RS485防雷保護中的接地問(wèn)題分析

RS485防雷保護中有差模保護和共模保護，共模保護時(shí)涉及到接地的問(wèn)題，前端GDT(陶瓷放電管)接地，TVS(瞬態(tài)抑制二極管)接地，還有后端電路的系統地，這三者之間不同的接地方式，對后端電路的保護可能會(huì )有影響，本文就是關(guān)于這個(gè)RS485防雷保護中接地問(wèn)題的實(shí)驗與分析，了解這些接地方案對后端電路的影響情況。大地有時(shí)會(huì )出現異常電壓，這時(shí)候系統與大地的隔離與否會(huì )影響到系統的正常工作，接地問(wèn)題需要工程師認真對待。

　　第一級GDT(陶瓷放電管)用作大電流的泄放，第二級的TVS箝位電壓(單個(gè)TVS作差模保護，兩個(gè)串聯(lián)TVS作共模保護)，中間用保險絲退耦，后端為485芯片。由于TVS共模保護是要保護后面的電路或者芯片，所以TVS的地和后端電路的信號地是連接在一起的，這樣才有保護意義。這四種方案的保護等級：可通過(guò)IEC61000-4-5;4級標準: 1.2/50us 4KV , 10/700us 6KV。根據三者不同的接地組合方式，可以把接地分成四種情況(以下四種都是基于共模保護時(shí)的情況)。

　　一. 四種接地方案電路原理圖

　　下面就是四種接地方案的電路原理圖，GDT(陶瓷放電管)接地，TVS(瞬態(tài)抑制二極管)接地，后端電路的是信號地，大家從圖中可以很方便的看到接地的情形。

　　二. 關(guān)于上面四種方案的測試數據

　　三. 對幾種方案和實(shí)驗數據的分析

　　從表格的測試數據中可以看到，方案一共模殘壓(CD兩端)比方案二和方案四要略高，當接地狀況不良好的時(shí)候,由于后端與大地之間進(jìn)行了隔離，這時(shí)候對芯片的影響很小，跟第四種方案差不多，不過(guò)這種方案比第三種和第四種節約了成本;但是當大地狀況良好的時(shí)候，第二種接地方案比第一種要好。當大地電壓出現高電壓，或者電力線(xiàn)接觸到外殼引起大地電壓升高，這時(shí)候需要良好的接地隔離。所以當不清楚大地是否良好的時(shí)候，選擇第一種方案比第二種方案要好。

　　方案二的殘壓比第四種的殘壓要稍微低點(diǎn)，當接地良好的時(shí)候選用第二種比較好;如果接地情況不良，從地面過(guò)來(lái)的地反擊電壓很容易造成后端電路的異常;從前端過(guò)來(lái)的大電流大電壓，GDT與TVS組成回路，也可能與從后端電路組成回路，這個(gè)時(shí)候就要看后面芯片的耐壓。經(jīng)過(guò)測試，一般485芯片的耐壓是40V到50V，不同廠(chǎng)家的芯片質(zhì)量也不盡相同，耐壓有高有低。當地電壓超過(guò)芯片的耐壓值，芯片會(huì )被打死?？梢钥闯龇桨付€定性不夠好。

　　方案三前后一起加GDT(陶瓷放電管)再接大地，這種方案跟方案二相比，殘壓高些。當浪涌從前端過(guò)來(lái)，要經(jīng)過(guò)兩個(gè)陶瓷放電管放電才會(huì )將大電流泄放到大地，而且此時(shí)的電流很可能直接流向后端電路，而不是通過(guò)第二個(gè)陶瓷泄放到大地，當能量過(guò)大，芯片會(huì )被打死。當大地電壓沒(méi)有超過(guò)接地陶瓷放電管擊穿電壓的時(shí)候，對后端芯片可以起到保護作用，與第二種方案相比，增加了一個(gè)陶瓷放電管，很顯然這種方案不合理化，進(jìn)而設計方案四的電路。