RS485接口電磁兼容設(shè)計(jì)方案

RS485接口組成半雙工網(wǎng)絡(luò)，采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合方式，使用屏蔽雙絞線傳輸，抗共模干擾能力強(qiáng)。RS485的電氣特性：兩線之間的電壓差為+(2V---6V) 表示邏輯“1”，兩線之間的電壓差為-(2V---6V)表示邏輯“0”，接口通信電平與TTL電平兼容，最常用的RS485總線允許連接多大32個收發(fā)器，具體連接說了和芯片輸入阻抗有關(guān)系，例如：普通芯片輸入阻抗為≥12kΩ時相應(yīng)的驅(qū)動點(diǎn)數(shù)為32個，輸入阻抗設(shè)計(jì)為1/2負(fù)載（≥24kΩ）時相應(yīng)的驅(qū)動點(diǎn)數(shù)為64個。

EMC問題

RS485總線標(biāo)準(zhǔn)是工業(yè)設(shè)備應(yīng)用最廣泛的物理協(xié)議之一，通常應(yīng)用于樓宇自動化、工業(yè)自動化、網(wǎng)絡(luò)控制、安防系統(tǒng)等場景中，因此RS485接口的防護(hù)措施變得尤為重要。一般如果RS485總線建在室內(nèi)，電磁環(huán)境比較溫和，只需要增加防靜電保護(hù)即可，若RS485總線用于室外，可能會遭遇雷擊的危險，一般要加防雷保護(hù)電路。

RS485用于設(shè)備和計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備通信，當(dāng)應(yīng)用設(shè)備逐漸增多時，通信信號和走線信號變得混合在一起，普通RS485接口設(shè)計(jì)可能會造成EMC等問題。干擾問題：RS485會遭遇外界干擾如脈沖干擾、電磁干擾等造成的通信異常，同時如果應(yīng)用于外界，還會造成雷擊造成RS485永久損壞。輻射問題：RS485接口會將PCB板內(nèi)部干擾，通過電源線形式對外進(jìn)行輻射，導(dǎo)致輻射測試指標(biāo)超標(biāo)。

RS485防護(hù)設(shè)計(jì)

1、使用GDT氣體放電管，主要用來泄放工模浪涌，同時旁路大部分雷擊電流，可以防護(hù)高達(dá)4KV甚至更高的浪涌電流保護(hù)能力。器件選型時，需要考慮直流擊穿電壓需要大于線路所允許的最大工作電壓，放電管允許通過的電流需要超過設(shè)計(jì)通過的最大電流。

2、R使用自恢復(fù)保險絲，阻值只有幾歐姆，當(dāng)回路流過的電流超過正常工作電流過多時，其內(nèi)部阻值會迅速增大，從而將回路電流限制在很小的范圍值內(nèi)，有效的防護(hù)應(yīng)為靜電電流過大造成RS485接口損壞。選型需要考慮最大額定工作電壓應(yīng)該大于電路正常工作電壓，動作電路需要小于線路最大可承受電流。

3、TSS采用瞬態(tài)抑制二極管TVS，TVS管與GDT實(shí)際作用類似，用于二級電路保護(hù)，將電壓鉗位在工作電壓范圍內(nèi)，將浪涌電壓的殘壓將至最低范圍。器件選型TVS的擊穿電壓應(yīng)該高于信號線上傳輸?shù)男盘栯妷?，但是擊穿電壓不?yīng)選的過高，一般表示的6V鉗位電壓，實(shí)際擊穿電壓都會在10V左右，同時TVS需要選擇結(jié)電容小的，一般幾十pF即可，過高的結(jié)電容會造成RS485在高數(shù)據(jù)速率是傳輸異常。

電纜設(shè)計(jì)：

（1） RS 485信號電纜采用網(wǎng)狀編織屏蔽層的屏蔽方式，且網(wǎng)狀編織層編織密度要求不小于90%；

（2） 內(nèi)部組線時，差分電纜采用雙絞傳輸，雙絞絞距一般為信號電纜線徑的3倍；組線方式如上圖所示：

（3） 電纜兩端需要增加磁環(huán)處理，磁環(huán)內(nèi)徑與電纜的外徑要緊密結(jié)合，盡量選擇厚長型的磁環(huán)。

走線設(shè)計(jì)：

（1） RS 485電纜走線時要求遠(yuǎn)離其他強(qiáng)干擾源，如電源模塊；

（2） 電纜走線最好單獨(dú)走線或與其他模擬以及功率線纜保持10cm以上距離，切不可與其他線纜一起混合捆扎。

PCB設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

1、元器件布局要緊湊，元器件位置要按照信號流向進(jìn)行布局；

2、遵循先防護(hù)后濾波的原則；

3、地設(shè)計(jì)時候要保證防護(hù)地與數(shù)字地隔離；

4、信號走線要平行等長走線；

5、在進(jìn)行PCB鋪銅時，注意防護(hù)器件以及共模電感正下方掏空處理。

審核編輯：湯梓紅