RS485接口電路抗雷擊電路的設(shè)計(jì)是確保通信線路在雷電環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。以下是從多個(gè)方面進(jìn)行的詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明：

一、設(shè)計(jì)原則與目標(biāo)

• 設(shè)計(jì)原則：以EMC（電磁兼容性）原理為基礎(chǔ)，進(jìn)行抑制干擾和抗敏感度的設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)層次解決EMC問(wèn)題。

• 設(shè)計(jì)目標(biāo)：達(dá)到IEC61000-4-5或GB17626.5等標(biāo)準(zhǔn)，確保電路能夠承受共模6KV、差模2KV的防雷測(cè)試要求。

二、電路濾波設(shè)計(jì)

• 共模電感：

• 作用：衰減共模干擾，對(duì)單板內(nèi)部的干擾以及外部的干擾都能抑制，提高產(chǎn)品的抗干擾能力，減小通過(guò)信號(hào)線對(duì)外的輻射。

• 阻抗選擇：范圍為120Ω/100MHz~2200Ω/100MHz，典型值選取1000Ω/100MHz。

• 濾波電容：

• 作用：給干擾提供低阻抗的回流路徑，有效減小對(duì)外的共模電流，同時(shí)對(duì)外界干擾進(jìn)行濾波。

• 電容容值：選取范圍為22PF~1000pF，典型值選取100pF。若信號(hào)線對(duì)金屬外殼有絕緣耐壓要求，差分線對(duì)地的兩個(gè)濾波電容需要考慮耐壓。當(dāng)電路上有多個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，要考慮降低或去掉濾波電容的值。

三、電路防雷設(shè)計(jì)

• 第一級(jí)防護(hù)電路：

• 器件：三端氣體放電管（GDT）。

• 作用：抑制線路上的共模以及差模浪涌干擾，防止干擾通過(guò)信號(hào)線影響下一級(jí)電路。

• 參數(shù)：標(biāo)稱(chēng)電壓VBRW要求大于13V，峰值電流IPP要求大于等于143A，峰值功率WPP要求大于等于1859W。

• 第二級(jí)防護(hù)電路：

• 器件：熱敏電阻（PTC）。

• 作用：與氣體放電管配合，進(jìn)行分壓，確保大部分能量通過(guò)氣體放電管泄放。

• 參數(shù)：典型取值為10Ω/2W。

• 第三級(jí)防護(hù)電路：

• 器件：半導(dǎo)體放電管（TSS管）。

• 作用：進(jìn)一步抑制浪涌電流，保護(hù)電路。

• 參數(shù)：標(biāo)稱(chēng)電壓VBRW要求大于8V，峰值電流IPP要求大于等于143A，峰值功率WPP要求大于等于1144W。

四、其他設(shè)計(jì)要點(diǎn)

• 跨接電容：

• 作用：連接接口地和數(shù)字地，提高電路的抗干擾能力。

• 典型取值：1000pF，可根據(jù)測(cè)試情況進(jìn)行調(diào)整。

• 分地處理：

• 當(dāng)接口與單板存在相容性較差或不相容的電路時(shí)，需要在接口與單板之間進(jìn)行“分地”處理，即根據(jù)不同的端口電壓、電平信號(hào)和傳輸速率來(lái)分別設(shè)置地線。這可以防止不相容電路的回流信號(hào)的疊加，防止公共地線阻抗耦合。

• PCB設(shè)計(jì)：

• 防護(hù)器件及濾波器件要靠近接口位置處擺放，且要求擺放緊湊整齊。

• 按照先防護(hù)后濾波的規(guī)則進(jìn)行布局，走線時(shí)要盡量避免走線曲折的情況。

• 接口及接口濾波防護(hù)電路周邊不能走線且不能放置高速或敏感的器件。

五、接地保護(hù)

• 確保RS485通信設(shè)備的接地良好，可以減少雷擊對(duì)設(shè)備的沖擊。通過(guò)合理布局接地體系結(jié)構(gòu)，將RS485通信設(shè)備與大地形成低阻抗路徑，使雷擊電流能夠快速排泄到大地上，減少對(duì)設(shè)備的影響。

六、避雷器與浪涌保護(hù)器

• 在RS485通信線路進(jìn)入建筑物的外殼處或通信線路的輸入和輸出端安裝避雷器或浪涌保護(hù)器，以進(jìn)一步降低雷擊和浪涌電流對(duì)通信線路的沖擊。

綜上所述，RS485接口電路抗雷擊電路的設(shè)計(jì)需要從多個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮，包括電路濾波設(shè)計(jì)、電路防雷設(shè)計(jì)、跨接電容的選擇、分地處理、PCB設(shè)計(jì)以及接地保護(hù)等。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和布局，可以確保RS485通信線路在雷電環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。