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人物如何保护工业RS-485网络免受故障影响尤其是在Interbus现场总线环境下的应用

在工业现场,Interbus总线是连接设备和控制系统的关键组件。然而,这种网络可能会遇到RS-485数据线受到过电压瞬变影响的问题。为了确保稳定运行,保护收发器与特定的开关特性瞬态电压抑制器(TVS)的结合至关重要。

在讨论过压保护收发器和TVS时,我们需要考虑静电(ESD)、瞬态脉冲干扰(EFT)以及电涌瞬变的影响。在24V额定电压下,能够承受高达36V的电压偏移,这要求使用具备高DC隔离度的TVS。

图1所示的收发器可以承受±60V AC/DC过电压,其输出晶体管具有高击穿电压。此外,它们也能在数据传输过程中通过限流方案来防止驱动器损坏。这包括双折返限流功能,如图2所示,在±20V共模范围内工作,并提供两次折返限制,以保持驱动器输出稳定。

此外,当芯片温度超出正常范围时,还有热关断功能可用以减少功耗并使芯片冷却。如果故障仍然存在,该循环将重复执行直至故障消除。

内部ESD保护由可控硅整流器实现,其触发阈值设置为±70V,以防止误触。在正常操作期间,这样做可以使用多种TVS设备,而不担心触发阈值太低导致误触。

最后,将两个或更多个电视二极管放置于每条数据线上,可以产生对称钳位特性,从而有效地屏蔽了所有三类过电流量,即ESD、EFT和涌浪。这些设计技巧包括使用无孔或切口铜平面作为GND和VCC参考平面,以及走线布局,使信号路径尽量短小,同时保证良好的返回路径。

因此,在设计RS-485网络时,不仅要选择合适的保护措施,还要考虑到频率敏感性的问题,以及如何最小化占板面积,同时最大化共模范围。这需要精细地管理回跳、反向击穿及去耦策略,并确保接地点足够接近,但又不会形成LC槽路从而引起EMI问题。

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