RS-485通信鏈路與電子護(hù)欄

　　3 電磁兼容性

　　為了確保這些設(shè)計能夠在“真實世界”的環(huán)境下工作，各個政府機(jī)構(gòu)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)實施了EMC法規(guī)。如果設(shè)計符合這些法規(guī)，可以讓最終用戶確信它們在惡劣的電氣環(huán)境下也能正常工作。

　　IEC61000規(guī)范定義了一組EMC耐受要求，適用于在住宅、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中使用的電氣和電子設(shè)備。這組規(guī)范包括以下三種類型的高電壓瞬變，設(shè)計人員必須確保數(shù)據(jù)通信線路不受它們損害：

　　● IEC 61000-4-2靜電放電(ESD)

　　● IEC 61000-4-4電快速瞬變(EFT)

　　● IEC 61000-4-5電涌抗擾度

　　所有這些規(guī)范都定義了測試方法，用以評估設(shè)備對指定現(xiàn)象的耐受性。值得注意的是，ESD和單個EFT脈沖具有類似的波形特征，因而具有相似的能級。但是電涌脈沖的能級比ESD和EFT脈沖高三至四個數(shù)量級，因而它是三者中破壞性最強(qiáng)的一個。ESD和EFT之間的相似性，相應(yīng)的電路保護(hù)設(shè)計也很相似，但是由于電涌的能量大，因此必須采取不同的處理方式。在開發(fā)保護(hù)電路時，如果既要保持成本效益，又要提高數(shù)據(jù)端口針對這三種瞬變的抗擾度，這就是主要問題之一。

　　4 EMC保護(hù)RS485電路或RS485瞬變抑制網(wǎng)絡(luò)

　　就特性而言，EMC瞬態(tài)事件在時間上會有變化，因此保護(hù)元件必須具有動態(tài)性能，而且其動態(tài)特性需要與受保護(hù)器件的輸入/輸出極相匹配，這樣才能實現(xiàn)成功的EMC設(shè)計。元件數(shù)據(jù)表通常只包含直流數(shù)據(jù)，由于動態(tài)擊穿和I/V特性可能與直流值存在很大差異，因此這些數(shù)據(jù)沒有太多價值。必須進(jìn)行精心設(shè)計并確定特性，了解受保護(hù)器件的輸入/輸出級的動態(tài)性能，并且使用保護(hù)元件，才能確保電路達(dá)到EMC標(biāo)準(zhǔn)。

　　ADI公司和Bourns公司攜手合作，共同開發(fā)了業(yè)界首個EMC兼容RS-485接口設(shè)計工具，提供針對IEC61000-4-2 ESD、IEC61000-4-4 EFT和IEC61000-4-5電涌的四級保護(hù)，從而擴(kuò)展了面向系統(tǒng)的解決方案組合。它根據(jù)所需保護(hù)級別和可用預(yù)算為工程師提供相應(yīng)的設(shè)計選項。借助這些設(shè)計工具，工程師可在設(shè)計周期之初考慮EMC問題，從而降低該問題導(dǎo)致的項目延誤風(fēng)險。

　　圖4所示電路顯示了三種不同的完整特性EMC兼容解決方案。每個解決方案都經(jīng)過獨(dú)立外部EMC兼容性測試公司的認(rèn)證，各方案使用精選的Bourns外部電路保護(hù)元件，針對ADI公司具有增強(qiáng)ESD保護(hù)性能的ADM3485E 3.3 V RS-485收發(fā)器提供不同的成本/保護(hù)級別。所用的Bourns外部電路保護(hù)元件包括瞬變電壓抑制器(CDSOT23-SM712)、瞬變閉鎖單元(TBU-CA065-200-WH)、晶閘管電涌保護(hù)器(TISP4240M3BJR-S)和氣體放電管(2038-15-SM-RPLF)。

　　每個解決方案都經(jīng)過特性測試，確保保護(hù)元件的動態(tài)I/V性能可以保護(hù)ADM3485E RS-485總線引腳的動態(tài)I/V特性。ADM3485E的輸入/輸出級之間的交互，配合外部保護(hù)元件，共同防止受到瞬態(tài)事件的損害。三個不同電路提供的保護(hù)級別如表1所示。

　　5 結(jié)論

　　使用EVAL-CN0313-SDPZ提供的解決方案，能夠有效保護(hù)RS-485接口免受真實世界的高壓瞬態(tài)影響。將機(jī)器人控制網(wǎng)絡(luò)暴露在電子護(hù)欄增能器的電荷下可提供穩(wěn)定的電路板演示性能。在設(shè)計面向RS-485網(wǎng)絡(luò)的EMC兼容解決方案時，主要難題是讓外部保護(hù)元件的動態(tài)性能與RS-485器件輸入/輸出結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能相匹配。本文介紹了適用于RS-485通信端口的三種不同EMC兼容解決方案，設(shè)計人員可按照所需的保護(hù)級別選擇保護(hù)方案。EVAL-CN0313-SDPZ是業(yè)界首個EMC兼容RS-485客戶設(shè)計工具，針對ESD、EFT和電涌提供四級保護(hù)。雖然這些設(shè)計工具不能取代所需的系統(tǒng)級嚴(yán)格評估和專業(yè)資質(zhì)，但能夠讓設(shè)計人員在設(shè)計周期早期降低由于EMC問題導(dǎo)致的項目延誤風(fēng)險，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計時間和上市時間。