如何保护工业环境中的 RS-485 总线

2512959 2022-11-25 | pdf | 297.33KB | 次下载 | 免费

资料介绍

尽管电子产品和连接系统越来越成为现代工业综合体不可或缺的一部分，但这种环境仍然对电子产品不利。大功率电机、大型继电器、螺线管、执行器和类似设备会产生电磁场，而高压静电放电 (ESD)、快速瞬变和电感耦合浪涌甚至闪电都很常见。如此之多，以至于像 RS-485 这样的串行总线传输距离很远，需要大量特殊工具才能保持其稳定可靠。尽管电子产品和连接系统越来越成为现代工业综合体不可或缺的一部分，但这种环境仍然对电子产品不利。大功率电机、大型继电器、螺线管、执行器和类似设备会产生电磁场，而高压静电放电 (ESD)、快速瞬变和电感耦合浪涌甚至闪电都很常见。如此之多，以至于像 RS-485 这样的串行总线传输距离很远，需要大量特殊工具才能保持其稳定可靠。RS-485，也称为电信行业协会和电子行业联盟 (TIA/EIA)-485，是一种异步串行数据总线，实际上用于工业应用，其 4000 英尺 (ft) 范围适合工厂车间安装。尽管 RS-485 具有固有的坚固性，但依赖它的工业系统的设计人员需要采取先发制人的措施来确保总线的稳定性和寿命，尤其是在过程越来越依赖准确数据和持续反馈的情况下。RS-485，也称为电信行业协会和电子行业联盟 (TIA/EIA)-485，是一种异步串行数据总线，实际上用于工业应用，其 4000 英尺 (ft) 范围适合工厂车间安装。尽管 RS-485 具有固有的坚固性，但依赖它的工业系统的设计人员需要采取先发制人的措施来确保总线的稳定性和寿命，尤其是在过程越来越依赖准确数据和持续反馈的情况下。这些措施包括适当考虑屏蔽电缆、瞬态抑制二极管、ESD 和浪涌容限收发器以及信号预加重。本文着眼于如何使用这些保护解决方案和技术来满足现有的电磁兼容性 (EMC) 标准并确保在恶劣环境中进行可靠的数据通信。这些措施包括适当考虑屏蔽电缆、瞬态抑制二极管、ESD 和浪涌容限收发器以及信号预加重。本文着眼于如何使用这些保护解决方案和技术来满足现有的电磁兼容性 (EMC) 标准并确保在恶劣环境中进行可靠的数据通信。工业环境中对电子设备的威胁工业环境中对电子设备的威胁工业环境中使用的电子设备面临三种主要类型的电磁干扰 (EMI) 威胁：ESD、电快速瞬变 (EFT) 和电涌瞬变。ESD 通常与人际互动和由摩擦起电效应产生的电荷转移到设备有关。ESD 事件代表能量最低的瞬变。EFT 是继电器触点弹跳或电感负载中断的结果，而瞬态浪涌是雷击、电机负载、热插拔事件或短路等重大中断的结果。浪涌通常会产生最高的能量瞬变。工业环境中使用的电子设备面临三种主要类型的电磁干扰 (EMI) 威胁：ESD、电快速瞬变 (EFT) 和电涌瞬变。ESD 通常与人际互动和由摩擦起电效应产生的电荷转移到设备有关。ESD 事件代表能量最低的瞬变。EFT 是继电器触点弹跳或电感负载中断的结果，而瞬态浪涌是雷击、电机负载、热插拔事件或短路等重大中断的结果。浪涌通常会产生最高的能量瞬变。一系列相关国际标准可帮助设计人员，这些标准旨在帮助测试工业设备在存在这些 EMC 威胁时的稳健性和可靠性。国际电工委员会 (IEC) 创建并维护了 IEC 61009-4 系列 EMC 标准。标准是：一系列相关国际标准可帮助设计人员，这些标准旨在帮助测试工业设备在存在这些 EMC 威胁时的稳健性和可靠性。国际电工委员会 (IEC) 创建并维护了 IEC 61009-4 系列 EMC 标准。标准是：IEC 61000-4-2 的 ESD 抗扰性IEC 61000-4-2 的 ESD 抗扰性IEC 61000-4-4 抗 EFTIEC 61000-4-4 抗 EFTIEC 61000-4-5 瞬态浪涌抗扰度IEC 61000-4-5 瞬态浪涌抗扰度这些标准中的每一个都指定了测试以确保设备能够承受相关的 EMC 威胁。每个测试都采用特定的波形，以突发方式应用，以模拟给定类型的事件。与每个单独波形相关的功率各不相同，ESD 功率最小。浪涌瞬态波形具有最大的功率（图 1）。这些标准中的每一个都指定了测试以确保设备能够承受相关的 EMC 威胁。