RS-485接口的防护

一、什么是RS-485接口？它比RS-232-C接口相比有何特点？

答： 由于RS-232-C接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：

（1） 接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

（2） 传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。

（3） 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式， 这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

（4） 传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。

针对RS-232-C的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一，它具有以下特点：

（1） RS-485的电气特性：逻辑"1"以两线间的电压差为+（2-6） V表示；逻辑"0"以两线间的电压差为-（2-6）V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。

（2） RS-485的数据最高传输速率为10Mbps

（3） RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。

（4） RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达 3000米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器， 即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。

（5） 因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。 因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。 RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。

RS485注意事项

1． 总线长度和连接设备数量问题

一般的RS485标准接口允许连接32个设备(1个主站和31个从站)，总线最大长度可达1000米。但这主要取决于设备内接口芯片的驱动能力(“RS”即“Recommend Standard”，推荐标准)。

如果接口芯片的驱动能力足够大，可以超出这个限制，Modbus协议支持多达247个站点。

如采用公用电话网或无线方式通讯时，Modbus总线事实上是一对一连接，也可以突破标准限制。

相反的情况，如Micro PLC的编程端口也支持Modbus，但只允许连接8个设备和10米总线长度，超出这个限制时，必须通过加装总线隔离盒(如TSXPACC01)达到标准接口的指标。

2．传输线连接问题

RS485一般采用屏蔽双绞线作为传输线以总线拓扑或串行方式连接，需注意三点：

a. 将屏蔽层连接到独立的系统信号接地线上，切不可连接到电源系统的保护接地线上。如没有信号接地线，屏蔽层可以暂时悬浮。

b. 用一根低阻线将两个接口的信号公共端(0V)互连，使接口间共模干扰电压被短路，有效地抑制电磁干扰。这根线可以是屏蔽层。

c. 在传输总线的始端和末端都并接终端电阻，否则信号将在传输线末端产生反射产生错误。阻值一般取120的电阻(大多数双绞线电缆的特性阻抗在100120)。也可以采取RC匹配方式，即在终端电阻上再串联一只电容，这样可以隔断直流成分以节省大部分功率。电容的取值需要在功耗和匹配质量间进行折衷，典型值是1F。 第四节 RS422和RS485应用注意要点

一、RS422和RS485的连接

RS422和RS485总线连接的原则是构建一条单一、连续的信号通道作为总线。采用一条双绞线(干线)，把各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线(支线)应尽量短，以使引出线中的反射信号对总线的影响最低。图1-8是实际应用中常见的一些错误连接方式(a、c、e) 和正确连接方式(b、d、f)。a、c、e这三种连接方式在短距离、低速率条件下仍可能正常工作，但随着通讯距离的延长或通讯速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后会与原信号叠加，造成信号质量下降。

PTC起限流隔离退耦作用，根据大量浪涌测试验证选取10欧姆左右的JK250-120u，表贴式为mSMD010-1812. TVS二极管的选取为SMBJ6.5CA-TP

防护设计原理：RS485总线的分级防护电路图，当雷击发生时，感应过电压由两端引入，GDT气体放电管做一级防护，此时过电压被大大削弱到数百伏左右，再经过PPTC限流,TVS二极管做二次限压，使到后端电路的电压被箝制在8V左右，从而实现对后端电路的保护。TVS2/3做共模保护，TVS1做差模保护。

保护等级：可通过IEC61000-4-5,4级标准:1.2/50us 4KV 、10/700us 6KV

现在我们的方案是 2个TED485, 2个250-120的PTC, 一个SM712, adum2483, bs0505隔离电源, 这个方案倒是2年多一直都没发生过烧芯片的事情.

1）PTC元件和被保护电路串联连接，当电路中的电流迅速增加时，PTC的电阻迅速增加，从而限制电路过电流，实现对被保护对象的保护。mSMD010-1812的最大工作电压是60V。

2）信号接口的浪涌防护需要做共模、差模的防护。气体放电管如是玻璃气体放电管，则需要使用3只，如三端陶瓷气体放电管，则使用一只。

3）TVS具有的另一个优点是可灵活选用单向或双向保护器件，在单极性的信号电路和直流电源电路中，选用单向TVS管。反之则选择双向。

4）电子系统来说, “地”可以分为两种: 一种是“大地”, 另一种是“工作基准地”, 实践证明, 良好地接地可以在很大程度上抑制系统内部噪声耦合, 防止外部干扰地侵入, 提高系统地抗干扰能力。防雷保护接地是接大地。

YCSP485A

常州映才电子科技有限公司 YCDZ0519@ RS485新型浪涌保护方案简介 YCSP485A是常州映才电子科技有限公司与业内专业厂家合作开发研制的新型浪涌保护器件。其各项参数均针对RS485接口的特点而精心设计。简介如下： ● 最大工作电压(直流)14V —RS485规定电压在-7V～+12V（最大+14V） ● 能承受10/700sμ波形浪涌6KV —满足绝大多是RS485接口测试要求 ● 低残压（6KV下小于40V） —RS485电路芯片的抗浪涌电压能力在60V以上 ● 小尺寸（1206）、贴片式 —占用空间小、使用灵活 目前常用的RS485通讯保护方案（GDT+TVS） （简称方案G） 原理图 1（GDT+TVS） 以上为RS485总线的两级防护电路图。共模保护由GDT和2个TVS共同担当，当浪涌发生时，感应过电压由两端引入，GDT做一级防护，此时过电压被削弱到数百伏左右，再经过PPTC限流,TVS（2和3）做二次限压，使传导到后端电路的电压被箝制在安全范围内，从而实现对后端电路的保护。差模保护有单个TVS（1）担当。 PPTC在共模和差模保护中都可以起限流保护作用。 YCSP485A

常州映才电子科技有限公司 YCDZ0519@ 映才电子RS485通讯保护方案（YCSP485A）（简称方案Y） 原理图 2（YCSP485A） 以上为YCSP485A应用于RS485总线防护电路图。共模保护由YCSP485A独立担当，当浪涌发生时，感应过电压由两端引入，YCSP485A做单独防护，此时过电压被直接削弱到40V以下，再经过PPTC限流,使后端电路受到可靠的保护。差模保护有单个TVS（1）担当。 PPTC在共模和差模保护中都可以起限流保护作用。 两种方案对比(方案G和方案Y) 一、所用元件数量 G用了共模3个、差模1个、限流2个 Y用了共模2个、差模1个、限流2个 二、占用空间（仅考虑共模保护和采用贴片元件） G共模保护需2个SMBJ产品和1个Φ5的GDT产品合计60平方MM Y共模保护只需2个1206产品合计12平方MM Y方案更小更灵活 三、成本核算 G共模保护需2个SMBJ产品和1个Φ5GDT合计成本不低于3.5元RMB YCSP485A单价在1.5元RMB成本是3元 YCSP485A