典型的RS485端口防护电路

陈RQING 2020-09-10 10035

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RS485通讯接口芯片广泛应用于各种智能仪表上，采用RS485接口的智能仪表不仅可以实现点对点的通信方式，还可以实现联网功能，RS485为远程抄表提供了最可靠的抄表方式。RS485接口芯片的应用非常广泛，应用环境各有不同，而智能仪表、工业控制等现场环境时常非常恶劣，RS485通讯端口需要做好静电防护、雷击浪涌防护、以及380V市电接入防护等，以避免智能仪表、工控主机的损坏。本文介绍几种典型的RS485端口防护电路。

1，AB端口之间并联TVS，再分别串联热敏电阻的方式构成防护电路。

如图1所示，热敏电阻（PTC）是一种典型具有温度敏感性的电阻，超过一定的温度时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高，当故障有大电流通过的时候，阻抗急剧升高而起到限流的作用，当故障排除时又恢复到0阻抗的状态。

TVS器件是常见的箝位器件，最大的特点是残压低，动作精度高，反应时间快（《1ns），缺点是耐流能力差，通流容量小，一般只有几百安培。

该方案在外界浪涌电压、ESD电流进入时，TVS首先触发，将A，B端口之间电压箝位到一个很低的值，但电流迅速增大，这时会导致热敏电阻急剧升温而切断通路起到保护作用。

防护电路

图1 防护方案1

2， AB端口分别并联TVS器件到保护地，AB之间并联TVS器件，AB端口分别串联热敏电阻，并接气体放电管到保护地形成三级保护的方案。

如图2所示，GDT为气体放电管，它是一种通断型过压保护单元，当加到两电极两端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时，气体放电管便开始放电，并由高阻变成低阻，使电极两端的电压不超过内部电路的击穿电压。它的优点是通流量容量大，绝缘电阻高，漏电流小;但缺点是残压较高，反应时间慢（≤100ns），动作电压精度较低，有跟随电流（即续流）。

防护电路

图2 防护方案2

3，AB端口分别并联热敏电阻、TVS 到地，同时A，B之间并联TVS器件的保护方案。

图3中D1、D2、D3是TVS器件，PPTC1、PPTC2是热敏电阻。当浪涌电压、ESD电流进入时，D1，D2、D3首先触发而将A，B端口上的电压箝位到地，AB端口之间的电压箝位到安全范围内，此时电流迅速增大导致热敏电阻PPTC1、PPTC2急剧升温而形成断路，直到浪涌、静电或故障消除。

防护电路

图3 防护方案3

4，AB之间并联TVS，再串联热敏电阻，再并联压敏电阻到地的三级防护方案。

如图4所示，MF1、MF2是热敏电阻，CK是压敏电压。压敏电阻属于电压限幅型，压敏电阻的过流值与其瞬间内阻的乘积，即为残压。残压不能超过被保护器件的允许耐压，该器件在一定温度下，导电性能随电压的增加而急剧增大，没有过压时呈高阻值状态，一旦过电压，立即将电压限制到一定值，其阻抗突变为低值。它的优点是通流容量大，残压较低，反应时间较快（≤50ns），无跟随电流（续流）;它的缺点是漏电流较大，老化速度相对较快。

防护电路

图4 防护方案4

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