RS-485接口的防護

通常情況下采用的RS-485的保護方案包括一個瞬態電壓抑制器二極管陣
列，如使用美國柏恩(Bourns® )的CDSOT23-SM712， 這個單顆雙向的器
件為RS-485提供了異步過電壓保護當其超過-7V到+12V的共模電壓范
圍。如果RS-485系統不是室外使用，瞬態電壓抑制器陣列可能就可以滿
足保護的要求。
TBU-P40-G TVS 如何提供有效的線路防護
單極的瞬態電壓抑制器二極管可以有效地嵌位信號總線上瞬態的脈沖電
流。Ipp是瞬態電壓抑制器二極管能承受的最大的電流。二極管暴露在較
高的瞬態電壓下，要考慮加載在它上面的電流大小，一定要保證其不能超
過額定的最大電流。如圖1 所示，瞬態電壓抑制器和一個串聯電阻Rx的
網絡來實現低等級的保護，當瞬態電壓增加時，二極管和串聯電阻的額定
功率也隨之增加也保證能限制二極管中的電流要低于額定的最大電流。瞬
態能量是關于脈沖寬度，持續時間和瞬態斜率dv/dt 的函數。大多數瞬態
電壓抑制器的規格書中都會提供瞬間脈沖功率Ppp 在8/20us 或
10/1000us的數值。除此之外，瞬態電壓抑制器的規格書中還會提供一個
對數關系的曲線圖表來描述不同脈沖寬度下瞬態電壓抑制器的性能表現。


隨著瞬態能量的增加，這種單級保護方案的不足會凸顯出來。 例如當串
聯電阻的功率增加來限制瞬態電壓抑制器的電流時，電阻自身上的壓降會
影響正常工作時的信號傳輸水平。從而也會影響其通信環路的傳輸距離。
這時我們可以用三級防護的模式來做到較大瞬態能量的保護，使其對傳輸
距離影響最小，占用的版面空間也最小。
實現有效的電路防護
圖表2 所示，三級防護方案提供了最佳的方案。它使RS-485 收發器承
受更高等級的防護。此方案采用瞬態電壓抑制器次極防護，美國柏恩
(Bourns® ) TBU®高速保護器用來協調匹配，金屬氧化物壓敏電阻或者氣
體放電管用于初級保護各個保護元器件協同合作，可以使RS-485 更加
強壯，承受更高等級的防護，遠遠優于單級保護的作用。


三級防護方案的實現
圖2 所示三級防護方案協同合作達到保護的目的。選擇不同的元器件實
現其瞬態保護在接口瞬態能量注入的地方。金屬氧化物壓敏電阻或者氣
體放電管可以保護TBU®高速保護器不被大的瞬態電壓破壞，當線路中
的電流超過了TBU®高速保護器的限制電流，美國柏恩(Bourns® ) TBU®
高速保護器會在1 微秒之內限制電流流入后端設備，TVS 二極管僅靠著
RS-485 傳輸器可以很好的嵌位其電壓，使RS-485 信號在其規定的電
壓信號內正常傳輸。