EMC知識――RS485 接口的電磁兼容設計

一、RS485 接口介紹

RS-485 采用平衡發(fā)送和差分接收方式實(shí)現通信，其接口詳細的電器參數如下：

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(xiàn)方式：根據實(shí)際的情況進(jìn)行走線(xiàn)，最大長(cháng)度1000m

二、EMC 設計要求

RS485 用于設備與計算機或其它設備之間通訊，應用與空調產(chǎn)品時(shí)其走線(xiàn)時(shí)多與電源、功率信號等混合在一起，RS485 接口設計可能會(huì )影響的EMC 問(wèn)題如下：

1、輻射發(fā)射問(wèn)題：RS485 接口會(huì )帶出單板內部的干擾，通過(guò)電源線(xiàn)形成對外輻射，導致輻射發(fā)射測試超標;

2、抗干擾問(wèn)題：RS485 會(huì )受外界干擾會(huì )導致通訊異常，如脈沖群干擾、射頻干擾在空調產(chǎn)品使用時(shí)會(huì )因壓縮機、風(fēng)機、電磁閥等干擾源，導致通訊異常;因RS485 走線(xiàn)長(cháng)，有可能存在戶(hù)外走線(xiàn)，因此要考慮防雷設計;

三、RS485 接口原理設計

1. D1、D2 為氣體放電管，主要用來(lái)泄放共模浪涌能量，氣體放電管擊穿電壓300V，通流量1kA;

2. D3、D4、D5 為半導體放電管，主要用來(lái)泄放共模以及差模浪涌能量，半導體放電管型號BS0300N-C，其導通電壓為40V，通流量為100A;

3. R1、R2 選用10Ω，(不用逗號)1/2W 的電阻，因半導體放電管啟動(dòng)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(jìn)行分壓，確保大部分能量通過(guò)氣體放電管泄放，半導體放電管作精細防護;

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(shí)對外界干擾能適當的濾波;此電容容值可以根據實(shí)際的情況進(jìn)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，能提高產(chǎn)品的抗干擾能力，同時(shí)也能減小通過(guò)信號電纜對外的輻射，共模電選擇100MHz 時(shí)阻抗為2200Ω的器件;

6. 在實(shí)際測試中如果接口存在EMC 問(wèn)題，以上元器件均可調整，具體元器件調整參數參照《常用電磁兼容器件選型規范》。

四、RS485 接口PCB 設計

PCB 設計要點(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、遵循先防護后濾波的原則;

3、地設計時(shí)要保證防護地與數字地隔離;

4、信號走線(xiàn)要平行等長(cháng)走線(xiàn);

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