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[参考译文] THVD1500：帮助确定 RS485 应用是否可以是非隔离式应用

admin
Guru**** 2478765 points
Other Parts Discussed in Thread: THVD1500, THVD2410

请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1549241/thvd1500-help-deciding-if-rs485-application-can-be-non-isolated

器件型号：THVD1500
主题中讨论的其他器件： THVD2410

工具/软件：

设置：

  1. 总线上的最大节点数= 25、所有节点均具有 1/8 单位负载
  2. 端接将在最后一个节点完成
  3. 所有节点均以菊花链方式通过 CAT5 以太网电缆进行连接、每个节点都会为其收发器施加一个最小残桩。 A+和 B-正确施加到双绞线。 电缆有屏蔽层、但实际连接屏蔽层的以太网电缆可能不会使用。  
  4. 所有节点的整个总线的最大电缆长度小于 400ft
  5. 通过 CAT5 电缆在每个节点之间连接一根公共接地线
  6. 总线上的主/从架构
  7. 主节点将通过 USB 转 RS485 板设置连接到 PC。 由于我们只需要一个主节点、我很乐意使主节点完全隔离、其余节点不隔离。 如果能提供帮助、这将在预算范围内。
  8. 每个节点都在插槽机柜类型内独立供电。 客户提供的 12V 电源、而不是我们控制的电源。  
  9. 最大波特率为 200kbps。 但如果在没有隔离的情况下实现可靠性、我们可以降低到 115,200 甚至 19200。  
  10. 我将向主节点添加总线偏置电阻、以确保在没有任何器件驱动总线时能够确保失效防护运行

为什么隔离犹豫不决？ THV1500 的成本为每件 0.31 美元。 但隔离式驱动器的成本可能是 5 倍、不包括隔离电源所需的电路。 因此、需要更多成本和更多布板空间。 因此、我愿意在主节点上花费更多时间、防止不得不隔离设备节点。  

根据我一直在研究的内容、每个节点都通过客户提供的电源独立供电、这是我们由于接地环路而需要使用隔离式解决方案的主要原因。 尤其是使用的 12V 电源以接地为基准时。  

任何关于非孤立的解决方案可能是可靠的建议、关切或令人放心的评论都将受到欢迎。  

此致、

马特

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    TI__Guru**** 2478765 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Matt：

    因此、THVD1500 能够承受高达+/–18V 的共模偏移。  

    因此、是否需要隔离的问题将取决于您预计共模偏移是否大于 18V。  

    通常、当通信 GND 相距非常远并且有大量电流被驱动到其中一个节点的本地 GND 时、就会发生共模偏移。 一个示例是、如果其中一个“从“节点（或主节点）具有会导通并吸收大量电流的电机。 如果该节点上的接地不理想（比如具有大机箱 GND）、则本地 GND 可以上移、并尝试通过电缆将电流从该本地 GND 发送到其他 GND。 （电流进入阻抗最小的路径）。 因此、电缆的电阻（如果非常长）和来自本地节点的大电流、并且由于它在总线上进行通信而可能驱动电流、可能会导致 GND 偏移（电流流经 GND 电缆，其两端有压降）。  

    我最终不知道您的系统是否需要隔离、因为我们真的不知道电缆和本地节点上可能发生的电流负载。 如果您的其他节点使用非理想 GND 驱动大电流负载、我们可以看到较大的 GND 偏移。 如果所有节点都具有良好的本地机箱 GND、则可能不需要隔离。  

    如果主节点上移、则在主节点上进行隔离可防止其他节点出现损坏、其他节点可能会损坏。

    https://www.ti.com/product-category/interface/rs VDD-485-3B-422-B rs 收发器/products.html#1065=Half&1550=–42%20 至%2042%3B-70%20 至%2070%3B-27%20 至%2027&976max=0.03%3B1&

    上面是具有较高共模的其他潜在器件的滤波器。 我不确定价格、因为 TI 直接通过现场团队提供不同的价格、但该列表中可能有更多具有成本优势的器件、这些器件的价格可能比 THVD1500（THVD15XX 是具有成本优势的 RS485 系列）更昂贵、但却不如隔离式解决方案。  

    如需额外建议、RS485 标准建议在本地 GND 上添加串联电阻（100 Ω）、以防止节点之间出现较大的 GND 环路（电流通过 GND 从一个节点流向另一个节点）。 我通常还会看到设计中具有与 GND 电阻器并联的电容、以帮助防止出现更高的频移。 您可能可以并联使用 1uF 和 1uF。 如果可以、应尝试在所有节点上执行此操作。  

    - Bobby

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    TI__Guru**** 2478765 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    感谢您的答复。  我很乐意选择一个更昂贵的非隔离芯片来获得更高的共模电压容差。 而不是完全隔离。

    我已决定改用  THVD2410DR 器件。 每个节点没有大型电机或电感负载。 它真的只是一台台式计算机和一个大屏幕。 因此、具有+–25V 共模容差的器件应该足以满足我的应用需求。

    问题：

    钳位电压。 我是否仍应提供通过 CAT5 电缆将节点接地连接在一起的公共接地线？ 通过一个 100 欧姆电阻将该接地线连接到每个节点本地接地（或者 100 欧姆电阻是否仅适用于连接到大地位置）？ 或者、有意添加公共接地线是否会使接地环路更有可能、而现在更容易受到噪声的影响、这是因为我刚才使用连接节点的额外接地线进行了专门的环路？

    图中的图像 C 显示了节点之间的公共接地连接、以及连接到电气装置的 100 欧姆电阻、我假设这里是大地。

    以下内容是否正确？  或者、这是否会使我们更容易受到辐射噪声的影响、因为接地环路现在具有更高的阻抗、因此较小的感应电流会导致较大幅度的噪声？

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    TI__Guru**** 2478765 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Matt：

    我的理解是 RS485 是差分通信、因此在技术上不需要将 GND 全部连接在一起、但连接应有助于抵消可能发生的一些 GND 偏移（我听说在工业 HVAC 系统中、这可能是个问题、THVD2400/THVD2410 用于承受巨大的 GND 变化、它们在节点之间使用通用 GND）。 如果我必须在未连接的 GND 或所有已连接的 GND 之间进行选择、我会选择所有已连接（RS485 标准还会选择此实现，因此我会在可能的情况下遵循该标准）。  

    对于 100 Ω 电阻器、电流需要为 700mA 或更大、才能产生 70V GND 偏移、从而会因 GND 偏移而使 THVD24XX 中断。 这里似乎有很大的裕度、本地 GND 需要非常弱/很小、才能使 GND 累积发生如此大的变化（当我们比较任何节点与主节点的 GND 时）。  由于您显示的图像中有所有节点引用主节点、因此从主器件 GND 发生的任何移位都将通过 RS485 器件 GND 向其移动。 因此、主节点 GND 偏移应该可以。  

    [引用 userid=“287827" url="“ url="~“~/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1549241/thvd1500-help-deciding-if-rs485-application-can-be-non-isolated/5962442 ]或者有意添加公共接地线是否会使接地环路更有可能、现在更容易受到噪声的影响（因为我刚才使用连接节点的额外接地线建立了专门的环路）？

    噪音一定会很大、导致电压上升 70 伏以上。 不过、我建议将一个电容器与 100 欧姆电阻器并联、这样较高频率的噪声就可以通过该电阻器而不是电阻器、这样电压就不会因噪声而累积。 可能将 3 个电容器与 1uF、1uF 和 10nF 并联、以便它们可以滤除不同的高频噪声或电流尖峰。 100 欧姆电阻器将允许低频噪声通过。   

    - Bobby