RS485接口电磁兼容设计方案

RS485接口组成半双工网络，采用平衡驱动器和差分接收器的组合方式，使用屏蔽双绞线传输，抗共模干扰能力强。RS485的电气特性：两线之间的电压差为+(2V---6V) 表示逻辑“1”，两线之间的电压差为-(2V---6V)表示逻辑“0”，接口通信电平与TTL电平兼容，最常用的RS485总线允许连接多大32个收发器，具体连接说了和芯片输入阻抗有关系，例如：普通芯片输入阻抗为≥12kΩ时相应的驱动点数为32个，输入阻抗设计为1/2负载（≥24kΩ）时相应的驱动点数为64个。

EMC问题

RS485总线标准是工业设备应用最广泛的物理协议之一，通常应用于楼宇自动化、工业自动化、网络控制、安防系统等场景中，因此RS485接口的防护措施变得尤为重要。一般如果RS485总线建在室内，电磁环境比较温和，只需要增加防静电保护即可，若RS485总线用于室外，可能会遭遇雷击的危险，一般要加防雷保护电路。

RS485用于设备和计算机或其他设备通信，当应用设备逐渐增多时，通信信号和走线信号变得混合在一起，普通RS485接口设计可能会造成EMC等问题。干扰问题：RS485会遭遇外界干扰如脉冲干扰、电磁干扰等造成的通信异常，同时如果应用于外界，还会造成雷击造成RS485永久损坏。辐射问题：RS485接口会将PCB板内部干扰，通过电源线形式对外进行辐射，导致辐射测试指标超标。

RS485防护设计

1、使用GDT气体放电管，主要用来泄放工模浪涌，同时旁路大部分雷击电流，可以防护高达4KV甚至更高的浪涌电流保护能力。器件选型时，需要考虑直流击穿电压需要大于线路所允许的最大工作电压，放电管允许通过的电流需要超过设计通过的最大电流。

2、R使用自恢复保险丝，阻值只有几欧姆，当回路流过的电流超过正常工作电流过多时，其内部阻值会迅速增大，从而将回路电流限制在很小的范围值内，有效的防护应为静电电流过大造成RS485接口损坏。选型需要考虑最大额定工作电压应该大于电路正常工作电压，动作电路需要小于线路最大可承受电流。

3、TSS采用瞬态抑制二极管TVS，TVS管与GDT实际作用类似，用于二级电路保护，将电压钳位在工作电压范围内，将浪涌电压的残压将至最低范围。器件选型TVS的击穿电压应该高于信号线上传输的信号电压，但是击穿电压不应选的过高，一般表示的6V钳位电压，实际击穿电压都会在10V左右，同时TVS需要选择结电容小的，一般几十pF即可，过高的结电容会造成RS485在高数据速率是传输异常。

电缆设计：

（1） RS 485信号电缆采用网状编织屏蔽层的屏蔽方式，且网状编织层编织密度要求不小于90%；

（2） 内部组线时，差分电缆采用双绞传输，双绞绞距一般为信号电缆线径的3倍；组线方式如上图所示：

（3） 电缆两端需要增加磁环处理，磁环内径与电缆的外径要紧密结合，尽量选择厚长型的磁环。

走线设计：

（1） RS 485电缆走线时要求远离其他强干扰源，如电源模块；

（2） 电缆走线最好单独走线或与其他模拟以及功率线缆保持10cm以上距离，切不可与其他线缆一起混合捆扎。

PCB设计要点：

1、元器件布局要紧凑，元器件位置要按照信号流向进行布局；

2、遵循先防护后滤波的原则；

3、地设计时候要保证防护地与数字地隔离；

4、信号走线要平行等长走线；

5、在进行PCB铺铜时，注意防护器件以及共模电感正下方掏空处理。

审核编辑：汤梓红