RS485之空调如何保证其更安全高效的防护机制

RS485是一种广泛应用于工业控制、自动化系统和通信网路中的差分信号传输标准。由于其长距离传输、抗干扰能力强等优点，RS485在复杂环境中得到了广泛应用。然而，RS485芯片在实际应用中面临着多种潜在的电气威胁，如静电放电（ESD）、电快速瞬变（EFT）、浪涌（Surge）、共模干扰等。因此，设计有效的防护机制对于确保RS485系统的可靠性和稳定性至关重要。

RS485芯片的主要威胁

1. 静电放电（ESD）：ESD是由于人体或设备积累的静电电荷突然释放而产生的瞬时高电压，放电时的瞬时高电流可能损坏芯片的输入/输出或电源引脚。

2. 电子快速瞬变（EFT）：EFT是由开关操作或继电器动作引起的快速瞬态电压脉冲，可能干扰或损坏RS485通信。

3. 浪涌（Surge）：浪涌通常由雷击或电源系统的切换引起，是一种高能量的瞬态过电压，放电时的瞬态过电流可能导致芯片永久性损坏。

4. 共模干扰：由于RS485采用差分信号传输，共模干扰可能影响信号的完整性，导致通信错误。

以空调产品为例，其应用环境多样且复杂。空调系统按市场划分可区分为商用和家用类型，按功能划分可分为多联机和单联机类型。无论是哪种形态的空调产品，其使用环境都是复杂多变，例如在楼宇的中央空调，有着复杂且高压的供电系统环境，四季经历如高温潮湿，低温干燥，雷雨等各种极端天气环境，往往会使空调系统遭遇较大的EMC问题。

RS485芯片防护机制 为了应对上述威胁，晶焱科技RS485芯片设计加强了自身EMI抗干扰能力和EMS耐受度。以下列举AZRS5054PA的实测防护能力。

1． ESD (IEC61000-4-2)

AZRS5054PA总线在不添加TVS防护情况下，ESD耐受度可达15kV，即遭受15kV ESD打击下，芯片依然正常，功能完好。如图1所示为测试环境图。

图1 测试环境图

2． EFT (IEC61000-4-4)

AZRS5054PA测试EFT 5kV/100kHz，60s，最高可通过4kV，Class B，如图2所示，其信号接收皆能正常复原发送端数据。

图2 EFT实验环境和信号波形

3. 共模干扰

AZRS5054PA内部独特的设计能够有效抑制共模干扰，提高差分信号的抗干扰能力。EIA/TIA-485标准共模电压最低要求为-7V~12V，而AZRS5054PA则可以通过±20V共模干扰测试，如图3所示，其信号依然能正常传输。

图3 信号波形

4. Surge (IEC61000-4-5)

采用常规EOS测试设备，测试标准为IEC61000-4-5 8/20us 2ohm。如图4所示，AZRS5054PA总线引脚在没有TVS的防护下可通过±65V浪涌能量冲击，不会造成芯片损坏或功能异常。

图4 实验环境

系统端TVS防护匹配

晶焱科技除了RS485芯片本身具有高规格的EMC能力外，如图5所示，亦可在总线端再搭配设计AZ4212-01G TVS进行系统端防护。AZ4212-01G具有Surge 25A耐受度，在ESD 8kV拑位电压低至17V。组成IC+TVS的整体485防护方案，可达成更安全可靠的系统防护能力。

图5 TVS规格及接口电路图

RS485芯片的防护机制是确保其在复杂环境中可靠运行的关键，通过采用ESD保护，EFT和Surge保护，共模干扰抑制、电源保护以及优化PCB设计等多种措施，可以有效地提高RS485系统的抗干扰能力和可靠性。在实际应用中，应根据具体环境和需求选择合适的TVS防护方案，以确保系统的长期稳定运行。通过以上措施，使得RS485芯片更能够在恶劣的空调电气环境中保持稳定的性能，确保通信系统的可靠性和安全性。

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审核编辑 黄宇