RS232端口靜電和輻射防護設計方法

一、接口概述

在計算機網絡以及分布式工業(yè)控制系統(tǒng)當中，經常需要使用串行通信來實現數據交換。RS-232是最早的串行接口標準，在短距離（<15M），較低波特率串行通信當中得到了廣泛應用。

二、接口電路EMC設計

RS232接口防靜電設計

圖1 RS232接口防靜電設計

接口電路設計概述：

RS232接口多用于計算機與設備之間的通訊，用于數據監(jiān)控及調試。在應用的過程中通訊電纜容易耦合外部的干擾對信號傳輸造成一定的影響，單板內部的干擾也可能通過電纜形成對外輻射。

從EMC原理上，進行了層次性的抑制干擾和抗敏感度的設計。

電路EMC設計說明：

（1）電路濾波設計要點：

L1、L2、C1、C2組成濾波電路，L1、L2為濾波磁珠，建議取值為600Ω/100Hz，用于抑制電路上的高頻干擾；

C1、C2為濾波電容，用于濾除線上的干擾，電容取值為330pF；R1、R2為100歐姆的限流電阻，可根據實際應用情況進行增加；

C3為接口地和數字地之間的跨接電容，典型取值為1000pF，耐壓要求達到2KV以上，C3容值可根據測試情況進行調整；

（2）電路防護設計要點：

D1、D2為靜電保護ESD，可以根據設計需要選用2顆單路leiditech SD12C的或1顆SOT-23封裝的SMC12 SMC15組成防護電路，防止在進行熱插拔過程中，產生大的干擾能量和靜電干擾對電路進行沖擊而導致芯片損壞；

選擇電路防護器件時，注意防護器件啟動電壓≥12V*1.2=14.4V。

接口電路設計備注：

如果設備為金屬外殼，同時單板可以獨立的劃分出接口地，那么金屬外殼與接口地直接電氣連接，且單板地與接口地通過1000pF電容相連；

如果設備為非金屬外殼，那么接口地PGND與單板地GND直接電氣連接。

三、連接器設計

DB型金屬連接器RS232信號排序設計

圖2 DB型連接器結構設計

連接器RS232與機體的搭接方式：

（1）面板開孔時采用精密的銑削加工技術，使孔眼的形狀更適合連接器的放置，避免孔眼切削不精確的地方出現縫隙，進而降低電磁干擾輻射；經過測試證明，精確的銑削開孔加工可以提高12~18%的電磁兼容性；

（2）機體與金屬連接器之間的接合處要增加彈片，使兩者接合時能夠保持良好的導電性能。具體搭接方式如上圖2所示：

四、線纜設計

RS232接口信號線纜

線纜設計要求： DB型金屬連接器常規(guī)型

圖3 RS 232 信號電纜

電纜設計：

（1） RS232信號電纜采用網狀編織屏蔽層的屏蔽方式，且網狀編織層編織密度要求不小于90%；

（2）信號傳輸線與地線相鄰同組排布；組線方式如上圖3所示：

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

走線設計：

（1） RS232電纜走線時要求遠離其他強干擾源，如電源模塊；

（2）電纜走線最好單獨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。

圖4 DB型金屬連接器的搭接

電纜與金屬連接器的搭接：

（1）屏蔽電纜的屏蔽層要求與金屬連接器進行360°的搭接；搭接方式如上圖4：

（2）屏蔽電纜屏蔽層要避免出現單獨的“尾巴”現象。