典型的RS485端口防護(hù)電路

RS485通訊接口芯片廣泛應(yīng)用于各種智能儀表上，采用RS485接口的智能儀表不僅可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，還可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能，RS485為遠(yuǎn)程抄表提供了最可靠的抄表方式。RS485接口芯片的應(yīng)用非常廣泛，應(yīng)用環(huán)境各有不同，而智能儀表、工業(yè)控制等現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境時(shí)常非常惡劣，RS485通訊端口需要做好靜電防護(hù)、雷擊浪涌防護(hù)、以及380V市電接入防護(hù)等，以避免智能儀表、工控主機(jī)的損壞。本文介紹幾種典型的RS485端口防護(hù)電路。

1，AB端口之間并聯(lián)TVS，再分別串聯(lián)熱敏電阻的方式構(gòu)成防護(hù)電路。

如圖1所示，熱敏電阻（PTC）是一種典型具有溫度敏感性的電阻，超過(guò)一定的溫度時(shí)，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高，當(dāng)故障有大電流通過(guò)的時(shí)候，阻抗急劇升高而起到限流的作用，當(dāng)故障排除時(shí)又恢復(fù)到0阻抗的狀態(tài)。

TVS器件是常見(jiàn)的箝位器件，最大的特點(diǎn)是殘壓低，動(dòng)作精度高，反應(yīng)時(shí)間快（《1ns），缺點(diǎn)是耐流能力差，通流容量小，一般只有幾百安培。

該方案在外界浪涌電壓、ESD電流進(jìn)入時(shí)，TVS首先觸發(fā)，將A，B端口之間電壓箝位到一個(gè)很低的值，但電流迅速增大，這時(shí)會(huì)導(dǎo)致熱敏電阻急劇升溫而切斷通路起到保護(hù)作用。

圖1 防護(hù)方案1

2， AB端口分別并聯(lián)TVS器件到保護(hù)地，AB之間并聯(lián)TVS器件，AB端口分別串聯(lián)熱敏電阻，并接氣體放電管到保護(hù)地形成三級(jí)保護(hù)的方案。

如圖2所示，GDT為氣體放電管，它是一種通斷型過(guò)壓保護(hù)單元，當(dāng)加到兩電極兩端的電壓達(dá)到使氣體放電管內(nèi)的氣體擊穿時(shí)，氣體放電管便開(kāi)始放電，并由高阻變成低阻，使電極兩端的電壓不超過(guò)內(nèi)部電路的擊穿電壓。它的優(yōu)點(diǎn)是通流量容量大，絕緣電阻高，漏電流小;但缺點(diǎn)是殘壓較高，反應(yīng)時(shí)間慢（≤100ns），動(dòng)作電壓精度較低，有跟隨電流（即續(xù)流）。

圖2 防護(hù)方案2

3，AB端口分別并聯(lián)熱敏電阻、TVS 到地，同時(shí)A，B之間并聯(lián)TVS器件的保護(hù)方案。

圖3中D1、D2、D3是TVS器件，PPTC1、PPTC2是熱敏電阻。當(dāng)浪涌電壓、ESD電流進(jìn)入時(shí)，D1，D2、D3首先觸發(fā)而將A，B端口上的電壓箝位到地，AB端口之間的電壓箝位到安全范圍內(nèi)，此時(shí)電流迅速增大導(dǎo)致熱敏電阻PPTC1、PPTC2急劇升溫而形成斷路，直到浪涌、靜電或故障消除。

圖3 防護(hù)方案3

4，AB之間并聯(lián)TVS，再串聯(lián)熱敏電阻，再并聯(lián)壓敏電阻到地的三級(jí)防護(hù)方案。

如圖4所示，MF1、MF2是熱敏電阻，CK是壓敏電壓。壓敏電阻屬于電壓限幅型，壓敏電阻的過(guò)流值與其瞬間內(nèi)阻的乘積，即為殘壓。殘壓不能超過(guò)被保護(hù)器件的允許耐壓，該器件在一定溫度下，導(dǎo)電性能隨電壓的增加而急劇增大，沒(méi)有過(guò)壓時(shí)呈高阻值狀態(tài)，一旦過(guò)電壓，立即將電壓限制到一定值，其阻抗突變?yōu)榈椭?。它的?yōu)點(diǎn)是通流容量大，殘壓較低，反應(yīng)時(shí)間較快（≤50ns），無(wú)跟隨電流（續(xù)流）;它的缺點(diǎn)是漏電流較大，老化速度相對(duì)較快。

圖4 防護(hù)方案4