【经验】基于收发器ISL3152EIBZ的RS485浪涌保护措施

时间： 2019-08-16 来源：Renesas

RS485总线在较为恶劣的电磁环境下工作，为确保设备的正常工作，产品设计必须符合相关要求的电磁兼容性规则，根据实际要求部署相应的RS485端口防护措施。通常比较常见的防护对象为静电放电(ESD)、电快速瞬变(EFT)与浪涌（Surge）等。浪涌一般来源于开关瞬变或雷击现象，国际标准 IEC 61000-4-5浪涌抗扰度试验详细规定了受试电子电气设备抗扰度的测试波形、方法和级别等。国标方面对齐GB/T 17626.5浪涌(冲击)抗扰度试验标准。本文主要针对RS485的浪涌保护措施展开描述，典型电路应用基于RENESAS的收发器 ISL3152EIBZ。

基于ISL3152EIBZ的防护等级设计主要分三种，分别为LEVEL 2 (1kV)，LEVEL 3 (2kV)与LEVEL 4(4kV)，其他级别的要求可参考标准条文的具体描述。下图1为LEVEL 2 (1kV)的典型应用与BOM。

图1 LEVEL 2 (1kV)典型应用原理图 BOM表

LEVEL 2级别要求，收发器外围保护器件主要为TVS与限流电阻。其中TVS选择了双向SM712（7V、12V），限流电阻Rs选取了低阻值的耐冲击厚膜电阻。图1中的第二部分为具体BOM清单，设计者可根据参数灵活调整器件选型。

LEVEL 3级别要求，收发器外围保护器件主要包含TVS，过流保护器（OCP）与过压保护器（OVP）。图2为LEVEL 3 (2kV)的典型应用与BOM。要实现较高的浪涌保护水平，除了具备TVS之外，电路设计还需增加过流和过压保护器件（TSPD）。过流保护可保护接口部分的TVS免受超额定值的高电流冲击，而过压保护则可保护OCP部分免受高瞬态电压的影响。

图2 LEVEL 3 (2kV)典型应用原理图 BOM表

LEVEL 4级别要求，该级别属于比较高的要求，同样收发器外围保护器件主要包含TVS，过流保护器与过压保护器。与LEVEL 3不同的是，LEVEL 4过压保护使用了GDT，其通过电离不导电的气体来实现，可以承受较高能量的冲击，与TSPD相比，其触发时间可能较长。图3为LEVEL 4 (4kV)的典型应用与BOM。

图3 LEVEL 4 (4kV)典型应用原理图 BOM表

通常接口电路使用分立TVS器件，需要考虑TVS器件在PCB上的摆放位置和走线，PCB布局中可将TVS与接口芯片与地尽量靠近，这样在一定程度上可以避免影响能量泄放速度。目前市场上也出现了部分集成片上TVS的接口芯片或保护器产品，设计者可根据性能与成本要求合理选型。

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