RS-485通信鏈路與電子護欄

　　3 電磁兼容性

　　為了確保這些設計能夠在“真實(shí)世界”的環(huán)境下工作，各個(gè)政府機構和監管機構實(shí)施了EMC法規。如果設計符合這些法規，可以讓最終用戶(hù)確信它們在惡劣的電氣環(huán)境下也能正常工作。

　　IEC61000規范定義了一組EMC耐受要求，適用于在住宅、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中使用的電氣和電子設備。這組規范包括以下三種類(lèi)型的高電壓瞬變，設計人員必須確保數據通信線(xiàn)路不受它們損害：

　　● IEC 61000-4-2靜電放電(ESD)

　　● IEC 61000-4-4電快速瞬變(EFT)

　　● IEC 61000-4-5電涌抗擾度

　　所有這些規范都定義了測試方法，用以評估設備對指定現象的耐受性。值得注意的是，ESD和單個(gè)EFT脈沖具有類(lèi)似的波形特征，因而具有相似的能級。但是電涌脈沖的能級比ESD和EFT脈沖高三至四個(gè)數量級，因而它是三者中破壞性最強的一個(gè)。ESD和EFT之間的相似性，相應的電路保護設計也很相似，但是由于電涌的能量大，因此必須采取不同的處理方式。在開(kāi)發(fā)保護電路時(shí)，如果既要保持成本效益，又要提高數據端口針對這三種瞬變的抗擾度，這就是主要問(wèn)題之一。

　　4 EMC保護RS485電路或RS485瞬變抑制網(wǎng)絡(luò )

　　就特性而言，EMC瞬態(tài)事件在時(shí)間上會(huì )有變化，因此保護元件必須具有動(dòng)態(tài)性能，而且其動(dòng)態(tài)特性需要與受保護器件的輸入/輸出極相匹配，這樣才能實(shí)現成功的EMC設計。元件數據表通常只包含直流數據，由于動(dòng)態(tài)擊穿和I/V特性可能與直流值存在很大差異，因此這些數據沒(méi)有太多價(jià)值。必須進(jìn)行精心設計并確定特性，了解受保護器件的輸入/輸出級的動(dòng)態(tài)性能，并且使用保護元件，才能確保電路達到EMC標準。

　　ADI公司和Bourns公司攜手合作，共同開(kāi)發(fā)了業(yè)界首個(gè)EMC兼容RS-485接口設計工具，提供針對IEC61000-4-2 ESD、IEC61000-4-4 EFT和IEC61000-4-5電涌的四級保護，從而擴展了面向系統的解決方案組合。它根據所需保護級別和可用預算為工程師提供相應的設計選項。借助這些設計工具，工程師可在設計周期之初考慮EMC問(wèn)題，從而降低該問(wèn)題導致的項目延誤風(fēng)險。

　　圖4所示電路顯示了三種不同的完整特性EMC兼容解決方案。每個(gè)解決方案都經(jīng)過(guò)獨立外部EMC兼容性測試公司的認證，各方案使用精選的Bourns外部電路保護元件，針對ADI公司具有增強ESD保護性能的ADM3485E 3.3 V RS-485收發(fā)器提供不同的成本/保護級別。所用的Bourns外部電路保護元件包括瞬變電壓抑制器(CDSOT23-SM712)、瞬變閉鎖單元(TBU-CA065-200-WH)、晶閘管電涌保護器(TISP4240M3BJR-S)和氣體放電管(2038-15-SM-RPLF)。

　　每個(gè)解決方案都經(jīng)過(guò)特性測試，確保保護元件的動(dòng)態(tài)I/V性能可以保護ADM3485E RS-485總線(xiàn)引腳的動(dòng)態(tài)I/V特性。ADM3485E的輸入/輸出級之間的交互，配合外部保護元件，共同防止受到瞬態(tài)事件的損害。三個(gè)不同電路提供的保護級別如表1所示。

　　5 結論

　　使用EVAL-CN0313-SDPZ提供的解決方案，能夠有效保護RS-485接口免受真實(shí)世界的高壓瞬態(tài)影響。將機器人控制網(wǎng)絡(luò )暴露在電子護欄增能器的電荷下可提供穩定的電路板演示性能。在設計面向RS-485網(wǎng)絡(luò )的EMC兼容解決方案時(shí)，主要難題是讓外部保護元件的動(dòng)態(tài)性能與RS-485器件輸入/輸出結構的動(dòng)態(tài)性能相匹配。本文介紹了適用于RS-485通信端口的三種不同EMC兼容解決方案，設計人員可按照所需的保護級別選擇保護方案。EVAL-CN0313-SDPZ是業(yè)界首個(gè)EMC兼容RS-485客戶(hù)設計工具，針對ESD、EFT和電涌提供四級保護。雖然這些設計工具不能取代所需的系統級嚴格評估和專(zhuān)業(yè)資質(zhì)，但能夠讓設計人員在設計周期早期降低由于EMC問(wèn)題導致的項目延誤風(fēng)險，從而縮短產(chǎn)品設計時(shí)間和上市時(shí)間。