一、原理圖
1. RS485接口6KV防雷電路設(shè)計(jì)方案
接口電路設(shè)計(jì)概述：
RS485用于設(shè)備與計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備之間的通信，在產(chǎn)品應(yīng)用中，其多線和電源.功率信號(hào)等混合在一起，存在EMC隱患。本方案從EMC測試原則上，設(shè)計(jì)了相關(guān)的抑制干擾和抗敏感性，從設(shè)計(jì)層面解決電磁兼容測試問題。
2.電路EMC設(shè)計(jì)說明：
(1)電路濾波設(shè)計(jì)要點(diǎn):
L1為共模電感，可抑制單板內(nèi)外干擾，提高產(chǎn)品的抗干擾能力，減少429信號(hào)線對(duì)外輻射，共模電感阻抗選擇范圍為120Ω/100MHz~2200Ω/100MHz，典型值選取1000Ω/100MHz；
C1.C2為濾波電容，為干擾提供低阻抗回流路徑，可有效降低外部共模電流，同時(shí)過濾外部干擾；電容值選擇范圍為22PF~1000pF，典型值選取100pF；如果信號(hào)線對(duì)金屬外殼有絕緣耐壓要求，則需要考慮差分線對(duì)地兩個(gè)濾波電容的耐壓性；
當(dāng)電路上有多個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮降低或去除濾波電容值。C3是接口地與數(shù)字地之間的跨接電容，典型值為1萬pF，C3容值可根據(jù)測試情況進(jìn)行調(diào)整；
(2)電路防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
在EMC測試中，為了達(dá)到IEC61000-4-5或GB17626.5標(biāo)準(zhǔn)，共模6KV，差模2KV防雷試驗(yàn)要求，D四是三端氣體放電管形成一級(jí)保護(hù)電路，抑制線路上的共模和差模浪涌干擾，防止干擾通過信號(hào)線影響下一級(jí)電路；
氣體放電管標(biāo)稱電壓VBRW要求大于13V，峰值電流IPP要求大于等于143A；
峰值功率WPP要求大于等于185999W；
PTC1.PTC2為熱敏電阻形成二次保護(hù)電路，典型值為10Ω/2W；
為了保證氣體放電管的順利導(dǎo)通，必須增加該電阻進(jìn)行分壓，以確保大部分能量通過氣體放電管消除；
D1~D3為TSS管(半導(dǎo)體放電管)形成第三級(jí)防護(hù)電路，TSS管標(biāo)稱電壓VBRW要求大于8V，峰值電流IPP要求大于等于143A；峰值功率WPP要求大于等于114444W；
3.接口電路設(shè)計(jì)注：
如果設(shè)備是金屬外殼，單板可以獨(dú)立劃分接口地面，則金屬外殼與接口地面直接電氣連接，單板地面與接口地面通過1萬pF電容相連；
如果設(shè)備為非金屬外殼，則接口接地PGND與單板數(shù)字地GND直接電氣連接。
二.PCB設(shè)計(jì)
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RS485接口電路布局
圖1 RS485接口濾波及防護(hù)電路布局
方案特點(diǎn)：
（1）保護(hù)器件和濾波器件應(yīng)放置在接口附近，要求緊湊整齊。根據(jù)先保護(hù)后濾波的規(guī)則，盡量避免線路曲折；
（2）共模電感和跨接電容應(yīng)放置在隔離帶中。
方案分析：
（1）接口及接口濾波保護(hù)電路周圍不能接線，不能放置高速或敏感器件；
（2）隔離帶下的投影層應(yīng)清空，禁止接線。
2.RS485接口電路分離設(shè)計(jì)
圖2.RS485接口電路分地設(shè)計(jì)布局
方案特點(diǎn)：
(1)抑制內(nèi)部單板噪聲通過RS485接口向外傳導(dǎo)輻射，也為了增強(qiáng)單板對(duì)外部干擾的抗擾能力，在RS在485接口處增加濾波器件進(jìn)行抑制，以濾波器件的位置為界，劃分出接口地；
(2)隔離帶可選擇性地增加電容作為兩地之間的連接，電容C4.C5取值建議為1000pF，在線串聯(lián)共模電感CM與電容波與接口地并聯(lián)GDT和TVS管道保護(hù)；所有保護(hù)裝置放置在接口附近，共模電感CM放置在隔離帶內(nèi)，具體布局如圖所示。
方案分析：
（1）當(dāng)接口與單板之間存在相容性差或不相容的電路時(shí)，需要在接口與單板之間進(jìn)行“分地”處理，即根據(jù)不同的端口電壓進(jìn)行處理.分別設(shè)置電平信號(hào)和傳輸速率。“分地”，可防止不相容電路回流信號(hào)疊加，防止公共地線阻抗耦合；
（2）“分地”這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致回流信號(hào)跨越隔離帶時(shí)阻抗增大，從而導(dǎo)致很大EMC測試風(fēng)險(xiǎn)，因此，隔離帶間通過電容器為信號(hào)提供回流路徑。
長沙容測電子股份有限公司致力于電磁兼容測試設(shè)備的研發(fā)以及電磁兼容測試技術(shù)的推廣普及，全力為客戶提供專業(yè)的EMC測試產(chǎn)品和解決方案。
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