電路功能與優(yōu)勢
圖1所示電路使用ADM3485E收發(fā)器，是經(jīng)過驗證并測試的電磁兼容性(EMC)解決方案，可為使用廣泛的RS-485通信端口提供三重保護(hù)。每個解決方案都經(jīng)過測試和特性表征，確保收發(fā)器和保護(hù)電路元件之間的動態(tài)交互能夠協(xié)同工作，保護(hù)它們免遭靜電放電(ESD)、電快速瞬變(EFT)和電涌的破壞——分別由IEC 61000-4-2、IEC 61000-4-4和IEC 61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)定義。本電路使用ADM3485E提供經(jīng)過驗證的RS-485接口ESD、EFT和電涌(常見于惡劣工作環(huán)境)保護(hù)。
電路描述
在工業(yè)和儀器儀表應(yīng)用中，RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)是使用最廣泛的物理層總線設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之一。RS-485提供多個系統(tǒng)之間的差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，這些系統(tǒng)通常相距很遠(yuǎn)。RS-485的應(yīng)用包括：過程控制網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)自動化、遠(yuǎn)程終端、樓宇自動化(例如，暖通空調(diào)(HVAC)、保安系統(tǒng))、電機控制和運動控制。
在這些實際的系統(tǒng)中，雷擊、電源波動、感應(yīng)開關(guān)和靜電放電會通過產(chǎn)生較大瞬變電壓對通信端口造成損害。設(shè)計人員必須確保設(shè)備不僅能在理想條件下工作，而且能夠在實際可能遇到的惡劣環(huán)境下正常工作。為了確保這些設(shè)計能夠在電氣條件惡劣的環(huán)境下工作，必須符合EMC規(guī)范。
許多EMC的問題并不簡單，且不易呈現(xiàn)，因此必須在產(chǎn)品開發(fā)周期的初級階段即將其考慮在內(nèi)。正確的解決方案和保護(hù)電路必須作為整體設(shè)計的一部分，而非留到最后一刻。保護(hù)電路必須集成特定收發(fā)器生產(chǎn)商的輸入和輸出結(jié)構(gòu)，作為設(shè)計的組成部分。
IEC 61000規(guī)范定義了一組EMC耐受性要求。在這組規(guī)范中，設(shè)計人員必須考慮數(shù)據(jù)通信線路的下列三類高壓瞬變：
· IEC 61000-4-2靜電放電(ESD)
· IEC 61000-4-4電快速瞬變(EFT)
· IEC 61000-4-5電涌耐受
ESD和EFT具有類似的上升時間、脈沖寬度和能耗水平。電涌瞬變具有更長的上升時間和脈沖寬度;其幅度最終可能比ESD或EFT瞬變電能的幅度高3至4個數(shù)量級。由于ESD和EFT瞬變的相似性，它們的電路保護(hù)設(shè)計也相近。但是因為電涌瞬變的電能水平較高，因此必須將它們區(qū)別對待。
每款解決方案都向數(shù)據(jù)端口提供ESD電壓(8 kV接觸放電和15 kV氣隙放電)以及2 kV的EFT電壓保護(hù)。不同的解決方案提供高達(dá)6 kV的更高電涌保護(hù)等級。電路保護(hù)等級列于表1中。
圖2顯示EVAL-CN0313-SDPZ板的實物照片。電路板上有三個ADM3485E器件，每個器件用于一種保護(hù)方案。每種保護(hù)方案都提供本文描述的ESD和EFT保護(hù)，并提升電涌保護(hù)等級。
有關(guān)EVAL-CN0313-SDPZ板的完整設(shè)計支持包，包括原理圖、布局文件和物料清單，請參閱www.analog.com/CN0313-DesignSupport。
ADM3485E是一款3.3 V低功耗數(shù)據(jù)收發(fā)器，適合用于多點傳輸線路的半雙工通信。它的數(shù)據(jù)速率高達(dá)12 Mbps，總線引腳(A和B)上的共模電壓范圍為?7 V至+12 V。數(shù)據(jù)通過DI引腳發(fā)送出去，通過RO引腳接收。驅(qū)動器和接收器的輸出都可使能或禁用，即通過改變DE和RE引腳上的相應(yīng)邏輯電平，進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。
電源和接地通過螺旋電纜連接器互相連接(VCC和GND)。該連接器供全部三個ADM3485E器件使用。
