RS-485在多功能電能表中如何進(jìn)行防雷電路設(shè)計(jì)？

智能電表系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到工業(yè)和生活的領(lǐng)域。在電表中使用自動(dòng)抄表技術(shù)通過通信端口讀取數(shù)據(jù)，而且大部分情況采用遠(yuǎn)程讀數(shù)方式。對于電表應(yīng)用來說既安全又節(jié)省了時(shí)間和金錢。實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的關(guān)鍵是確保通信鏈路安全可靠。由于RS-485標(biāo)準(zhǔn)具有長距離傳輸(1200米以上)，最大傳輸數(shù)率可以達(dá)到 10Mbps，且高信號(hào)噪聲印制。同時(shí)，RS-485電路具有控制方便，成本低等優(yōu)點(diǎn)，使多點(diǎn)連接成為可能。因此，RS-485成為智能電表的標(biāo)準(zhǔn)通信接口。但RS-485口傳輸線通常暴露于戶外，因此極易因?yàn)槔讚舻仍蛞脒^電壓。而RS-485收發(fā)器工作電壓較低(5V左右)，其本身耐壓也非常低(-7V~+12V)，一旦過壓引入，就會(huì)擊穿損壞。在有強(qiáng)烈的浪涌能量出現(xiàn)時(shí)，甚至可以看到收發(fā)器爆裂，線路板焦糊的現(xiàn)象。因此防雷擊保護(hù)成為RS- 485接口設(shè)計(jì)必須要考慮的。

通常，如圖1所畫，使用PPTC和TVS作為RS-485的防雷擊保護(hù)。

當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，感應(yīng)過電壓由A/B線引入，經(jīng)過PPTC，然后GDT作為初級(jí)共模防護(hù)，通常GDT可以承受10KA(8x20us)浪涌沖擊。之后殘壓已經(jīng)大大降低到1KV以下，然后TVS作為二級(jí)保護(hù)進(jìn)行共模/差模保護(hù)，到收發(fā)器的電壓被鉗制在12V以下，同時(shí)，通過A/B線上的上拉電壓可以保證A/B線上的電壓保持在高電平。而實(shí)現(xiàn)對收發(fā)器的浪涌保護(hù)。通常，對于4KV以下過電壓，可以省去初級(jí)保護(hù)—--GDT。單用TVS就能實(shí)現(xiàn)浪涌保護(hù)的要求。當(dāng)RS-485總線與電力線(例如220VAC)搭接短路時(shí)。A/B線上的PPTC可以提供短路保護(hù)。

但這種傳統(tǒng)方式有問題需要考慮：

1：GDT浪涌擊穿電壓較高，這就意味著后面的電阻值比較大。這可能會(huì)影響傳輸距離減少。2：TVS的漏電流較高，以SMBJ6.0CA來講大致在800uA左右。這樣會(huì)影響點(diǎn)對點(diǎn)通訊的可靠性。3：PPTC的響應(yīng)速度較慢，因此在電力塔接時(shí)，可能會(huì)造成TVS被交流擊穿

TVS是半導(dǎo)體保護(hù)器件，具有響應(yīng)速度快，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。但它是Clamping保護(hù)模式。其殘壓會(huì)比較高而我們的Sidactor作為半導(dǎo)體器件同樣具有響應(yīng)速度快，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。但它是Crowbar保護(hù)模式。其導(dǎo)通以后保持電壓低，同時(shí)還具有抗浪涌能力強(qiáng)，耐搭接能力強(qiáng)特點(diǎn)。

因此，請看圖3，使用Sidactor的RS-485的保護(hù)方案。

當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，Sidacto P0080作為共模/差模防護(hù)，通常Sidactor可以承受800A(8x20us)浪涌沖擊。到收發(fā)器的電壓被保制在4V左右，當(dāng)RS-485總線與電力線(例如220VAC)搭接短路時(shí)。A/B線上的PPTC可以提供短路保護(hù)。