工业现场总线网络保护人物如何应对故障影响
在工业RS-485网络中，总线电缆通常与工业直流（DC）电源共享一根导管。然而，由于错误的接线或电缆剧烈弯曲导致的绝缘损坏，有可能会引起数据与电源导体间的短路。在这些情况下，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。
为了保护总线数据免受更高过电压瞬变（如雷击）的影响，还需要具有特定开关特性的瞬态抑制器（TVS）。本文讨论了结合使用过压保护收发器和TVS组合，它们能够有效地防止RS-485数据线受到静电、瞬态脉冲干扰和电涌瞬变等影响，尤其是在24V额定工业DC总线中，可以承受高达36V的偏移。
具备过压保护功能的RS-485收发器，如图1所示，能够承受±60V的AC和DC超出限制。它产生120V显著差分電壓，这远超过EIA-485规定下的±80V极限条件。在禁用状态时，只有输出晶体管提供足够击穿能力，因此很容易抵抗如此强大的力量，但这通常在不恰当时间发生，比如在数据传输过程中。此时，将启用其中一个驱动器，以便远程接收器进行检测。
双折返限流方案
为了防止驱动器遭受严重损害，我们需要一种巧妙的限流方式，使得驱动器能在任何情况下传输数据并在发生故障时限制其流量。配备故障恢复功能的收发器拥有带双折返当前限制级别的一种驱动技术，这通常提供比RS-485标准规定更宽共模范围。
图2显示了接受故障恢复功能的一种驱动技术工作原理。这允许该设备在40V（±20V）共模范围内稳定运行，同时确保即使是最极端的情况下也不会超过RS-485规范。如果出现严重短路问题，该设备还将提供热断开机制，即芯片温度升至某阈值后自动禁用驱动，并且功耗降至零；待芯片温度降低约15°C后再重新启动。如果问题仍然存在，则循环进行热断开/重新启动操作直到问题解决。接收侧始终保持可用的状态，无论是否启用或关闭IC，都处于活动状态。
内部ESD保护
通过控制硅整流元件实现内部ESD保护。当外部施加超过触发阈值之外部势力时，它们开始导通。但由于输出晶体管具有较高击穿能力，其触发阈值设为±70V，以避免误触及正常操作期间。这一设计使得多种TVS可以被使用，因为它们具有低钳位水平而不会触发SCR。
然而，对于直接面对36伏直流环境中的应用来说，我们仍需考虑使用适当工作点的大型电视墙以支持这一需求，并且要求反向击穿峰值小于40伏以保证安全性。
最后，最终设计应该包括每条单独信号路径上的两个独立电视墙来确保完全覆盖所有可能性，而不是仅依赖单个电视墙来处理来自两条信号路径上的负向突刺事件。
随着频率增加，我们发现EDS和EFT脉冲前半部分只持续几纳秒长，这些脉冲覆盖30Hz到300MHz频段。而我们正试图构建一个RF设计，与去耦和低感性返回路径相关联。
因此，在我们的GND平面上没有孔或切口，是必不可少的一个真实铜平面；这确保了低感性返回路径。此外，我们要注意的是，不同频率信号遵循不同的物理规则——他们追求的是最小化感性，而非阻抗。这种多层板布局对于我们来说是一个关键因素，其中顶层用于走行信号，其次是第二层为GND第三层为供给，然后底层用于控制信号，如DE及其RE激活信号。
最后，我们将选择靠近连接板边缘放置电视墙，以减少突刺穿透材料的问题，同时我们还希望走行从板边缘进入接受者之前先经过电视墙，从而简化我们的走行布局并减少我们的成本预算。
虽然这个解决方案看起来比较简单，但它实际上代表了一项全面的工程技巧，让我们能够利用现有的硬件组件构建一个既经济又可靠的人工智能系统，为广泛行业服务。这就是为什么瑞萨电子公司以及其他类似公司成为全球领导者的原因，他们不断创新并推出新的产品以满足市场需求。我期待听到您对我提出的建议有什么想法！
