什么是RS485?
RS485是半雙工通信，半雙工通信指的是通道在一個時刻只能處于接收或者是發(fā)送。RS485的特點是支持多節(jié)點傳輸、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)，RS485可以連接多個485設(shè)備，信號的速率可達(dá)到10Mbps。通過AB兩線之間的壓差來判斷是邏輯電平1或者邏輯電平0，當(dāng)AB間的電壓差大于200mV時為高電平1，小于200mV時為邏輯電平0。一般會在首末兩端接120R電阻，其作用是進(jìn)行阻抗匹配，消除信號反射。
RS485硬件電路設(shè)計
RS485電路設(shè)計可以分為隔離型和非隔離型，下圖是非隔離型電路，B端接到GND下拉，A端通過上拉電阻為高電平，是為了保證A和B之間的壓差大于200mV。DE和RE引腳是發(fā)送和接收使能，RE為低時，為接收使能;DE為高時，是發(fā)送使能，應(yīng)用中一般是兩者連接在一起，通過IO口(RS485_EN)控制，因為芯片要么是處于接收，要么處于發(fā)送，因此在發(fā)送數(shù)據(jù)的前，給RS485_EN信號為高電平，接收數(shù)據(jù)就給低電平。
RS485自動收發(fā)電路硬件設(shè)計
自動收發(fā)電路相比較普通的485電路，區(qū)別在于多一個晶體管控制485的使能引腳。R9限流電阻一般是4.7K，R8上拉電阻一般也是4.7K，使能引腳在晶體管沒有導(dǎo)通時被上拉。
接收數(shù)據(jù)時：接收數(shù)據(jù)引腳是芯片的第一引腳也就是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽RS485_RX，在接收數(shù)據(jù)過程中，RS485_TX引腳保持高電平，VGS為高電平，NPN三極管Q1就導(dǎo)通，RE和DE相連的引腳通過晶體管下拉到GND，此時接收使能，處于接收狀態(tài)。
發(fā)送數(shù)據(jù)時：發(fā)送數(shù)據(jù)引腳是RS485_TX，應(yīng)該RS485_TX發(fā)送1，晶體管導(dǎo)通，RE和DE的電平為低，RS485收發(fā)芯片沒有打開，由于常態(tài)下485為高電平，此時數(shù)據(jù)就是高;當(dāng) RS485_TX發(fā)送0時，晶體管不導(dǎo)通，此時485收發(fā)芯片的發(fā)送使能為高，DI由于一直被下拉到GND，所以發(fā)出去的數(shù)據(jù)為0。這樣就實現(xiàn)了485的自動收發(fā)。
發(fā)送具體解析：
RS485_TX 發(fā)送1，VGS高電平，NPN三極管導(dǎo)通，使能引腳是低電平，發(fā)送失效，接收使能，處于接收狀態(tài)。由于SP3485芯片的AB引腳是高阻狀態(tài)，R4把A拉高，R5把B拉低，所以AB傳輸?shù)氖?。即RS485_TX發(fā)送1時，AB引腳發(fā)送1。
做過EMC檢測的朋友都應(yīng)該知道，EMC主要是對電路有要求(當(dāng)然，軟件也要考慮一些地方)。我之前一家公司是做醫(yī)療器械的，產(chǎn)品各項功能基本沒啥問題，但拿到檢測中心去做EMC檢測，各項指標(biāo)不合格，只能回家慢慢整改了。
今天給大家分享485接口的EMC檢測，希望對電路設(shè)計，及相關(guān)軟件開發(fā)的人員有幫助。
原理圖
1. RS485接口6KV防雷電路設(shè)計方案
(RS485接口防雷電路)
接口電路設(shè)計概述：RS485用于設(shè)備與計算機(jī)或其它設(shè)備之間通訊，在產(chǎn)品應(yīng)用中其走線多與電源、功率信號等混合在一起，存在EMC隱患。
本方案從EMC原理上，進(jìn)行了相關(guān)的抑制干擾和抗敏感度的設(shè)計，從設(shè)計層次解決EMC問題。
2.電路EMC設(shè)計說明A.電路濾波設(shè)計要點L1為共模電感，共模電感能夠?qū)λp共模干擾，對單板內(nèi)部的干擾以及外部的干擾都能抑制，能提高產(chǎn)品的抗干擾能力，同時也能減小通過429信號線對外的輻射，共模電感阻抗選擇范圍為120Ω/100MHz ~2200Ω/100MHz，典型值選取1000Ω/100MHz。
C1、C2為濾波電容，給干擾提供低阻抗的回流路徑，能有效減小對外的共模電流以同時對外界干擾能夠濾波;電容容值選取范圍為22PF~1000pF，典型值選取100pF;若信號線對金屬外殼有絕緣耐壓要求，那么差分線對地的兩個濾波電容需要考慮耐壓;
當(dāng)電路上有多個節(jié)點時要考慮降低或去掉濾波電容的值。C3為接口地和數(shù)字地之間的跨接電容，典型取值為1000pF， C3容值可根據(jù)測試情況進(jìn)行調(diào)整;
B.電路防雷設(shè)計要點為了達(dá)到IEC61000-4-5或GB17626.5標(biāo)準(zhǔn)，共模6KV，差模2KV的防雷測試要求，D4為三端氣體放電管組成第一級防護(hù)電路，用于抑制線路上的共模以及差模浪涌干擾，防止干擾通過信號線影響下一級電路;
氣體放電管標(biāo)稱電壓VBRW要求大于13V，峰值電流IPP要求大于等于143A，峰值功率WPP要求大于等于1859W;
PTC1、PTC2為熱敏電阻組成第二級防護(hù)電路，典型取值為10Ω/2W;
為保證氣體放電管能順利的導(dǎo)通，泄放大能量必須增加此電阻進(jìn)行分壓，確保大部分能量通過氣體放電管走掉;
D1~D3為TSS管(半導(dǎo)體放電管)組成第三級防護(hù)電路，TSS管標(biāo)稱電壓VBRW要求大于8V，峰值電流IPP要求大于等于143A;峰值功率WPP要求大于等于1144W;
3.接口電路設(shè)計備注如果設(shè)備為金屬外殼，同時單板可以獨立的劃分出接口地，那么金屬外殼與接口地直接電氣連接，且單板地與接口地通過1000pF電容相連;
如果設(shè)備為非金屬外殼，那么接口地PGND與單板數(shù)字地GND直接電氣連接。
PCB設(shè)計
1. RS485接口電路布局
(RS485接口濾波及防護(hù)電路布局)
方案特點：(1)防護(hù)器件及濾波器件要靠近接口位置處擺放且要求擺放緊湊整齊，按照先防護(hù)后濾波的規(guī)則，走線時要盡量避免走線曲折的情況;
(2) 共模電感與跨接電容要置于隔離帶中。
方案分析：(1)接口及接口濾波防護(hù)電路周邊不能走線且不能放置高速或敏感的器件;(2) 隔離帶下面投影層要做掏空處理，禁止走線。
2. RS485接口電路分地設(shè)計
方案特點：(1)為了抑制內(nèi)部單板噪聲通過RS485接口向外傳導(dǎo)輻射，也為了增強(qiáng)單板對外部干擾的抗擾能力，在RS485接口處增加濾波器件進(jìn)行抑制，以濾波器件位置大小為界，劃分出接口地;
(2)隔離帶中可以選擇性的增加電容作為兩者地之間的連接，電容C4、C5取值建議為1000pF，信號線上串聯(lián)共模電感CM與電容濾波，并與接口地并聯(lián)GDT和TVS管進(jìn)行防護(hù);且所有防護(hù)器件都靠近接口放置，共模電感CM置于隔離帶內(nèi)，具體布局如圖示。
方案分析：(1)當(dāng)接口與單板存在相容性較差或不相容的電路時，需要在接口與單板之間進(jìn)行“分地”處理，即根據(jù)不同的端口電壓、電平信號和傳輸速率來分別設(shè)置地線?！胺值亍?，可以防止不相容電路的回流信號的疊加，防止公共地線阻抗耦合;
(2)“分地”現(xiàn)象會導(dǎo)致回流信號跨越隔離帶時阻抗變大，從而引起極大的EMC風(fēng)險，因此在隔離帶間通過電容來給信號提供回流路徑。
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