保护RS485通信网络不受有害EMC事件的影响

在实际工业和仪器仪表（ I &I ）应用中，RS - 4 8 5接口链路需要在恶劣电磁环境下工作。由于雷击、静电放电和其他电磁现象导致的较大瞬变电压可能损坏通信端口。为了确保这些数据端口能够在最终安装环境中正常工作，它们必须符合某些电磁兼容性（ E MC ）法规。

这些要求包括三个主要瞬变抗扰度标准：静电放电、电快速瞬变脉冲群和电涌。本文介绍三个不同的E MC兼容解决方案，针对三个不同的成本/保护级别，以防御RS - 4 8 5通信端口上的这些瞬变。

ADI公司和Bo u r n s公司携手合作，共同开发了业界首个EMC兼容RS -4 8 5接口设计工具，提供针对I E C 6 1 0 0 0 - 4 - 2 E S D、I E C 6 1 0 0 0 - 4 -4 E F T和I E C 6 1 0 0 0 - 4 - 5电涌的四级保护，从而扩展了面向系统的解决方案组合。它根据所需保护级别和可用预算为设计人员提供相应的设计选项。借助这些设计工具，设计人员可在设计周期之初考虑E MC问题，从而降低该问题导致的项目延误风险。

值和耐高压能力。当发生过流，TVS由于瞬态事件击穿时，TBU中的电流将升至器件设置的限流水平。此时，TBU会在不足1 ？ s时间内将受保护电路与瞬变断开。在瞬变的剩余时间内，TBU保持在受保护阻隔状态。在正常工作条件下，TBU具有低阻抗，因此它对正常电路工作的影响很小。在阻隔模式下，它具有很高的阻抗以阻隔瞬变能量。在瞬态事件后，TBU自动重置至低阻抗状态，允许恢复正常系统工作。

与所有过流保护技术相同，TBU具有最大击穿电压，因此主保护器件必须钳位电压，并将瞬变能量重新引导至地。这通常使用气体放电管或固态晶闸管等技术实现，例如，完全集成电涌保护器件（ T I S P ）。在此解决方案中，TI S P充当主保护器件。当超过其预定义保护电压时，它提供瞬态开路低阻抗接地路径，从而将大部分瞬变能量从系统和其他保护器件转移开。

T I S P的非线性电压-电流特性通过转移产生的电流来限制过压。作为晶闸管，T I S P具有非连续电压-电流特性，它是由于高电压区和低电压区之间的切换动作而导致的。图3显示了器件的电

为2 2 0 A，而此解决方案中的GDT的额定值为每导线5 k A。表3显示此设计提供的保护级别。GDT主要用作主保护器件，提供低阻抗接地路径以防止过压瞬变。当瞬态电压达到GDT火花放电电压时，GDT将从高阻抗关闭状态切换到电弧模式。

图4显示GDT的典型特性。当GDT两端的电压增大时，放电管中的气体由于产生的电荷开始电离。这称为辉光区。在此区域中，增加的电流将产生雪崩效应，将GDT转换为虚拟短路，允许电流通过器件。在短路事件中，器件两端产生的电压称为弧电压。辉光区和电弧区之间的转换时间主要取决于器件的物理特性。