RS485防雷保護中的接地問題分析

2021-06-20 23:05:23 字數 1663 閱讀 5906

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rs485防雷保護中有差模保護和共模保護,共模保護時涉及到接地的問題,前端gdt(陶瓷放電管)接地,tvs(瞬態抑制二極體)接地,還有後端電路的系統地,這三者之間不同的接地方式,對後端電路的保護可能會有影響,本文就是關於這個

rs485

防雷保護中接地問題的實驗與分析,了解這些接地方案對後端電路的影響情況。大地有時會出現異常電壓,這時候系統與大地的隔離與否會影響到系統的正常工作,接地問題需要工程師認真對待。

第一級gdt(陶瓷放電管)用作大電流的洩放,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晶元。由於tvs共模保護是要保護後面的電路或者晶元,所以tvs的地和後端電路的訊號地是連線在一起的,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

下面就是四種接地方案的電路原理圖,gdt(陶瓷放電管)接地,tvs(瞬態抑制二極體)接地,後端電路的是訊號地,大家從圖中可以很方便的看到接地的情形。

二. 關於上面四種方案的測試資料

三. 對幾種方案和實驗資料的分析

從**的測試資料中可以看到,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,這時候對晶元的影響很小,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公升高,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,從地面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組成迴路,也可能與從後端電路組成迴路,這個時候就要看後面晶元的耐壓。經過測試,一般485晶元的耐壓是40v到50v,不同廠家的晶元質量也不盡相同,耐壓有高有低。當地電壓超過晶元的耐壓值,晶元會***。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)再接大地,這種方案跟方案二相比,殘壓高些。當浪湧從前端過來,要經過兩個陶瓷放電管放電才會將大電流洩放到大地,而且此時的電流很可能直接流向後端電路,而不是通過第二個陶瓷洩放到大地,當能量過大,晶元會***。當大地電壓沒有超過接地陶瓷放電管擊穿電壓的時候,對後端晶元可以起到保護作用,與第二種方案相比,增加了乙個陶瓷放電管,很顯然這種方案不合理化,進而設計方案四的電路。

方案四共模殘壓不高,後端電路與地面進行了隔離,大地狀況的好壞與否對其影響不大,選這種相對第二種要好些。前端陶瓷放電管直接接地,將大電流直接洩放到大地,後端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晶元。

總結:乙個方案的保護效果,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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