RS485（RS232、RS422）資料總線雷擊、過壓保護方法

1、RS485 總線的應用領域

l工業控制，DCS，資料采集系統

l高速公路收費系統

l過程控制及制造

l電力系統采集與控制系統

l遠端終端互連

2、雷擊過壓防護的必要性

由于RS485總線實行長距離傳輸(1200米以上)，而且其傳輸線通常暴露于戶外，是以極易因為雷擊等原因引入過電壓。而RS485收發器工作電壓較低（5V左右），其本身耐壓非常低（-7~+12V），一旦過壓引入，就會擊穿損壞晶片。還有強烈的浪湧能量出現時，甚至可以看到收發器爆裂，線路闆焦糊的現象。

1、RS485 總線的應用領域

l工業控制，DCS，資料采集系統

l高速公路收費系統

l過程控制及制造

l電力系統采集與控制系統

l遠端終端互連

2、雷擊過壓防護的必要性

由于RS485總線實行長距離傳輸(1200米以上)，而且其傳輸線通常暴露于戶外，是以極易因為雷擊等原因引入過電壓。而RS485收發器工作電壓較低（5V左右），其本身耐壓非常低（-7~+12V），一旦過壓引入，就會擊穿損壞晶片。還有強烈的浪湧能量出現時，甚至可以看到收發器爆裂，線路闆焦糊的現象。

3、防護方法及原理圖

以上為RS485總線的兩級防護電路圖。當雷擊發生時，感應過電壓由兩端引入，G2與G3進行共模防護，G1進行差模防護，此時過電壓被大大削弱到約500V左右，在經過電阻R1、R2限浪，TVS1/2二次限壓後，到收發器的電壓被箝制在6.8V左右，進而實作對收器的保護。

4、方案選擇與對比

G1/G2/G3

R1/R2

TVS1/TVS2

比較

方案一(插件)

YS-301

K250-120U

P6KE6.8CA

體積小/防護中/成本低

方案二(貼片)

SPMB301

10Ω/1W(SMD)

SMBJ6.0CA

體積小/防護中/成本低

方案三(插件)

3RM090/2RM090

K250-120U

P6KE6.8CA

體積大/防護高/成本高

方案四(貼片)

SPC301

10Ω/1W(SMD)

SMBJ6.0CA

體積小/防護中/成本低

5、知識問答

問：各種器件的選擇依據是什麼？

G1G2G3的選擇首先考慮其耐壓耐流的能力。如YS-301能承受10/700μS， 4KV雷擊測試；90V陶瓷放電管（3RM090L-8）可承受10/700μS, 8KV雷擊測試；R1R2可選擇限流效果最好的高成PPTC，他既可以是一個限流電阻，也可以當一個保險絲使用。當然這裡也可以選擇線繞電阻，經過實際測試，該方案中的線繞電阻選擇為10Ω/1W,價格低廉，效果不錯；PTC則可以采用10Ω左右，100~200MA，耐壓250V以上的自恢複保險絲。TVS1/2選擇根據晶片的工作電壓與耐壓決定，一般略高于晶片最高工作電壓，可以6.8V-10V之間選擇。

問：過壓防護标準的依據是什麼？

IEC6100-4-5，ITU-T K20/K21及國标GB9043均有關于雷擊浪湧抗擾度測試标準。其通信線路的最高測試标準為10/700μS,4KV。10/700μS為通信線路中感應出的雷電壓波形，表示從零值上升至峰為時間為10ms , 下降至峰值的一半為700μS。

問：雷擊過壓防護的接地要求？

雷擊浪湧防護除了需要選擇優質的防護器件，進行良好的電路闆設計，接地也是其最重要的要求。一般防雷地都必要可靠的連接配接至大地，且接地電阻不能超過10歐，可靠的接地可以大大提高防護效果，而不良的接地也會大大削弱防護效果。

問：為了降低成本及體積，可不可以隻采用一級防護？

不好，能承受大能量雷擊的器件不可能一次将雷擊電壓鉗制到晶片可以承受的水準，TVS雖然可以将雷擊電壓一次鉗制到晶片可在承受的水準，但是不能承受大的雷擊能量，是以必須兩級防護。

問：RS232，RS422的防護與RS485有何差別？

防護方法完全相同。隻是根據其工作電壓的不同，精細保護器件TVS的電壓參數應選擇不同。如RS232最大工作電壓為15V，則TVS選擇為P6KE18CA或貼片SMBJ15CA，RS422最大工作電壓為12V，則TVS選擇為P6KE15CA或貼片SMBJ12CA。