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https://e2e.ti.com/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1191347/thvd1520-best-way-to-protect-rs485-chip-from-esd-surge-and-reverse-polarity
您好！
我想知道、是否有任何设计指南、PCB 示例或参考可用于保护 RS485芯片免受 ESD、浪涌和反极性影响的最佳方法。 我们使用的是 Molex 4引脚接头(0022232041)、它没有外壳、因此我希望尽可能地保护芯片。
下面是原理图的图片、
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尊敬的 Andrew：
一般而言、保护 RS-485/RS-422类型总线的标准方法有一些注意事项。
系统需要什么级别的 ESD 保护？ 此器件的额定 IEC ESD 保护电压为+/-8kV、EFT 电压为+/-4kV -因此、这些器件通常在不使用额外 ESD 二极管的情况下使用-但这将是一个系统级-请参阅我们有关 ESD 的一系列文章 和选择 ESD 二极管(如果应用需要)： https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/posts/esd-fundamentals-part-2-iec-61000-4-2-rating#:~:text=For%20most%20applications%2C%20level%204,voltage%20ratings%20(Table%202)。 一般而言、"4"级保护将在大多数应用中保护器件-这是我们额定电压为+/-15kV 或更高的器件(此处列出了14个半双工器件： https://www.ti.com/interface/rs-485-rs-422/products.html#p1065=Half&p1634=15;16;18;30 、这些器件通常不需要外部 ESD 保护)
2.对于浪涌保护-通常通过浪涌二极管或使用带有集成浪涌二极管的 RS-485器件(浪涌保护器件)来处理浪涌保护。 https://www.ti.com/interface/rs-485-rs-422/products.html#p976max=10;50&p2192=Surge%20protection (数据速率为10Mbps 或更高的浪涌保护半双工器件(其他选项在250kbps 时速度较慢)。 THVD1520中提供了有关如何设计该节点的大量资源、并对这些类型的应用的浪涌/EFT/ESD 进行了细分-从第15页开始、本节内容为9.1.2.5节。
反极性是一个有点棘手的问题、因为它取决于它的定义方式。
该器件具有-18V 至18V 的故障保护、因此电池短路(+/-12V)不会立即损坏器件(如果驱动器在短路事件期间行驶、可能会产生大电流消耗、从而导致器件快速发热并可能损坏结。 -如果连接器的12V 电压馈入降低 THVD1520电压的电源电路、则风险很小、因为器件在接收器上具有高阻抗、因此不会连接到-12V 或12V 施加到总线引脚时会损坏器件。
但是、如果您要讨论交换 B 和 A 引脚-这有点棘手-我们有一些器件具有极性校正- https://www.ti.com/interface/rs-485-rs-422/products.html#p2192=Auto%20polarity 、但由于所选器件和器件之间的差异、我认为它们不适合此特定应用 我们提供的产品。 但话虽如此-有一种方法可以通过控制器和使用无源故障安全电阻器进行自动情况校正-此处的应用手册： https://www.ti.com/lit/an/slyt324/slyt324.pdf -在主机节点具有无源失效防护网络的情况下、您基本上设置了~200mV 的空闲电压 -所有外设节点随后将以"RX"模式启动、如果它们检测到"1"、则可以将外设节点上的控制器编程为"知道" 正确连接到正确连接的位置时、输入差分电压将读作-200mV、从而使"R"引脚输出为0V、并且可以对该节点的控制器进行编程、以"知道"由于接线错误、它需要反转数据流。 这基本上就是 THVD1505的工作方式-(在上面链接的部件列表中)无需 通过控制器来执行它-但是它的额定速度比 THVD1520慢得多、所以它可能不适用于应用。
如果您有任何其他问题、请告诉我、我将看到我可以做什么！
最棒的
Parker Dodson
在接头和 RS485 IC 之间串联添加电阻器和二极管是否也会增加保护？ 这是一种常见的方法、还是芯片具有的保护功能正常？
我认为串联的二极管不会提供额外的保护、它可能会妨碍线路上的通信。 串联电阻器和接地保护二极管可以为 IC 添加保护功能-折衷之处是串联电阻器将衰减传入信号、从而缩短最大有效总线长度。 在连接器右侧放置保护二极管并不少见、但每个节点都能得到单独保护。
保护是否足够 取决于2个主要因素：
1.+/-18V 是否足以满足应用中的应用需求？ 或者是否存在电压可能超过+/-18V 的情况？ 如果是-需要额外保护。
2.在系统中，驾驶员在电池短路期间主动驱动总线的可能性有多大(即 DE 在短路期间被驱动为高电平)？ 如果这个机会很低-我认为这是一个相当公平的假设、 但您比我更清楚系统的细微差别、因此您可以确定此事件的可能性-因为短暂的持续时间不会是一个大问题-可能会有大电流从端口汲取、进而导致结过热 因此、如果这是系统中的风险、则可能需要额外考虑。 如果这种风险较低、则实际上不需要更多的保护(除非由于第1点而需要额外的保护)
如果您有任何其他问题、请告诉我！
可能需要额外的保护。 我知道当你在办公室里开枪时有静电放电-但是商店里的组装/测试环境是什么样的？ 是否实施了 ESD 控制？ 即使具有集成保护功能、某些 ESD 尖峰仍可能损坏。 我假设车间可能更适合装配/连接、但这是一个潜在的问题。
我会添加一个额外的 ESD 二极管来帮助增强保护-有一篇很棒的文章系列介绍了更高的 IEC 额定值以及为什么额外的保护二极管会对您的系统有益。 由于电流器件存在故障、我相信这可能是您在 ESD 保护方面应注意的方向。 本系列在此处- https://e2e.ti.com/tags/ESD%2bFundamentals%2bseries - 它更深入地介绍了保护级别以及可能需要的其他功能。 我会寻找可能高于15kV 的器件-因为某些系统确实需要更多的保护。 我们没有推荐特定的 ESD 二极管、因为在许多应用中、集成式二极管就足够了-但此应用可能需要更强大的功能-因此、如果您想了解有关 ESD 二极管适用性的更多信息、请访问我们的 ESD /保护专家： https://e2e.ti.com/support/interface-group/ 、您应联系 ESD 专家。
我认为、根据您共享的信息、这是一个可能导致故障的静态放电事件-添加 ESD 二极管有助于保护-假设在组装/连接环境中有足够的 ESD 控制。
如果您有任何其他问题、请告诉我、但根据我们分享的所有内容、我认为在外部添加 ESD 二极管有助于分流任何额外的静态放电事件是一个好主意。
我们的商店在 ESD 保护方面没有太多的影响。 我购买了 ESD 手镯、 这些无疑对我有所帮助、但我想让产品坚固耐用、这样我们就不需要像 Carful 一样。 在现场完成了很多工作、最好让任何人都能做一些工作。
我已经研究了 TVS 二极管。 我的一个问题可能是误解、如果 TVS 二极管受到 ESD 的影响、电路板是否仍然正常工作、或者是否需要更换 TVS 二极管？ 如果我必须更换 TVS 二极管、它的重点是什么？
从可靠性的角度来看、这是很有意义的。
在器件前面添加额定值更高的 TV/ESD 二极管会消耗大部分能量、从而为节点提供高达二极管保护级别的保护、因为它将处理较高的能量冲击。 理想情况下、额外的二极管超出了器件的保护范围、因此不会损坏任何器件、也不会更换任何器件。 放电甚至会被外部二极管分流。 由于具有额外的保护功能、因此收发器的内部集成保护在可选择的二极管方面具有更大的灵活性。
因此、简而言之、二极管的额定值应高于 IC 的保护等级、从而为系统带来好处。 如果放电会损坏二极管、则可能需要更大的二极管。 在端子和保护之间添加小的脉冲保护电阻器(~10欧姆)也会增加快速瞬态事件(例如 ESD 放电)的缓解问题。
如果您有任何其他问题或需要进一步澄清、请告诉我！
好的、有道理。
那么、添加电阻器可能有助于降低 ESD？ 您会建议最大10欧姆吗？
感谢你的所有帮助。
与单独集成的 ESD/外部 ESD 二极管相比、串联电阻器可以降低峰值 ESD 电压/电流、这会在冲击中承受一些冲击。
这取决于应用-通常情况下、我看到的是10欧姆至100欧姆-但是、由于系统端接的电阻器越小越好、因为使用端接的100欧姆串联电阻器可以有效地将最大总线长度削减为其原始最大长度的~1/3。 代价是电阻越高、保护越强、但会减小总线的最大距离-因为端接电阻器上的电压会因在电路中增加分压器而降低。 这实际上取决于总线/电缆上的电压损失导致的信号衰减。 损耗越小、串联电阻越大、裕度越大。
如果您有任何其他问题、请告诉我、我将看到我可以做什么-没问题、我很乐意为您提供帮助！
