通信接口RS-485的防雷可靠性设计

很多工业产品中的通信都采用RS-485总线通信，其接口芯片在使用、焊接或设备的运输途中都有可能受到静电冲击而损坏。在传输线架设于户外的使用场合，接口芯片乃至整个系统还有可能遭受雷电袭击。选用抗静电和防雷击浪涌解决方案可有效避免此类损失！


以上为RS485总线的两级防护电路图。当雷击发生时，感应过电压由两端引入，陶瓷放电二极管做一级防护，此时过电压被大大削弱到数百伏左右，再经过PTC限流，TVS二极管做二次限压，使到后端电路的电压被箝制在10V左右，从而实现对后端电路的保护。

保护等级/器件选择：
可通过IEC61000-4-5 中的4级标准: 1.2/50μS 4KV和10/700μS 6KV

器件选型说明：
陶瓷放电管: 直流击穿电压大于线路中的正常工作电压，放电管允许的通过电流超过或等于设计通过的最大电流即可。
自恢复保险丝PTC：PTC的最大额定工作电压应大于电路正常最大工作电压。保持电流应大于最大工作电流，动作电流应小于线路的最大可承受电流。
瞬态抑制二极管TVS：通用信号传输线上TVS的击穿电压VBR应高于信号线上传输的信号电压,在此前提下, VBR应尽可能选得低一些,较低的VBR 可使后端通信芯片得到可靠保护,并且具有较大的通流容量。

防雷要求：
1）在正常运行时,浪涌保护元件的接入应不影响信号的正常传输,且对地阻抗应非常大,串连在电路中的阻抗应非常小。
2）在雷电袭击通信总线时,浪涌保护元件应发挥良好的电压钳位作用,其钳位电压应低于后端控制芯片或其它电器件的耐受电压水平。
3）在抑制雷电袭击过程中,元件自身应完好无损。
4）保护元件对雷电袭击应具有足够快的响应速度。