内容发布更新时间 : 2024/12/23 20:45:02星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
485芯片使用中存在的主要问题:
1、 当有高频脉冲从RJ45网络接口进入,流向83485芯片时,传输线对高频信号而言就是相当于电感,因此对于高频瞬态干扰,接地线实际等同于开路。这样的瞬态干扰虽然持续时间短暂,但可能会有成百上千伏的电压,高频脉冲耦合进内部线路对83485芯片和EMP240产生幅度很高的瞬态干扰,将芯片烧坏,严重的甚至把RJ45网络接口座都炸裂。
2、 485接口芯片在使用、焊接或设备运输的过程中都有可能受到静电的冲击而损坏。
3、 在接到维修工程的时候,工程人员去现场调查维修,就发现很多接口被烧坏 很大部分是因为学校的接地线是虚的,使得防范雷击瞬态高压的效果大大降低,当有雷电通过,端口瞬间大电流,使得芯片烧坏,接地处理不当往往会导致电子系统不能稳定工作甚至危及系统安全。 4、83485输出能力有限。有时应用比较多,485总路线上有可能同时接很多节点,此时差分信号接入口线对外输出电流会比较大,若V485前端供电电路输出不够,也是容易损坏芯片的
5、共模干扰:485总线虽采用差分方式传输信号,似乎并不需要相对于某个参照点来判定信号,系统只需检测两线之间的电位差就可以了,但有人往往忽视了任何485接口IC总有一定的共模电压承受范围,如一般的-7~+12V,只有满足这个条件,整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠,甚至损坏接口。比如当发送器A向接收器B发送数据时,发送器A的输出共模电压为VOS,由于两个系统具有各自独立的接地系统,存在着地电位差VGPD,那么接收器输入端的共模电压VCM就会达到VCM=VOS+VGPD。RS-485标准规定VOS≤3V,但VGPD可能会有很大幅度如十几伏甚至上百伏,且可能伴有强干扰(快速波动),致使接收器共模输入超出正常范围并在传输线路上产生干扰电流,轻则影响正常通信,重则损坏通信接口电路。
83485接口电路示意图:
图二
目前对485接口的保护措施:
1、在网络接口RJ45第三脚和第六脚处(即83485芯片的第六第七脚)增加TSS管,防止瞬间高压产生高电流烧坏83485芯片继而烧坏EMP240芯片。电路图如下图。
图三
2、采用上下拉电阻,保证差分信号进入的电压的稳定,提高83485芯片电路的可靠性。
三、保护方案:
第一种:隔离保护
83485收发器的差分输入端对地共模电压范围为-7V到+12V,只有满足这个条件才能正常工作,隔离保护是把数据端口与主器件电路隔离,将数据的信号地与任何固定的地连接隔离。光隔离器是利用光信号将电气信号实现转换,消除了电气连续性。只要电路的漂浮电平不超过隔离器的额定击穿电压(通常1000-2500V),端口就不会损坏。完全隔离则有效的抑制了高共模电压的产生,大大降低了83485的损坏率,提高了系统的稳定性。
下图为一个使用光电隔离方式连接的83485R芯片的示范电路,可以被直接嵌入实际的 83485应用电路中微处理器的 UART串口的 RXD 、TXD 通过光电隔离电路连接83485芯片的 RO、DI 引脚,控制信号 R/D 同样经光电隔离电路去控制 83485芯片的 DE和/RE 引脚。
由微处理器输出的R/D 信号通过光电隔离器件控制 83485 芯片的发送器/接收器使能:R/D 信号为“1”,则 83485 芯片的 DE 和/RE 引脚为“1”,发送器有效,接收器禁止, 此时微处理器可以向 RS-485 总线发送数据字节;R/D 信号为“0 ”,则 83485 芯片的 DE数据字节。任一时刻,83485 芯片中的“接收器”和“发送器”只能够有 1 个处于工作状态。
图四
优缺点分析:
该类保护对共模瞬变很有效,但是该保护并不吸收或者分流浪涌能量,因此对瞬变状态的持续时间不敏感。存在电路体积过大、电路繁琐、分立器件过多、传输速率受光电器件限制等缺点,对整个系统的稳定性也有一定的影响。
第二种:分流保护
分流保护的目的是使有害电流到达数据端口之前由保护器件将泄放。
在差分信号输入端(即EL83485芯片的第六第七脚)分别加上一路FFPTC(快速自恢复熔断器)和TVS管(瞬态电压抑制二极管)形成回路。 第一层保护是由响应速度较快的TVS管构成,在反向应用条件下,当承受一个高能量的大脉冲时,TVS工作阻抗立即降至极低的导通值,从而允许大电流通过,同时把电压钳制在预定水平,其响应时间仅为10-12毫秒,允许的正向浪涌电流在TA=250C,T=10ms条件下,可达50~200A。双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率,并把电压钳制到预定水平,正如电路图中,钳位于 6.8V 的TVS 管 V4 、V5 、V6 都是用来保护83485 芯片的,避免83485 芯片线在受外界干扰时(雷击、浪涌)产生的高压损坏 83485 收发器。可用于防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等,是一种理想的保护器件。
第二层保护:当有大的交流电压灌入时,FFPTC(快速自恢复熔断器)开始发热,进而形成高阻,保证后续电路,等当故障排除后,PTC可恢复保险丝重新冷却结晶,体积收缩,导电粒子重新形成导电通路,自恢复保险丝恢复为低阻状态,从而完成对电路的保护。
第三层:连接至 A 引脚的上拉电阻 R7 、连接至B 引脚的下拉电阻R8用于保护无连接的83485芯片处于空闲状态,提供网络失效保护,以提高83485 节点与网络的可靠性。