RS485總線節點的瞬態保護

　　圖 2 具有屏蔽和加蔽線的工業 RS-485 線纜

　　圖 2 所示工業 RS-485 線纜是單雙工及半雙工數據鏈路的理想選擇。它允許將一個信號對用作總線信號線，而另一個信號對用作接地線，從而降低瞬態電流返回通路的電感。其他一些好處還包括線纜的 120 歐姆額定特性阻抗。這樣便可保證阻抗匹配 RS-485 收發器開關特性和加蔽線的添加，從而允許線纜屏蔽的簡單接地。請注意，應該僅在一個線纜末端接地，更好的選擇是在最接近單接地參考總線接地基準的末端。

　　圖 3 顯示了一個具有瞬態電壓抑制器二極管 (TVS) 保護的典型 RS-485 節點電路的簡化示意圖。最近的工藝技術進步，才實現了快速、低電容 TVS 二極管的制造。前幾代 TVS 設計表現出來的數納秒響應時間，對于 ESD 和猝發瞬態的快速上升時間來說都太慢。另外，其電容負載超出了每 TVS 器件 1000 nF，其在數據速率未降至極低水平的情況下，并不具備有效的多節點網絡保護。

　　許多現代高精密抑制器設計都具有低至皮秒范圍的響應時間，同時擁有約 10 pF 到100 pF 的電容(具體取決于器件拓撲結構和額定功率)，從而實現單總線節點保護。

　　在差動數據信號中，例如：RS-485等，一般要求三個瞬態抑制器來模擬有效的現實世界瞬態保護：兩個 TVS 器件用于實現共模瞬態(出現在 A 線路及接地和 B 線路及接地之間)保護，第三個 TVS 用于抑制 A 線路和 B 線路之間的差動瞬態。

　　作為 RS-485 連接器的螺旋式接線柱，將傳輸線纜連接至收發器 (XCVR)。三個瞬態電壓抑制器二極管 (TVS) 用于消除 A 線路及接地和 B 線路及接地之間的共模瞬態，以及 A 和 B 之間的差動瞬態。

圖 3 帶瞬態保護的 RS-485 總線節點

　　圖 4 顯示了雙向瞬態電壓抑制器的對稱電壓-電流 (V-I) 特性。在一些低至切斷電壓 VWM 的低電壓下，瞬態抑制器帶來了信號線的高阻抗，并且僅有數微安培的器件漏電流。這種狀態下，數據鏈路必定能夠正常運行。因此，選擇 TVS 用于 RS-485 鏈路時，其切斷電壓必須高于最大總線電壓，其中包括 RS-485 標準規定接地電位差 (GPD) 的 ± 7V，其必然要求 VWM ≥ 12V。

　　在總線電位超出 TVS 擊穿電壓 VBR 的瞬態事件中，器件變為傳導高電流到接地的低阻抗。但是，它的動態阻抗會引起器件的壓降，其隨上升電流成比例增加。這種電壓常常表示為可以高達 35V 的鉗位電壓 Vc，其明顯超出了收發器總線電位的最大額定值。