RS485集線(xiàn)器在防雷上的改進(jìn)

隨著(zhù)數字通訊技術(shù)的發(fā)展和智能家電的普及，一個(gè)系統往往由多個(gè)需要相互通訊的終端組成。例如，樓宇安全監控系統，煤氣表、水電表的自動(dòng)抄表系統、超市的自動(dòng)收費系統等都存在多站、遠距離通信的問(wèn)題。在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，由于RS485集線(xiàn)器僅需用一對雙絞線(xiàn)即可實(shí)現多站聯(lián)網(wǎng)構成分布式系統，且設備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，故在工程項目中獲得廣泛的應用。
RS485集線(xiàn)器采用平衡發(fā)送和差分接收，即在發(fā)送端，驅動(dòng)器將TTL電平信號轉換成差分信號輸出；在接收端，接收器將差分信號轉換成TTL電平，因此具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測低達200mV的電壓，使傳輸信號能在千米以外得到恢復。根據RS-485標準，RS485集線(xiàn)器的最大傳輸速率為10Mbps ，最大電纜長(cháng)度為4000英尺，總線(xiàn)上能連接32個(gè)收發(fā)器，廣泛適用于遠距離、多站式、分時(shí)通訊系統。
在構成RS-485總線(xiàn)網(wǎng)時(shí)，采用雙絞線(xiàn)作傳輸線(xiàn)，傳輸線(xiàn)一般在室外架空或沿電纜溝敷設所以，在雷雨季節常發(fā)生因雷電在傳輸線(xiàn)上引起的瞬變干擾而損壞器件，再者由于RS-485的網(wǎng)絡(luò )拓撲一般采用終端匹配的總線(xiàn)型結構，即通常采用一條總線(xiàn)將各個(gè)節點(diǎn)串接起來(lái)，不支持環(huán)形或星型網(wǎng)絡(luò )，因此，雷電的引發(fā)的瞬變往往導致傳輸線(xiàn)上的多個(gè)RS-485收發(fā)器損壞，故防雷措施是RS-485技術(shù)實(shí)際使用中必須考慮的問(wèn)題，也是提高系統可靠性一個(gè)十分重要的措施。
RS485集線(xiàn)器差分輸入端對“地”的共模電壓允許-7～+12V，超過(guò)此范圍的過(guò)壓瞬變就可能損壞器件，引起過(guò)壓瞬變的來(lái)源通常是雷電、靜電放電、電源系統開(kāi)關(guān)干擾等，例如人體接觸芯片的引腳而產(chǎn)生靜電放電，其電壓可以高達數十千伏，可使在工作中的器件產(chǎn)生閉鎖而不能運行或使器件受損；而感應雷在RS-485傳輸線(xiàn)上引起的瞬變干擾，其能量更可在瞬間燒毀聯(lián)結傳輸線(xiàn)上的全部器件！
目前市場(chǎng)上已經(jīng)有一些RS485集線(xiàn)器芯片，通過(guò)在內部集成TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR瞬變電壓抑制二極管）的辦法防過(guò)壓瞬變。TVS的作用原理是當管子兩端經(jīng)受瞬態(tài)能量沖擊時(shí)，能極快地將其兩端的阻抗降低，通過(guò)將能量吸收掉從而把其兩端間的電壓箝制在其標稱(chēng)值上，保護后端的元件。受半導體工藝限制，集成到RS-485芯片上的TVS很難做到大功率，在雷擊到來(lái)時(shí)，瞬態(tài)能量可以損壞內置的TVS；同時(shí)，瞬態(tài)電流產(chǎn)生的強磁場(chǎng)會(huì )使近距離的其他電路上感應出高電壓，即形成所謂的反擊，造成電路損壞。RS485芯片上集成 TVS的主要功能是為了消除靜電（不少廠(chǎng)商的規格書(shū)上已有詳細介紹），而無(wú)法防雷擊浪涌。