰值电流IPP要求大于等于143A;峰值功率WPP要求大于等于1144W;

接口电路设计备注:

如果设备为金属外壳,同时单板可以独立的划分出接口地,那么金属外壳与接口地直接电气连接,且单板地与接口地通过1000pF电容相连;

如果设备为非金属外壳,那么接口地PGND与单板数字地GND直接电气连接。

二. PCB设计

1.  RS485接口电路布局

rs485接口EMC电路设计方案(防雷/滤波及防护电路原理图)

图1  RS485接口滤波及防护电路布局

方案特点:

(1)防护器件及滤波器件要靠近接口位置处摆放且要求摆放紧凑整齐,按照先防护后滤波的规则,走线时要尽量避免走线曲折的情况;

(2) 共模电感与跨接电容要置于隔离带中。

方案分析:

(1)接口及接口滤波防护电路周边不能走线且不能放置高速或敏感的器件;

(2) 隔离带下面投影层要做掏空处理,禁止走线。

2.  RS485接口电路分地设计

rs485接口EMC电路设计方案(防雷/滤波及防护电路原理图)

方案特点:

(1)为了抑制内部单板噪声通过RS485接口向外传导辐射,也为了增强单板对外部干扰的抗扰能力,在RS485接口处增加滤波器件进行抑制,以滤波器件位置大小为界,划分出接口地;

(2)隔离带中可以选择性的增加电容作为两者地之间的连接,电容C4、C5取值建议为1000pF,信号线上串联共模电感CM与电容滤波,并与接口地并联GDT和TVS管进行防护;且所有防护器件都靠近接口放置,共模电感CM置于隔离带内,具体布局如图示。

方案分析:

(1)当接口与单板存在相容性较差或不相容的电路时,需要在接口与单板之间进行“分地”处理,即根据不同的端口电压、电平信号和传输速率来分别设置地线。“分地”,可以防止不相容电路的回流信号的叠加,防止公共地线阻抗耦合;

(2)“分地”现象会导致回流信号跨越隔离带时阻抗变大,从而引起极大的EMC风险,因此在隔离带间通过电容来给信号提供回流路径。

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旋转变压器在伺服驱动器等工业驱动器中提供准确、高可靠的位置反馈,特别是在带灰尘和温度高于150℃的恶...

发表于 2017-04-26 13:52 644次阅读
符合EMC标准单芯片旋转变压器 - 数字转换器(...

2MHz 开关频率下工作的四个关键考虑因素

设计人员必须满足汽车应用的许多电磁兼容性(EMC)要求,并且为电源选择正确的开关频率(fsw)对满足...

发表于 2017-04-26 12:48 244次阅读
2MHz 开关频率下工作的四个关键考虑因素

针对电机位置编码器接口的 EMC 兼容设计——第...

在本系列中,到目前为止,我们已经讨论了针对电机位置编码器的不同数字接口选择,其中包括EnDat 2....

发表于 2017-04-26 12:08 288次阅读
针对电机位置编码器接口的 EMC 兼容设计——第...

比较优秀的EMC测试方案,具体有哪些?

电磁兼容(EMC)是对电子产品在电磁场方面干扰大小(EMI)和抗干扰能力(EMS)的综合评定,是产品...

发表于 2017-04-12 09:35 2305次阅读
比较优秀的EMC测试方案,具体有哪些?

超窄、外形小巧的 DIN 导轨电源提供超高效率

TDK 公司宣布推出 DRL 系列 10 至 100W DIN 导轨安装型 AC-DC 电源,效率高...

发表于 2017-04-11 12:02 513次阅读
超窄、外形小巧的 DIN 导轨电源提供超高效率

EMC 对策元件:行业最小尺寸车载 LAN 用共...

TDK 株式会社(社长:上釜健宏)针对车载 LAN 规格的 CANBUS、FlexRay 开发出了行...

发表于 2017-04-11 11:29 684次阅读
EMC 对策元件:行业最小尺寸车载 LAN 用共...

EMC电磁兼容考点

电磁兼容设计的目的:1.电子设备达到预期的功能.2.系统内各设备之间相互不干扰.3.对外界电磁环境不...

发表于 2017-02-25 09:28 648次阅读
EMC电磁兼容考点

医疗器械电磁兼容标准解析

伴随越来越多的医用电子设备的开发和使用,如何解决医用电子设备的电磁兼容性问题,提高医用电子设备的可靠...

发表于 2017-02-10 18:04 1206次阅读
医疗器械电磁兼容标准解析

电磁兼容及安全认证

电力通信系统通常都工作在靠近强电磁场干扰源的恶劣环境之中。其电磁兼容(EMC)问题不容忽视。

发表于 2017-02-10 17:57 343次阅读
电磁兼容及安全认证

EMC原理传导(共模 差模) 辐射(近场 远场)...

EMC(electromagnetic compatibility)作为产品的一个特性,译为电磁兼容...

发表于 2017-02-10 17:40 709次阅读
EMC原理传导(共模 差模) 辐射(近场 远场)...

如何提高抗干扰能力和电磁兼容性

在研制带处理器的电子产品时,如何提高抗干扰能力和电磁兼容性?

发表于 2017-02-10 17:28 269次阅读
如何提高抗干扰能力和电磁兼容性

电磁兼容测试实质

1、辐射发射测试 测试电子、电气和机电设备及其组件的辐射发射,包括来自所有组件、电缆及连线上的辐射发...

发表于 2017-02-10 17:26 213次阅读
电磁兼容测试实质

全面剖析雷达电路的电磁干扰和EMC设计

现代雷达对信号频谱质量的要求越来越高,并要求雷达能在恶劣的电磁干扰环境中可靠工作,这就对雷达电路系统...

发表于 2017-02-10 02:52 337次阅读
全面剖析雷达电路的电磁干扰和EMC设计

关于信号完整性和电磁兼容性的定义

什么是电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)? (Electromagnetic Interfer...

发表于 2017-02-10 02:19 929次阅读
关于信号完整性和电磁兼容性的定义

硬件EMC规范讲解

本规范简绍EMC的主要原则与结论,为硬件工程师们在开发设计中抛砖引玉。

发表于 2017-02-10 02:19 414次阅读
硬件EMC规范讲解

控制EMC的主要方法

时钟速度的提升加上高频率总线以及更高的接口数据速率使得PC电路板设计的挑战性显著提高。

发表于 2017-02-09 13:45 154次阅读
控制EMC的主要方法

【科普贴】EMC的定义

EMC即电磁兼容,EMC是英文Electromagnetic Compatibility的缩写。

发表于 2017-02-09 13:05 143次阅读
【科普贴】EMC的定义

EMC测试内容及故障排除、解决的基本方法

所谓EMC就是:开关电源模块设备或系统在其电磁环境中能正常工作,且不对该环境中任何事物构成不能承受的...

发表于 2017-02-09 13:00 871次阅读
EMC测试内容及故障排除、解决的基本方法

产品EMC辐射发射超标原因分析

造成EMC辐射超标的原因是多方面的,接口滤波不好,结构屏效低,电缆设计有缺陷都有可能导致辐射发射超标...

发表于 2017-02-09 10:30 1406次阅读
产品EMC辐射发射超标原因分析

单板EMC设计的知识及经验分享

本规范重点在单板的EMC设计上,附带一些必须的EMC知识及法则。在印制电路板设计阶段对电磁兼容考虑将...

发表于 2017-01-18 17:21 1410次阅读
单板EMC设计的知识及经验分享