如何保護(hù)工業(yè)現(xiàn)象總線收發(fā)器免受靜電影響

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(yīng)能夠承受嚴(yán)苛的系統(tǒng)級瞬變（處理期間的靜電放電 [ESD]、感性負(fù)載中斷、繼電器接觸反彈和/或雷擊）在他們的最終應(yīng)用。如果沒有適當(dāng)?shù)墓ぞ吆陀嘘P(guān)設(shè)計(jì)所需標(biāo)準(zhǔn)的知識，設(shè)計(jì)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(dāng)前有超過5000萬個(gè)節(jié)點(diǎn)在運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)中承認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的。PROFIBUS可以協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)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(jī)控制的ProfiDrive。
    PROFIBUS DP是迄今為止流行的實(shí)施方案，并且繼續(xù)保持著強(qiáng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)的只有少數(shù)，而能夠滿足日益嚴(yán)苛系統(tǒng)要求的就更少了。

PROFIBUS國際標(biāo)準(zhǔn)對收發(fā)器差分輸出電壓進(jìn)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(fù)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?yàn)樯a(chǎn)差分電壓高達(dá)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(dǎo)致任何申請PROFIBUS  的產(chǎn)品無法通過  。另一個(gè)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(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)、IEC 61000-4-2 ESD 測試設(shè)置和有助于保護(hù) 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(biāo)準(zhǔn)的特性在上升時(shí)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(biāo)準(zhǔn)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?？諝?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(dǎo) ESD 沖擊。IEC ESD 測試包括正極性和負(fù)極性，除非兩個(gè)極性在一個(gè)級別上都存在，否則無法通過分?jǐn)?shù)。表 1 顯示了 IEC 61000-4-2 ESD 測試電壓和峰值電流水平。