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分析RS-485总线提高电快速瞬变脉冲群抗扰能力的措施


RS-485总线结构简单,通信距离远.通信速度高.成本低的优点广泛应用于工业通信.电力监控、仪器仪表等行业。由于工业控制环境恶劣,通信线中会有更多的干扰耦合,影响RS-485总线的可靠性,甚至损坏RS-脉冲群骚扰是485收发器芯片中常见的一种。我们通常使用电快速瞬变脉冲群(EFT)抗扰试验模拟这种骚扰,验证系统的可靠性。


1.脉冲群骚扰的来源

雷电经常出现在工业控制环境中.短路.开关动作等具有电感负载的动作产生的瞬时干扰是一些短期的高能脉冲骚扰,脉冲成群、脉冲的上升时间相对较短.脉冲重复频率高。这些干扰会耦合到RS-在485总线上,因为这些脉冲不是单个脉冲,而是一系列脉冲,所以它们RS-485总线积累,使骚扰电压幅值超过RS-485收发器的噪声容量导致通信错误。同时,由于这些脉冲骚扰的周期较短,每个脉冲的间隔较短,当第一个脉冲骚扰没有消失时,第二个脉冲紧随其后RS-寄生电容和485总线RS-对于485收发器的结电容器,在放电前开始充电,寄生电容器通常较小,能量较小,容易损坏RS-485收发器,影响RS-485总线通信可靠性。


2.脉冲群骚扰的原理

脉冲群骚扰源的电压取决于负载电路的电感.负载断开的速度和其他因素。开关动作为例由于开关打开时动静触点之间的距离相对较近,电路中电感应反向电位足以突破触点之间的空气间隙电路开始打开但这个放电过程非常短,电路产生一个前沿脉冲ns等级宽度达到几十ns水平,高压脉冲振幅超过数千伏。上述脉冲结束时电路开始重复电感负载,以产生反向电势并通过开关动态静态触点之间的空气间隙放电

这个过程将继续进行,直到储存在电感性能负载中的能量足够低,不再产生上述放电过程。这些干扰耦合到RS-在485总线上,形成较大的干扰影响通信可靠性


3.提高电快速脉冲群抗扰能力的措施

电快速瞬变脉冲群抗扰是一种共模干扰,可以使用滤波器.抑制吸收或隔离。

①使用屏蔽双绞线

如图1所示,在实际应用中,RS-屏蔽双绞线可用于485通信线,屏蔽层单点接地,可有效抑制电快脉冲群骚扰耦合到通信线上。


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图1.使用屏蔽双绞线


②增加RS-485总线对地TVS

A对地.B土地之间的增加TVS管,耦合到RS-当485总线上的电快速瞬变脉冲群骚扰电压范围较高时,干扰电压会受到干扰TVS保护钳位RS-485收发器的目的。

③·RS-磁珠串联485总线

因为磁珠在高频时相当于电阻,所以它会将高频能量转化为热能消耗RS-在电快速瞬变脉冲群信号耦合到485总线上串联磁珠RS-在485总线上,磁珠会消耗电快脉冲群骚扰的能量,增加RS-485总线的抗干扰能力。


4.提高EFT抗干扰等级的例子

如图2所示,两个电路RSM3485PHT模块AB接口分别串联磁珠,可以达到IEC61000-4-4±4kV,并且能有效降低通信误码率,只在电路中串联磁珠,非常便宜有效,如果要求的话EFT抗扰度等级较高,可适当增加磁珠数量。


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图2.通信线串联磁珠

相关关键词: 电快速瞬变脉冲群EFT
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