RS485数据接口雷击过电压防护

一、应用背景

在当今信息通讯高速发展的阶段，自动化监控、安全防护、门禁考勤及工业自动化系统得到迅速普及和应用。在工业控制设备之间中长距离通信的诸多方案中，RS-485系统总线因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点，广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动测控等领域。

在某些工业控制领域，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。虽然RS-485接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的能力，但由于RS485总线实行长距离传输(1200米以上)，而且其传输线通常暴露于户外，因此极易因为雷击等原因引入过电压。当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压，即大于+12V或小于-7V时，接收器就再也无法正常工作了，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。

二、RS485 接口介绍：
RS-485采用平衡发送和差分接收方式实现通信，其接口详细的电气参数如下：
接口定义：A、B
工作电压：-7V—12V
信号速率：10Mb/s
接口电缆：双绞屏蔽电缆
走线方式：根据实际的情况进行走线，最大长度1000m

三、RS485接口防雷击过电压方案：

如图，该电路采用了两级防护，

1. G1、G2 为气体放电管，主要用来泄放共模浪涌能量，气体放电管击穿电压90V，通流量10kA；

2. D1、D2、D3为半导体放电管，D1、D2用来泄放共模浪涌能量，D3用来泄放差模浪涌能量；

3. R1、R2 选用10Ω1/2W的电阻，因半导体放电管启动电压要低于气体放电管，为保证气体放电管能顺利的导通，泄放大能量必须增加此电阻（R1、R2）进行分压，确保大部分能量通过气体放电管泄放，而半导体放电管作第二级精细防护；

4. C1、C2 电容，给干扰提供低阻抗的回流路径，能有效减小对外的共模干扰电流，同时对外界干扰能适当的滤波；此电容容值可以根据实际的情况进行调整，从22pF至1000pF，典型值为100pF；

5. 共模电感能够对衰减共模干扰，对单板内部的干扰以及外部的干扰都能抑制，能提高接口的抗干扰能力，同时也能减小通过信号电缆对外的辐射。