RS485是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、自動化系統(tǒng)和通信網(wǎng)路中的差分信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)。由于其長距離傳輸、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，RS485在復(fù)雜環(huán)境中得到了廣泛應(yīng)用。然而，RS485芯片在實(shí)際應(yīng)用中面臨著多種潛在的電氣威脅，如靜電放電（ESD）、電快速瞬變（EFT）、浪涌（Surge）、共模干擾等。因此，設(shè)計(jì)有效的防護(hù)機(jī)制對于確保RS485系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。

RS485芯片的主要威脅

1. 靜電放電（ESD）：ESD是由于人體或設(shè)備積累的靜電電荷突然釋放而產(chǎn)生的瞬時(shí)高電壓，放電時(shí)的瞬時(shí)高電流可能損壞芯片的輸入/輸出或電源引腳。

2. 電子快速瞬變（EFT）：EFT是由開關(guān)操作或繼電器動作引起的快速瞬態(tài)電壓脈沖，可能干擾或損壞RS485通信。

3. 浪涌（Surge）：浪涌通常由雷擊或電源系統(tǒng)的切換引起，是一種高能量的瞬態(tài)過電壓，放電時(shí)的瞬態(tài)過電流可能導(dǎo)致芯片永久性損壞。

4. 共模干擾：由于RS485采用差分信號傳輸，共模干擾可能影響信號的完整性，導(dǎo)致通信錯(cuò)誤。

以空調(diào)產(chǎn)品為例，其應(yīng)用環(huán)境多樣且復(fù)雜。空調(diào)系統(tǒng)按市場劃分可區(qū)分為商用和家用類型，按功能劃分可分為多聯(lián)機(jī)和單聯(lián)機(jī)類型。無論是哪種形態(tài)的空調(diào)產(chǎn)品，其使用環(huán)境都是復(fù)雜多變，例如在樓宇的中央空調(diào)，有著復(fù)雜且高壓的供電系統(tǒng)環(huán)境，四季經(jīng)歷如高溫潮濕，低溫干燥，雷雨等各種極端天氣環(huán)境，往往會使空調(diào)系統(tǒng)遭遇較大的EMC問題。

RS485芯片防護(hù)機(jī)制 為了應(yīng)對上述威脅，晶焱科技RS485芯片設(shè)計(jì)加強(qiáng)了自身EMI抗干擾能力和EMS耐受度。以下列舉AZRS5054PA的實(shí)測防護(hù)能力。

1． ESD (IEC61000-4-2)

AZRS5054PA總線在不添加TVS防護(hù)情況下，ESD耐受度可達(dá)15kV，即遭受15kV ESD打擊下，芯片依然正常，功能完好。如圖1所示為測試環(huán)境圖。

圖1 測試環(huán)境圖

2． EFT (IEC61000-4-4)

AZRS5054PA測試EFT 5kV/100kHz，60s，最高可通過4kV，Class B，如圖2所示，其信號接收皆能正常復(fù)原發(fā)送端數(shù)據(jù)。

圖2 EFT實(shí)驗(yàn)環(huán)境和信號波形

3. 共模干擾

AZRS5054PA內(nèi)部獨(dú)特的設(shè)計(jì)能夠有效抑制共模干擾，提高差分信號的抗干擾能力。EIA/TIA-485標(biāo)準(zhǔn)共模電壓最低要求為-7V~12V，而AZRS5054PA則可以通過±20V共模干擾測試，如圖3所示，其信號依然能正常傳輸。

圖3 信號波形

4. Surge (IEC61000-4-5)

采用常規(guī)EOS測試設(shè)備，測試標(biāo)準(zhǔn)為IEC61000-4-5 8/20us 2ohm。如圖4所示，AZRS5054PA總線引腳在沒有TVS的防護(hù)下可通過±65V浪涌能量沖擊，不會造成芯片損壞或功能異常。

圖4 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

系統(tǒng)端TVS防護(hù)匹配

晶焱科技除了RS485芯片本身具有高規(guī)格的EMC能力外，如圖5所示，亦可在總線端再搭配設(shè)計(jì)AZ4212-01G TVS進(jìn)行系統(tǒng)端防護(hù)。AZ4212-01G具有Surge 25A耐受度，在ESD 8kV拑位電壓低至17V。組成IC+TVS的整體485防護(hù)方案，可達(dá)成更安全可靠的系統(tǒng)防護(hù)能力。

圖5 TVS規(guī)格及接口電路圖

RS485芯片的防護(hù)機(jī)制是確保其在復(fù)雜環(huán)境中可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，通過采用ESD保護(hù)，EFT和Surge保護(hù)，共模干擾抑制、電源保護(hù)以及優(yōu)化PCB設(shè)計(jì)等多種措施，可以有效地提高RS485系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體環(huán)境和需求選擇合適的TVS防護(hù)方案，以確保系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。通過以上措施，使得RS485芯片更能夠在惡劣的空調(diào)電氣環(huán)境中保持穩(wěn)定的性能，確保通信系統(tǒng)的可靠性和安全性。

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審核編輯 黃宇