人物如何利用三种常见现场总线技术保护工业RS-485网络免受故障影响
在工业现场，RS-485网络是连接设备和传感器的关键。然而，这些网络容易受到故障的影响，如电缆接线错误、电缆弯曲导致绝缘损坏等。这些问题可能会引起数据与电源之间的短路。在这种情况下，过压保护收发器可以帮助保持系统运行，但它们需要具备高于最大可能DC电源电压的高DC与交流隔离。
此外，要保护RS-485数据线免受更高过电压瞬变（如雷击）的影响，还需要使用具有特定开关特性的瞬态电压抑制器（TVS）。这类组合能够保护数据线免受静电、瞬态脉冲干扰以及电涌瞬变的影响，尤其是在工业DC总线中，其24V额定能承受高达36V的偏移。
瑞萨电子提供了一系列具备过压保护功能的收发器，如图1所示，这些收发器能够承受±60V的AC和DC过载。在发生故障时，它们可以通过限流方案来限制输出功率，并在必要时进行热关断，以防止驱动器损坏。
为了进一步增强系统安全性，可以将双折返限流技术应用到驱动级上。这一技术在±20V宽共模范围内工作，并且提供了两次折返点，即63mA和13mA，以确保即使在极端条件下也不会超过RS-485规范。此外，当芯片温度升高时，它们还提供热关断功能以避免烧毁硬件。
除了内部ESD保护措施之外，还可以使用可控硅整流器（SCR）来实现这一目的。当外部电压超过触发阈值时，它们开始导通。触发阈值设置得远超操作极限，可以使用多种TVS设备，而不担心误触放大。
瑞萨电子还推出了具有高DC隔离度且工作于40V以上直流环境下的TVS产品，如图4所示。这类电视抑制元件具有350mW功耗能力，但占据仅2mmx1mm面积。它们对称钳位特性保证了对所有类型输入信号的一致响应，无论是正向还是负向脉冲，都能均匀地吸收突变，从而减少了对信号完整性的影响。
设计良好的工程师应该注意，将TVS放置尽量靠近板边缘，并将其走线布局设计为先进入TVS再到达收发器，以便最小化未经处理的情报入侵。此外，他们应该确保GND和VCC参考平面无孔或切口，为低频返回路径创造一个稳定的环境，同时对于高速信号采用多层板布局以降低耦合效应。此外，在走线设计中使用小型尖锐角度连接，以及适当去耦容量并利用并联配置，可进一步优化系统性能。但是，如果没有恰当地考虑LC槽路的问题，EMI问题可能会出现，因此至少要有两个接地孔来最小化这些问题。而经过详细分析，我们发现现代OVP收发器与Semtech TVS结合起来，不仅降低成本和空间需求，而且缩短了开发时间，为各种应用提供了灵活性解决方案。
