人物如何保护工业RS-485网络免受故障影响尤其是can总线的稳定性问题
在工业场景中，如何确保RS-485网络的稳定性和安全性？特别是在使用can总线时，如何保护数据线免受过电压、静电、瞬态脉冲干扰（EFT）和电涌瞬变的影响？
为了应对这些问题，我们需要结合使用具有过压保护（OVP）的RS-485收发器和特定的瞬态电压抑制器（TVS）。这些组合方案可以有效地防止数据线受到故障影响，从而保证系统的连续运行。
首先，让我们来看看RS-485收发器。如图1所示，这些收发器能够承受高达±60V的AC和DC过电压。它们通过产生一个120V的差分电压来实现这一点，而根据EIA-485标准，这个差分电压甚至可以达到±80V。在发生故障时，将启用其中一个总线驱动器，以便远程接收器进行检测。
为了防止驱动器因短路而损坏，我们需要一种限流方案，使得驱动者能够在任何情况下都能传输数据，并在发生故障时限制其电流。这类似于双折返限流，如图2所示，它工作在±20V宽共模范围内，确保了即使在共模或过压范围的极端情况下，也不会超过RS-485规范。
此外，如果发生严重短路的情况，收发器还提供热关断功能，即当芯片温度过高时禁用驱动者。这有助于减少功耗并使芯片冷却。如果故障仍然存在，则将重复执行热关断/重新启用的循环，直至故障清除。
除了内部ESD保护措施，如可控硅整流器（SCR），我们还需要外部TVS设备以提供额外的保护。许多TVS设备可以防护三种主要类型的过电压瞬变：ESD、EFT和electric surge。但是，要承受36V直流环境，我们必须选择具有相近工作电壓且反向击穿電壓超过40V的TVS。
例如，如图4所示的一种设计，其内部由四个当前控制二极管和一个典型反向击穿電壓为45V中心回弹二极管构成。此类TVS具有高击穿電壓350mW功率吸收能力，但占板面积仅为2mmx1mm。端子1和3连接至数据线，而端子2、4与5接地。
重要的是要注意，在使用单个电视设置非对称钳位的情况下，只有一根导线显示了测试脉冲导致瞬态流量路径。在这种情况下，对称钳位特性的获得可能会受到限制，因为它不允许正负共模变化较小的情形。此外，由于结温低，因此只需少量占据空间但性能强大的电视设置就足够了，以支持高速通信速度，同时保持信号完整性。
最后，不同应用程序可能要求不同的解决方案，因此设计师应该考虑到具体应用需求，以及GND/VCC参考平面是否被破坏，以及走线布局是否优化以最小化返回路径中的耦合以及通道中的波纹效应等因素。在实际操作中，还应考虑多层板设计，以避免信号遵循的是阻抗最小而不是耦合作用最小之路，并尽量靠近板边缘放置电视设定，以防止突变穿透铜版，并确保走行布局使得先经过电视设定再到达接收者的信号从而最大程度上降低风险。
