關於RS485防雷保護中四種接地方案對比
發布時間:2014-03-27 責任編輯:cicy
第一級GDT(陶瓷放電管)用作大電流的泄放,第二級的TVS箝位電壓(單個TVS作差模保護,兩個串聯TVS作共模保護),中間用保險絲退耦,後端為485芯片。由於TVS共模保護是要保護後麵的電路或者芯片,所以TVS的地和後端電路的信號地是連接在一起的,這樣才有保護意義。這四種方案的保護等級:可通過IEC61000-4-5;4級標準: 1.2/50us 4KV , 10/700us 6KV。根據三者不同的接地組合方式,可以把接地分成四種情況(以下四種都是基於共模保護時的情況)。
一.四種接地方案電路原理圖
下麵就是四種接地方案的電路原理圖,GDT(陶瓷放電管)接地,TVS(瞬態抑製二極管)接地,後端電路的是信號地,大家從圖中可以很方便的看到接地的情形。

第二頁:四種方案對比解析
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二.關於上麵四種方案的測試數據

三.對幾種方案和實驗數據的分析
從表格的測試數據中可以看到,方案一共模殘壓(CD兩端)比方案二和方案四要略高,當接地狀況不良好的時候,由於後端與大地之間進行了隔離,這時候對芯片的影響很小,跟第四種方案差不多,不過這種方案比第三種和第四種節約了成本;但是當大地狀況良好的時候,第二種接地方案比第一種要好。當大地電壓出現高電壓,或者電力線接觸到外殼引起大地電壓升高,這時候需要良好的接地隔離。所以當不清楚大地是否良好的時候,選擇第一種方案比第二種方案要好。
方案二的殘壓比第四種的殘壓要稍微低點,當接地良好的時候選用第二種比較好;如果接地情況不良,從地麵過來的地反擊電壓很容易造成後端電路的異常;從前端過來的大電流大電壓,GDT與TVS組成回路,也可能與從後端電路組成回路,這個時候就要看後麵芯片的耐壓。經過測試,一般485芯片的耐壓是40V到50V,不同廠家的芯片質量也不盡相同,耐壓有高有低。當地電壓超過芯片的耐壓值,芯片會被打死。可以看出方案二穩定性不夠好。
方案三前後一起加GDT(陶瓷放電管)再zai接jie大da地di,這zhe種zhong方fang案an跟gen方fang案an二er相xiang比bi,殘can壓ya高gao些xie。當dang浪lang湧yong從cong前qian端duan過guo來lai,要yao經jing過guo兩liang個ge陶tao瓷ci放fang電dian管guan放fang電dian才cai會hui將jiang大da電dian流liu泄xie放fang到dao大da地di,而er且qie此ci時shi的de電dian流liu很hen可ke能neng直zhi接jie流liu向xiang後hou端duan電dian路lu,而er不bu是shi通tong過guo第di二er個ge陶tao瓷ci泄xie放fang到dao大da地di,當dang能neng量liang過guo大da,芯xin片pian會hui被bei打da死si。當dang大da地di電dian壓ya沒mei有you超chao過guo接jie地di陶tao瓷ci放fang電dian管guan擊ji穿chuan電dian壓ya的de時shi候hou,對dui後hou端duan芯xin片pian可ke以yi起qi到dao保bao護hu作zuo用yong,與yu第di二er種zhong方fang案an相xiang比bi,增zeng加jia了le一yi個ge陶tao瓷ci放fang電dian管guan,很hen顯xian然ran這zhe種zhong方fang案an不bu合he理li化hua,進jin而er設she計ji方fang案an四si的de電dian路lu。
方(fang)案(an)四(si)共(gong)模(mo)殘(can)壓(ya)不(bu)高(gao),後(hou)端(duan)電(dian)路(lu)與(yu)地(di)麵(mian)進(jin)行(xing)了(le)隔(ge)離(li),大(da)地(di)狀(zhuang)況(kuang)的(de)好(hao)壞(huai)與(yu)否(fou)對(dui)其(qi)影(ying)響(xiang)不(bu)大(da),選(xuan)這(zhe)種(zhong)相(xiang)對(dui)第(di)二(er)種(zhong)要(yao)好(hao)些(xie)。前(qian)端(duan)陶(tao)瓷(ci)放(fang)電(dian)管(guan)直(zhi)接(jie)接(jie)地(di),將(jiang)大(da)電(dian)流(liu)直(zhi)接(jie)泄(xie)放(fang)到(dao)大(da)地(di),後(hou)端(duan)TVS起第二級保護,保護效果不錯。與第一種方案相比,方案四的成本有所增加,但殘壓比方案一要低;與第二種方案相比,穩定性比它要好;與第三種相比較,它減少了從前端過來的電流的路徑,從而很好地保護了後端的電路或者芯片。
總結:一個方案的保護效果,殘壓高低,保護成本,應用環境,都是工程師需要慎重考慮的問題。
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