人物如何保护工业RS-485网络免受故障影响以适应can总线在汽车上的应用
在汽车工业中，can总线的应用对于确保RS-485网络的稳定性至关重要。作为一名专业工程师，我将分享如何保护这种网络免受故障影响，以适应can总线在汽车上的应用。
首先，需要注意的是RS-485网络的总线电缆通常与工业直流（DC）电源共用同一根导管。如果出现了电缆接线错误或者由于剧烈弯曲导致绝缘损坏，这可能会引起数据与电源导体间短路。在这些情况下，保持运行是必要的，因此我们需要过压保护收发器，其总线端子必须具备高于最大可能DC电源电压的高DC与交流（AC）隔离电压。此外，要保护总线数据线免受更高过电压瞬变（例如雷击）的影响，我们还需要具有特定开关特性的瞬态电压抑制器（TVS）。
本文将讨论如何通过结合过压保护收发器和TVS来保护RS-485数据线免受静電、瞬态脉冲干扰和电涌瞬变等影响。在工业DC总线中，即使有24V额定电压，我们也可以承受高达36V的电压偏移。
具备过载保护功能的RS-485收发器，如图1所示，可以承受±60V AC和DC过载。这意味着可以产生120V显著差分電壓，而根据EIA-485标准，在极端情况下甚至可达到±80V。不过，通常这样的过载情况会在不恰当的时候发生，比如在数据传输过程中。在这种情况下，将启用其中一个驱动器，将足够的電流延伸到远程接收器进行检测。
为了防止对驱动器造成严重损害，还需要一种巧妙的限流方案，使得驱动器能够在任何时候都能传输数据，并且在发生故障时限制其電流。这样设计的一个例子是带双折返限流功能的一种驱动级，它提供比RS-485规范规定更宽范围内共模工作能力，如图2所示。在整个40V共模范围内工作时，该限流方案保证了驱动者永不折回并且功耗最小化。
此外，如果发生严重短路的情况，那么收发器还提供热断开功能，即芯片温度升高等级时禁用驱动者。这就将功耗降至零并使芯片冷却。当芯片温度降低约15°C后，系统会自动重新启用。如果故障仍然存在，则会持续执行热断开/重新启动循环，一直到问题解决。然而，无论驱动者是否已被禁用或IC掉電，都始终处于活动状态中的故障保护机制。
为了进一步增强ESD防护能力，可使用内部ESD防护机构如可控硅整流设备（SCR）。这些设备具有快速恢复而非齐纳特性，当外部電壓超过触发阈值后开始导通。而触发阈值设置为远超操作极限之上，便可以使用多种类型电视墙设备，这些设备即便其钳位点仍低于触发阈值，也不会误触激活内部SCR。
最后，对于真正实现完善有效电子噪声屏蔽以及减少对信号完整性的干扰，我们应该确保GND和VCC参考平面无孔洞铜平面布局；走行信号走向顶层；底层为路由控制信号；尽量靠近板连接放置电视墙；设计走行使当前通过电视墙之前容易进入电视墙。此外，不要忘记去耦处理以避免频率随之增加而形成LC槽路，从而产生显著EMI效应，并至少使用两个接地穿孔以最小化穿孔感抗。
