如何利用浪涌@@防护@@方案避免浪涌@@影响@@

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在工业通讯现场@@,雷电过电压@@、落雷引发出的诱导雷浪涌@@@@,还有电源系统@@(特别是带很重的感性负载@@)开关切换引起的浪涌@@@@,这些浪涌@@产生的瞬态过压和过流@@,从而导致数据总线通讯网@@络瘫痪甚至使元器件发出错误的信号@@,会给用户带来很大的损失@@。现在防雷@@、防浪涌@@和防过电压这些都是总线设计必须考虑的因素@@。

  通常所说的防浪涌@@@@,有两个类型@@:一个是共模@@,一个差模@@。雷电或大电流切换时产生的浪涌@@一般是共模的@@,差模形式的浪涌@@往往是由于数据电缆附近有高压线经过@@,数据线缆和高压线之间因绝缘不良而产生的@@,虽然差模比共模产生的电压和电流小得多@@,但它不像共模那样只维持很短的时间@@,而会在数据通信网@@络中较长时间内稳定存在@@。光耦或磁耦器件标称的耐压是共模@@,也就是前端到后端之间的耐压@@。如果超过这个耐压@@,前端后端都一起烧坏@@;元器件不会标称差模的耐压@@,差模耐压能力由电路的设计决定@@,差模电压超过电路承受范围@@,前端烧坏@@,后端不会烧坏@@。

常规浪涌@@防护@@方案@@——分立方案@@

  防浪涌@@电路通常分为@@隔离法和规避法@@。隔离法就是采用光耦合器或磁耦合器@@,将@@输入和输出信号隔离分开@@,只要浪涌@@产生的电压幅值@@不超过器件标称的值@@@@,光耦或磁耦就不会损坏@@,即使浪涌@@电压长时间存在也不会对隔离的设备@@产生损害@@。这类隔离法只能抑制共模形式的浪涌@@@@,不能抑制差模形式的浪涌@@@@。(这里说的浪涌@@@@,主要是由于落雷而发生的诱导雷浪涌@@@@、电路系统内浪涌@@等@@,直击雷不属于讨论范围@@)。

  规避法就是主设备@@的地连在一起形成单点接地@@,一旦有浪涌@@出现就可安全转移浪涌@@能量@@,此外有必要增加一些抑制浪涌@@的器件@@。能将@@浪涌@@所产生的有害电流在到达数据端口前泄放到地回路中去的器件@@,主要有@@Tvs管@@、压敏电阻@@、气体放电管@@@@,它们都有一个钳位电压@@,一旦超过该钳位电压@@,器件就会在连接@@点之间产生一个低阻抗@@,从而转移有害的电流@@。

  如果将@@隔离法和规避法相结合@@,就可以更好地保护系统@@。规避器件一方面可抑制浪涌@@保护隔离器件@@,也可以抑制总线上产生的差模形式浪涌@@@@。隔离器件抑制共模形式浪涌@@@@,保护主设备@@@@。两者相辅相成@@,能够更好地保护总线设备@@@@。

  举个例子@@,CAN的接口防护一般是在收发器外加隔离保护器件@@,如光耦@@、磁耦等@@。为@@接口设计方便@@,我们可以使用一体化的收发器模块@@,和自主搭建电路比@@,使用方便@@,简化电路@@,环境适应性更强@@。这类加隔离模块防共模浪涌@@设计比较常见就不多做赘述了@@@@。这里重点谈一下增加差模形式浪涌@@防护@@的方法@@。常用规避保护的器件有@@GDT、TVS以及共模电感@@。,GDT被放置于接口最前端@@,提供第一级的雷击浪涌@@防护@@@@。当雷击@@、浪涌@@产生时@@,GDT瞬间达到低阻状态@@,为@@瞬时大电流提供泄放通道@@,将@@CAN_H、CAN_L间电压钳制在二十几伏范围内@@。后端的@@TVS提供第二级浪涌@@防护@@@@,具体规格可根据需求选择@@。

高效浪涌@@防护@@方案@@——模块方案@@

  接口电路虽然能够提供有效的防护@@,但是需要引入较多的电子@@器件@@,这也就意味着接口电路将@@占用更多的@@PCB空间@@,若器件参数选择不合适易造成@@EMC问题@@。有没有更好的办法呢@@?致远电子@@已经为@@小伙伴们设计了@@专业的信号浪涌@@抑制器@@SP00S12,这种@@小体积模块采用灌封材料@@,结合致远隔离模块@@,使电路轻松满足@@IEC61000-4-5 ±4KV 的浪涌@@等级要求@@,可用于各种@@信号传输系统@@,抑制雷击@@、浪涌@@、过压等有害信号@@,对设备@@信号端口进行保护@@,非常适合于@@CAN、 RS-485 等通信领域的浪涌@@防护@@@@。

同样道理@@,为@@ SP00S12 应用于@@ RSM485PHT 串口通信中@@, 将@@ SP00S12 的信号端口与@@ RSM485PHT 模块的差分信号端口@@ A、 B 连接@@,则可使@@ 485 通信端口满足@@ IEC61000-4-5 ±4KV 的浪涌@@等级要求@@。

针对电子@@@@、电气设备@@浪涌@@保护设备@@@@,其实早就有据可依@@。IEC 61000-4-5就规定了@@设备@@对由开关和雷电瞬变过电压引起的单极性浪涌@@的抗扰度要求@@、实验方法和推荐的实验等级范围@@。标准规定了@@一个一致的实验方法@@,以评价设备@@和系统对规定对象的抗扰度@@。目的就是建立一个共同的基准@@,以评价电气和电子@@设备@@在遭受浪涌@@时的性能@@。

  接下来做一下浪涌@@抗扰度测试@@,检验一下浪涌@@抑制器是否满足@@ IEC61000-4-5±4KV 防护要求@@,测试配置依据@@ IEC61000-4-5 中非屏蔽对称通信线进行测试@@,具体测试电路测试过程中向浪涌@@抑制器施加不同等级浪涌@@电压@@,在其信号输入输出端测量电压波形@@。

文章来源@@:21IC

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