您的RS-485收發(fā)器能夠應(yīng)對高電壓浪涌事件?
發(fā)布時(shí)間:2020-06-10 來源:Kaitlyn Mazzarella 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】RS-485收發(fā)器設(shè)計(jì)旨在應(yīng)對惡劣的工作環(huán)境。除了能夠適應(yīng)嘈雜的工廠環(huán)境外,RS-485收發(fā)器還可以在戶外環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行,抵御雷擊等導(dǎo)致的電壓浪涌對通信的干擾。
那么,您如何確信您的RS-485收發(fā)器能夠應(yīng)對高電壓浪涌事件?
為幫助工程師確定系統(tǒng)的浪涌保護(hù)等級,國際電工委員會(huì)設(shè)立了IEC 61000-4-5浪涌標(biāo)準(zhǔn)。IEC 61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)對戶外通信應(yīng)用至關(guān)重要,如遠(yuǎn)端射頻單元、空調(diào)單元和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)監(jiān)控?cái)z像頭。
為確保您的系統(tǒng)能夠應(yīng)對各種突發(fā)的自然狀況,您需要認(rèn)真了解這一標(biāo)準(zhǔn)。本文重點(diǎn)介紹了防止系統(tǒng)免遭戶外浪涌因素影響的多種保護(hù)方法,同時(shí)還說明了如何優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)節(jié)省空間、減少組件的效果。
在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)浪涌保護(hù)
觀看視頻“RS-485通信的集成浪涌保護(hù)”,了解TI RS-485收發(fā)器如何幫助設(shè)計(jì)人員在惡劣環(huán)境中運(yùn)行,同時(shí)消除外部系統(tǒng)保護(hù)組件。
什么是IEC 61000-4-5浪涌抗擾度標(biāo)準(zhǔn)?
IEC 61000-4-5浪涌標(biāo)準(zhǔn)是RS-485收發(fā)器必須通過的一項(xiàng)嚴(yán)苛測試;測試會(huì)模擬一次雷擊或工業(yè)浪涌。圖1對比了RS-485收發(fā)器需要執(zhí)行的三種常規(guī)測試。相比4kV的電快速瞬變脈沖群(EFT)(紫線)和10kV的靜電釋放(ESD)(藍(lán)線)測試,0.5kV的浪涌(紅線)的持續(xù)時(shí)間更長、能量更高(原因是電源阻抗較低)。
圖1:與EFT和ESD測試對比的浪涌測試
對受到戶外因素影響的系統(tǒng)來說,浪涌抗擾是一種常見的強(qiáng)制性要求。IEC浪涌測試模擬電流涌入收發(fā)器,并且有不同的IEC標(biāo)準(zhǔn)分類等級(詳見表1)。系統(tǒng)級設(shè)計(jì)通常需滿足二級(1kV測試)或三級(2kV測試)要求。
表1:IEC 61000-4-5浪涌類別
保護(hù)系統(tǒng)免受浪涌事件影響的方法有以下兩種:(1)復(fù)雜的離散式解決方案:使用RS-485收發(fā)器和一些外部保護(hù)組件,或(2)使用集成了浪涌保護(hù)功能的RS-485收發(fā)器。我們先看離散式方案的要求,然后再看TI最新的RS-485收發(fā)器——THVD1429(以及低速版THVD1419)如何簡化解決方案。
離散式浪涌保護(hù)
瞬態(tài)電壓抑制(TVS)二極管、互補(bǔ)金屬氧化物壓敏電阻(MOV)和氣體放電管等保護(hù)裝置常裝在收發(fā)器外部,目的是限制電壓、吸收浪涌電流。圖2所示為采用標(biāo)準(zhǔn)SN65HVD3082ERS-485收發(fā)器的RS-485 IEC ESD、EFT和浪涌保護(hù)參考設(shè)計(jì),以及提供浪涌保護(hù)的其它外部組件。
圖2:采用離散式解決方案保護(hù)RS-485收發(fā)器,最多需要7個(gè)額外組件
采用這種方案,頭號(hào)難題就是使用額外組件進(jìn)行設(shè)計(jì)。第二個(gè)難題是,滿足浪涌標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)裝置很少——因此,組件的選擇勢必困難重重,而且價(jià)格昂貴。
通過使用MOV(圖中第6、7)將電流導(dǎo)至地面,圖2的設(shè)置就能實(shí)現(xiàn)浪涌保護(hù)。瞬態(tài)阻斷單元(TBU)(圖中第4、5)可限制電流進(jìn)入收發(fā)器。通過前面兩個(gè)階段的電流,還會(huì)受到TVS二極管(圖中第3)、限流電阻(R)(圖中第1、2)的進(jìn)一步限制。圖2所示的這4級保護(hù),需要在電路板上安裝共計(jì)7個(gè)額外組件。這會(huì)帶來更多麻煩,如設(shè)計(jì)和組件選擇的復(fù)雜度更高、所需的電路板空間更大、材料清單上的組件更多。
集成浪涌保護(hù)功能,降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度
相比復(fù)雜、昂貴、占空間的設(shè)計(jì)以及多種外部保護(hù)組件,THVD1429可助您簡化系統(tǒng)。THVD1429是一款強(qiáng)大的RS-485收發(fā)器,集成了TVS保護(hù),能承受2.5kV的浪涌。這款收發(fā)器無需外部保護(hù)組件,滿足IEC 61000-4-5的三級(2kV)標(biāo)準(zhǔn)。
圖3中所示的RS-485收發(fā)器的系統(tǒng)級設(shè)計(jì),不同于圖2的離散式方案,這里采用的是集成式解決方案。這套解決方案不但省去了幾個(gè)外部保護(hù)組件,而且THVD1429符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8引腳小型集成電路(SOIC-8)封裝還能快速、便捷地評估和升級當(dāng)前的收發(fā)器。
圖3:采用THVD1429或THVD1419的集成解決方案(2.5kV浪涌保護(hù))
除2.5kV的集成浪涌保護(hù)外,RS-485收發(fā)器系列還有多款其他常見類型的保護(hù)器,包括8kV的接觸放電ESD(IEC 61000-4-2)、4kV的EFT(IEC 61000-4-4)和16kV的人體模型ESD。這些收發(fā)器的片上保護(hù)功能大幅提升了設(shè)備和終端裝置的穩(wěn)定性。所以,無論您的目標(biāo)是簡化設(shè)計(jì)、還是節(jié)省時(shí)間、節(jié)約電路板空間,亦或是減少材料、提升浪涌保護(hù)評級,THVD1429 RS-485接收器系列都能讓您的設(shè)計(jì)完美應(yīng)對戶外挑戰(zhàn)。
其他資源
● 如需瀏覽THVD1429在多種數(shù)據(jù)速率和距離下的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和抖動(dòng)測量結(jié)果,請參閱應(yīng)用說明:“RS-485收發(fā)器的信號(hào)完整性與數(shù)據(jù)速率和電纜長度。”
● 如需了解EFT等其他類型的保護(hù)裝置,請參閱德州儀器在線支持社區(qū)博客系列:“什么是EFT?”
● 使用TI的“RS-485半雙工評估模塊用戶指南”評估THVD1429或其他TI RS-485收發(fā)器。
推薦閱讀:
特別推薦
- 克服碳化硅制造挑戰(zhàn),助力未來電力電子應(yīng)用
- 了解交流電壓的產(chǎn)生
- 單結(jié)晶體管符號(hào)和結(jié)構(gòu)
- 英飛凌推出用于汽車應(yīng)用識(shí)別和認(rèn)證的新型指紋傳感器IC
- Vishay推出負(fù)載電壓達(dá)100 V的業(yè)內(nèi)先進(jìn)的1 Form A固態(tài)繼電器
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車載PoC電感器LQW32FT_8H系列
技術(shù)文章更多>>
- “扒開”超級電容的“外衣”,看看超級電容“超級”在哪兒
- DigiKey 誠邀各位參會(huì)者蒞臨SPS 2024?展會(huì)參觀交流,體驗(yàn)最新自動(dòng)化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國電子展高端元器件展區(qū)
- 高性能碳化硅隔離柵極驅(qū)動(dòng)器如何選型,一文告訴您
- 貿(mào)澤電子新品推薦:2024年第三季度推出將近7000個(gè)新物料
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
濾波電感
濾波器
路由器設(shè)置
鋁電解電容
鋁殼電阻
邏輯IC
馬達(dá)控制
麥克風(fēng)
脈沖變壓器
鉚接設(shè)備
夢想電子
模擬鎖相環(huán)
耐壓測試儀
逆變器
逆導(dǎo)可控硅
鎳鎘電池
鎳氫電池
紐扣電池
歐勝
耦合技術(shù)
排電阻
排母連接器
排針連接器
片狀電感
偏光片
偏轉(zhuǎn)線圈
頻率測量儀
頻率器件
頻譜測試儀
平板電腦