控制器局域網(wǎng) (CAN)、RS-485、RS-422、RS-232 和 Profibus 等工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應能夠承受嚴苛的系統(tǒng)級瞬變(處理期間的靜電放電 [ESD]、感性負載中斷、繼電器接觸反彈和/或雷擊)在他們的最終應用。如果沒有適當?shù)墓ぞ吆陀嘘P(guān)設(shè)計所需標準的知識,設(shè)計來滿足這些要求可能具有挑戰(zhàn)性。
PROFIBUS是常見的現(xiàn)場總線,當前有超過5000萬個節(jié)點在運行。該總線初于1989年在德國開發(fā)出來并被注冊為DIN 19245,國際電工委員會(IEC)已在IEC 61158標準中承認了PROFIBUS及其各種互連格式。
PROFIBUS源自“過程現(xiàn)場總線(Process Field Bus)”一詞的縮寫,初是作為位級串行通信標準而設(shè)計的。PROFIBUS可以協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各節(jié)點間的信息交換的執(zhí)行步驟。初的PROFIBUS現(xiàn)場管理系統(tǒng)(FMS)被更簡單靈活的協(xié)議所取代,例如PROFIBUS分布式外設(shè)(DP),PROFIBUS過程自動化(PA)以及僅針對電機控制的ProfiDrive。
PROFIBUS DP是迄今為止流行的實施方案,并且繼續(xù)保持著強勁增長的勢頭。但是,隨著新DP網(wǎng)絡(luò)安裝數(shù)量的不斷增加,應用的具體要求也在不斷增加。其中包括更高的工作溫度和隔離電壓,以及更小的外形尺寸。雖然許多RS-485收發(fā)器號稱與PROFIBUS兼容,但真正符合標準的只有少數(shù),而能夠滿足日益嚴苛系統(tǒng)要求的就更少了。
PROFIBUS國際標準對收發(fā)器差分輸出電壓進行了限制,禁止使用許多目前市場上的收發(fā)器芯片。在空載條件下,大差分總線電壓限制在7VPP。而對于大負載,小值限制為4VPP。
許多具有高輸出驅(qū)動的RS-485收發(fā)器能夠滿足4VPP的小值,但因為生產(chǎn)差分電壓高達8.5V的驅(qū)動器比較容易,往往會超過7VPP的大值。但在這里,并不是電壓越高越好。
因此需要注意,如果未使用符合4VPP至7VPP限制的收發(fā)器,將導致任何申請PROFIBUS 的產(chǎn)品無法通過 。另一個申請會遇到的問題是收發(fā)器差分電壓要求在大指定電源電壓下測量,對于5V收發(fā)器來說,通常為5.5V。PROFIBUS測試實驗室在合規(guī)性測試中會使用這一惡劣的條件。
接下來,我將討論國際電工委員會 (IEC) 61000-4-2 ESD 標準、IEC 61000-4-2 ESD 測試設(shè)置和有助于保護 CAN 收發(fā)器的瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 二極管電路。
IEC 61000-4-2 ESD 抗擾度測試是一種系統(tǒng)級 ESD 測試,它模擬帶電操作員向終端系統(tǒng)放電。IEC ESD 測試的特性與其他 ESD 標準的特性在上升時間、沖擊期間傳遞的能量以及測試期間管理的沖擊次數(shù)方面有所不同。IEC ESD標準涉及兩種測試方法:接觸放電和空氣放電。接觸 ESD 測試將來自 IEC ESD 槍的 ESD 脈沖直接釋放到被測設(shè)備 (DUT) 上。空氣 ESD 放電測試包括將帶電的 ESD 槍移向 DUT,直到空氣分解到足以在 ESD 槍和 DUT 之間傳導 ESD 沖擊。IEC ESD 測試包括正極性和負極性,除非兩個極性在一個級別上都存在,否則無法通過分數(shù)。表 1 顯示了 IEC 61000-4-2 ESD 測試電壓和峰值電流水平。