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控制总线防雷资料
来源:江西河江海防雷科技   日期:2018-05-28   浏览:22

安徽快3开奖感应雷对信号线路的破坏一直都威胁着系统的运行,485控制总线也不例外,经常有总线被雷击坏而严重影响整个系统的运行,所以485总线必须做防雷,本文总结防雷规范结合实际经验分析485控制总线的防雷。

1. RS485总线的应用领域
工业控制,DCS,数据采集系统
高速公路收费系统
过程控制及制造
电力系统采集与控制系统
远程终端互连
2. 雷击过压防护的必要性
    由于RS485总线实行长距离传输(1200米以上),而且其传输线通常暴露于户外,因此极易因为雷击等原因引入过电压。而RS485收发器工作电压较低(5V左右),其本身耐压也非常低(-7V~+12V),一旦过压引入,就会击穿损坏。在有强烈的浪涌能量出现时,甚至可以看到收发器爆裂,线路板焦糊的现象。
3. 防护方法及原理
                    

 
    以上为RS485总线的两级防护电路图。当雷击发生时,感应过电压由T与R端引入,G1.G2进行共模防护,G3进行差模保护,此时过电压被大大削弱到约500V左右,在经过电阻R1R2限流,TVS1/2/3二次限压后,到收发器的电压被钳制在6.8V左右,从而实现对收发器的保护。
   号(G1/G2/G3) 直流开启电压Vs(100V/S) 绝缘电阻Ir(DC100V) 静电电容(1KHZ) 通流能量(10/700us)
GS41-181N 120V~240V   ≥100MΩ    ≤2PF 4KV/500A
 
4. 方案选择与对比
G1/G2/G3 R1/R2 TVS1/2/3 比较
方案一 GS41-181N 10Ω/1W P6KE6.8CA 体积小/防护中/成本低
方案二 3R090 10Ω/1W P6KE6.8CA 体积大/防护高/成本高
方案三 P0640 10Ω/1W P6KE6.8CA 体积小/防护低/成本中
5. 知识问答
问:过压防护标准的依据是什么?
答:IEC61000-4-5,ITU-T K20/K21及国标GB9043均有关于雷击浪涌抗扰度测试标准。其通信线路的最高测试标准为10/700us,4KV。10/700us为通信线路中感应出的雷电压波形,表示从零值上升至峰值为时间为10us,下降至峰值的一半为700us。
问:各种器件的选择依据是什么?
答:G1G2G3的选择首先考虑其耐压耐流能力。如GS41-181N能承受10/700us,4KV雷击测试;90V陶瓷管(3R090)可承受10/700us,8KV雷击测试;64V固体管(P0640)只能承受10/700us,3KV雷击测试。R1R2可选择限流效果最好的高成本PTC电阻,也可以选择低成本线绕电阻。经过实际测试,该方案中的线绕电阻选择10Ω/1W,价格低廉,效果不错;PTC则可采用10欧左右,200~300mA,耐压600V的陶瓷或高分子热敏电阻。TVS1/2/3选择根据芯片的工作电压与耐压决定,一般略高于芯片最高工作电压。
问:为了降低成本及体积,可不可以只采用一级防护?
答:不行。能承受大能量雷击的器件(如RS485)不可能一次将雷击电压钳制到芯片可以承受的水平。TVS虽然可以将雷击电压一次钳制到芯片可以承受的水平,但是不能承受大的雷击能量,因此必须两级防护。
问:雷击过压防护的接地要求?
答:雷击浪涌防护除了需要选择优质的防护器件,进行良好的电路板设计,接地也是其最重要的要求。一般防雷地都必要可靠的连接至大地,且接地电阻不能超过10欧。可靠的接地可以大大提高防护效果,而不良的接地也会大大消弱防护效果。
问:RS232,RS422的防护与RS485有何区别?
答:防护方法完全相同。只是根据其工作电压的不同,精细保护器件TVS的电压参数应选择不同。如RS232最大工作电压为15V,则TVS选择为P6KE18CA(18V),RS422最大工作电压为12V,则TVS选择为P6KE15CA(15V)。
 
6.总结
只有根据实际的情况,按照规范合理的安装合格的,做好接地,才能起到防雷作用。
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