RS485數據接口雷擊過電壓防護

一、應用背景

在當今信息通訊高速發展的階段，自動化監控、安全防護、門禁考勤及工業自動化系統得到迅速普及和應用。在工業控制設備之間中長距離通信的諸多方案中，RS-485系統總線因硬件設計簡單、控制方便、成本低廉等優點，廣泛應用于工廠自動化、工業控制、小區監控、水利自動測控等領域。

在某些工業控制領域，由于現場情況十分復雜，各個節點之間存在很高的共模電壓。雖然RS-485接口采用的是差分傳輸方式，具有一定的抗共模干擾的能力，但由于RS485總線實行長距離傳輸(1200米以上)，而且其傳輸線通常暴露于戶外，因此極易因為雷擊等原因引入過電壓。當共模電壓超過RS-485接收器的極限接收電壓，即大于+12V或小于-7V時，接收器就再也無法正常工作了，嚴重時甚至會燒毀芯片和儀器設備。

二、RS485 接口介紹：
RS-485采用平衡發送和差分接收方式實現通信，其接口詳細的電氣參數如下：
接口定義：A、B
工作電壓：-7V—12V
信號速率：10Mb/s
接口電纜：雙絞屏蔽電纜
走線方式：根據實際的情況進行走線，最大長度1000m

三、RS485接口防雷擊過電壓方案：

如圖，該電路采用了兩級防護，

1. G1、G2 為氣體放電管，主要用來泄放共模浪涌能量，氣體放電管擊穿電壓90V，通流量10kA；

2. D1、D2、D3為半導體放電管，D1、D2用來泄放共模浪涌能量，D3用來泄放差模浪涌能量；

3. R1、R2 選用10?1/2W的電阻，因半導體放電管啟動電壓要低于氣體放電管，為保證氣體放電管能順利的導通，泄放大能量必須增加此電阻（R1、R2）進行分壓，確保大部分能量通過氣體放電管泄放，而半導體放電管作第二級精細防護；

4. C1、C2 電容，給干擾提供低阻抗的回流路徑，能有效減小對外的共模干擾電流，同時對外界干擾能適當的濾波；此電容容值可以根據實際的情況進行調整，從22pF至1000pF，典型值為100pF；

5. 共模電感能夠對衰減共模干擾，對單板內部的干擾以及外部的干擾都能抑制，能提高接口的抗干擾能力，同時也能減小通過信號電纜對外的輻射。