PTC在RS485通讯端口中的防雷保护方案-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

一、基本背景介绍

RS485作为目前行业内最为最常用的串行差分通讯方式之一，采用平衡发送，差分接收的方式，因此具有抑制共模干扰的能力，由于其具有通讯距离长（1200m以上），传输速率高（10Mbps），高的信噪比，控制方便，成本低，可以在一个单独的总线上实现多节点以及能够使用的收发器品种多等优点，已经越来越得到用户的肯定。

但是伴随着使用频率的增高，其遇到的问题也日益增加。由于RS485通讯传输线通常暴露于户外，日常生活中雷电和静电干扰已经成为RS485通信总线在实际工程经常遇到的问题，RS485收发器的工作电压较低，只有5V，元器件本身的耐压也较低，通常只有－7V～＋12V，因此雷电等引入的过电压通常能够瞬间损坏RS485收发器，对通信系统造成遭到严重的毁坏；此外，静电电磁干扰也严重地影响通信总线的数据传输质量。

故如何对RS485芯片以及传输总线进行有效的保护，是摆在每一个使用者面前的一个问题。在这里，我们将针对RS485通讯中的防雷保护及方案、元器件选型等做一个比较详细的讨论。

二、RS485通讯保护方案（相关阅读：高分子PTC热敏电阻的存贮期多长？）

A.原理图

RS485防雷保护设计图

以上为RS485总线的两级防护原理图。当雷击发生时，感应过电压通过传输线由左端引入，G1~G3组成的GDT做一级防护，此时过电压被大大削弱到数百伏左右，整个回路由于GDT的导通呈现较大的电流，导致PPTC立刻动作，将整个回路的电流限制在允许的范围以内；TVS1~TVS2做为二次限压，使到后端电路的电压被箝制在8V左右，从而实现对后端电路的保护。

B.保护等级

可通过IEC61000-4-5,4级标准:

1.2/50us 4KV

10/700us 6KV

8/20us 2KA

C.器件选择

GDT: ××××

PPTC: ××××

TVS: ××××

D.器件选型说明

气体放电管GDT: 直流击穿电压大于线路中的正常工作电压，放电管允许的通过电流超过或等于设计通过的最大电流即可。（推荐阅读：是否可以申请免费样品）

自恢复保险丝PPTC：PPTC的最大额定工作电压应大于电路正常最大工作电压。Ih保持电流应大于最大工作电流，It动作电流应小于线路的最大可承受电流。

瞬态抑制二极管TVS：通用信号传输线上TVS的击穿电压VBR应高于信号线上传输的信号电压,在此前提下, VBR应尽可能选得低一些,较低的VBR可使后端通信芯片得到可靠保护,并且具有较大的通流容量。

四、各种器件的选择依据

GDT的选择首先考虑其耐压耐流能力。TVS选择根据芯片的工作电压与耐压决定，一般略高于芯片最高工作电压。

保险丝可选择限流效果最好的PPTC，即：可恢复保险丝，可采用出厂阻值1.35~6.5欧姆左右，不动作电流为100~200mA的可恢复保险丝，PPTC由于其特殊的工艺，决定其在回路流过正常的工作电流时，其呈现很低的阻值，可以视为一颗导线。

当回路流过的电流达到正常工作电流的2倍会以上时，其内部集聚的热量导致阻值将迅速跳变呈现数十K欧姆或更大的阻值，进而限制了整个回路的电流在一个极其小的范围内，从而实现了对负载的有效保护，当断开电源，PPTC的因为过流而产生热量散发后，又会在大约1分钟左右自动恢复到出厂的低阻值。（推荐阅读：LED行业前景分析，保险丝行业伴随增长趋势）

五、过压防护标准的依据

IEC61000-4-5，ITU-TK20/K21及国标GB9043均有关于雷击浪涌抗扰度测试标准。其通信线路的最高测试标准为10/700us,4KV。

关键字：PTC RS485 通讯端口防雷保护引用地址：PTC在RS485通讯端口中的防雷保护方案

上一篇：RS232和485通信的波形分析
下一篇：RS485接口一体化超声波测距模块

推荐阅读最新更新时间：2024-05-03 00:13

RS485 与RS232的比较

答：由于RS-232-C接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。（4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。针对RS-232-C的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一，它具有以下特点： 1. RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6） V

[嵌入式]

RS485集线器在安防方面的应用

RS485集线器又称RS-485总线分割集中器，RS-485HUB。是为了解决复杂电磁场环境下RS-485总线大系统中星型布线而专业设计。RS485集线器采用双向透明传输，RS485集线器它能够把一路RS-485或一路RS-232总线分割为多路RS-485总线，或者把多路RS-485信号汇集到一路RS-485或一路RS-232总线上来。并且每个端口都独立具有光隔、短路、开路保护功能。在系统发生故障的时候，内置的控制器能够及时的切断有故障的端口。使RS485集线器保证每一端口都起到独立工作，达到互不干扰的效果。每个端口可同时连接多个接点，可延长1200米RS-485信号。是改变RS-485总线布线中单一结构的最好选择。产品特性： 1

[嵌入式]

美国空军采用PTC服务零件管理

PTC近日宣布，美国空军(USAF)采用PTC服务零件管理(Service Part Management, SPM)的软件即服务(SaaS)解决方案，不仅能够促进供应链整体规画，并提升世界各地空军支持中心的武器系统。 PTC SPM SaaS为Servigistics服务生命周期管理解决方案套组的其中一项解决方案。那就请您跟随eeworld存储技术小编的脚步，来详细的了解下美国空军采用PTC服务零件管理。 PTC总裁兼执行长Jim Heppelmann表示，美国空军拥有庞大及复杂的供应链，该公司很荣幸能够有这样的技术，协助美国空军现代化这个备受尊崇的物流基础架构。美国空军以管理全球复杂的供应链著称，其中包括超过5千架飞

[手机便携]

RS485集线器的故障检测

　　1.RS485集线器使用一对非平衡差分信号，这意味着网络中的每一个设备都必须通过一个信号回路连接到地，以最小化数据线上的噪声。数据传输介质由一对双绞线组成，在噪声较大的环境中应加上屏蔽层。　　2. 在绝大多数的RS485集线器网络中，终端节点所引起的问题比它能解决的要多。为了检查哪一个节点停止了工作，需要切断每一个节点的电源并将其从网络中断开。使用欧姆表测量接收端A与B或+与-之间的电阻值。故障节点的读数通常小于200欧姆，而非故障节点的读数将会比4,000欧姆大得多。　　3. 哪一根线是A、哪一根线是B一直都不是很清楚。不同的制造商采用不同的标签规定，即使B线应该永远是在空闲状态下电压更高的那一根。因此，A线相当于-，B线

[嵌入式]

RS232，RS422，RS485之间的区别？

RS232，RS422，RS485都为串口标准，串口也叫做串行接口，也称串行通信接口，按电气标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485、USB等。 RS-232-C、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，不涉及接插件、电缆或协议。USB是近几年发展起来的新型接口标准，主要应用于高速数据传输领域。 RS-232-C RS-232-C是美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。RS-232-C总线标准设有 25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。在

[嵌入式]

PLC、RS485、变频器通讯接线图详解

plc与变频器两者是一种包含与被包含的关系，PLC与变频器都可以完成一些特定的指令，用来控制电机马达，PLC是一种程序输入执行硬件，变频器则是其中之一。但是PLC的涵盖范围又比变频器大，还可以用来控制更多的东西，应用领域更广，性能更强大，当然PLC的控制精度也更大。变频器无法进行编程，改变电源的频率、电压等参数，它的输出频率可以设为固定值，也可以由PLC动态控制。 plc是可以编程序的，用来控制电气元件或完成功能、通信等任务。 PLC与变频器之间通信需要遵循通用的串行接口协议（USS），按照串行总线的主从通信原理来确定访问的方法。总线上可以连接一个主站和最多31个从站，主站根据通信报文中的地址字符来选择要传输数据的从站，在主

[嵌入式]

PLC、<font color='red'>RS485</font>、变频器<font color='red'>通讯</font>接线图详解

PTC与微软合力打造工业物联网与数字化解决方案

PTC公司近日宣布与微软达成合作，将把ThingWorx®工业创新平台部署到微软Azure云平台上，以充分发挥双方的技术能力，实现优势互补，共同把握工业领域及制造业客户的业务机遇。结合双方技术与专长，PTC与微软将打造一款强大的工业物联网与数字化产品生命周期管理解决方案。该解决方案的核心在于将微软Azure IoT和ThingWorx工业创新平台结合起来，让客户通过物联网连接、丰富的应用场景、业务系统编配和利用混合现实技术的突破性用户互动来革新其产品和运营。另外，PTC的一整套解决方案组合——包括用于设计、制造和服务的Creo®和Windchill®——以及微软HoloLens混合现实头戴设备将进一步拓展服务范围。

[网络通信]

意法半导体的RS-485收发器兼备传输稳定性与速度，适用于工业自动化、智能建筑和机器人

意法半导体的RS-485收发器兼备传输稳定性与速度，适用于工业自动化、智能建筑和机器人 2024 年 4 月 23 日，中国– 意法半导体推出了ST4E1240 RS-485 收发器芯片。新产品具有40Mbit/s的传输速度和PROFIBUS兼容输出，以及瞬变和热插拔保护功能。 ST4E1240 是意法半导体新系列收发器芯片的首款产品，为现代高性能工业应用提供强大而可靠的 RS-485信号传输解决方案。新收发器支持的数据速率远高于原有的RS-485 标准，可以延长电缆长度实现多点连接，总线上的收发器数量可以超过 64个。新产品的典型用途包括可编程逻辑控制器(PLC)、机器人、电信基础设施、智能建筑控制、伺服驱动

[机器人]

热门资源推荐
热门放大器推荐

小广播

热门活动

换一批

■2024 瑞萨电子MCU/MPU工业技术研讨会——深圳、上海站，火热报名中

■罗姆有奖直播 | 重点解析双极型晶体管的实用选型方法和使用方法

■STM32N6终于要发布了，ST首款带有NPU的MCU到底怎么样，欢迎小伙们来STM32全球线上峰会寻找答案！

■免费下载 | 安森美电动汽车充电白皮书，看碳化硅如何缓解“里程焦虑”！