485接口保护电路问题，有图求真相！图片已修复！

只看该作者 · 2009-8-3 15:36

本帖最后由 blue_star 于 2009-8-4 11:44 编辑

我的485接口电路如图所示，在实验室环境没有问题，但到工业现场环境使用时，一批机器里面会有一部分485接口失效，TTL端无输出信号。看过以前论坛老帖，貌似软击穿，可电路中已加入了TVS管保护，仍然会出问题，请各位达人指教，如果chunyang兄能给以指点，更是万分感激。另：现场环境比较恶劣，传输距离较远。file:///F:/485.BMP

只看该作者 · 2009-8-3 16:19

自己顶一下，急盼回答，多谢多谢！

4万 · 2009-8-3 18:51

图呢？还是没有“真相”……

只看该作者 · 2009-8-4 11:19

file:///F://485.BMP 图没有发成功？我再发一次，多谢chunyang兄关注，继续求教[

只看该作者 · 2009-8-4 11:27

只看该作者 · 2009-8-4 11:42

上个图不清楚，试试这个。

485.pdf (13.32 KB)

只看该作者 · 2009-8-4 12:05

此电路构成的系统最多接5～10节点，多了自然就不灵了。2个1k电阻是否太小了？
并且需要明确保护地和电路地的关系，现图上看来是不连的，这个存在不确定性，与系统走线施工的关系很大。

3万 · 2009-8-4 13:16

隔离浮地＋对大地泄放保护＋对芯片钳位
导线最好能用屏蔽线，中途多点接地

只看该作者 · 2009-8-4 13:41

多谢7楼和8楼的关注。我们的机器都是点对点的，不存在多个节点。电路试过电阻换到5.1K，控制就不正常了。
8楼的对芯片钳位是不是D7和D10对电源地钳位，而不是对泄放地钳位？另外，3.3V的485芯片和5V485芯片通讯是不是存在问题啊？请各位继续指点，小弟拜谢了！

只看该作者 · 2009-8-4 14:04

一级和二级防雷之间的电阻用的什么电阻？一般应该选PTC最好，或者使用10欧姆/1W的绕线电阻，如果用普通电阻，起不到一级和二级隔离的作用，一级防雷残压很高，如果隔离电阻选择不合适，后面的TVS是无法将电压稳定到485芯片承受的范围的。一般厂家都推荐前级防雷用陶瓷气体放电管，PTC最好耐压200V以上、电阻小于10欧姆、常温电流120MA，例如BK250-120。最近做了一块通信板，传感器一端在室外高塔，采用的是2RL075L-5做一级防护（本来采用的是10KA防护，公司非得统一物料，不减少物料种类，不让申请新物料，郁闷呀），SMBJ6.5CA做二级防护，中间采用BK250-120隔离，485TTL端和主芯片TTL端采用6N137隔离，485芯片采用的也是隔离电源。

所有的防雷器件的地都接大地，绘制PCB时，表层PGND（大地）和其它任何网络最好有5mm以上间距，板上PGND一定要足够粗，并且接地必须良好，否则电压无法泄放，再好的防护电路也起不到作用

我做的板子刚刚投板，还没有经过验证，做板的时候咨询过几家防雷器件公司，也不知道我说的对不对，等着板子回来做测试，还请高手拍砖呀。

只看该作者 · 2009-8-4 14:27

《快快乐乐跟我学EMC设计》
      2009/07/21  asdjf@163.com  www.armecos.com

“用单片机驱动伺服电机，一段随机时间之后总是跑飞，请问如何防止发生这种问题？”
“设备的防雷方案该如何设计？”
“放大模拟小信号的运放电路有什么设计秘诀？”
“为什么接入外接电源，系统就不能稳定工作了呢？”
“为什么加了屏蔽没有效果？如何在屏蔽罩上开散热孔？”
“EMC认证测试通不过，应该怎样整改？”
“工控板产品无法使用海岛/轮船上的发电机电源，波动太大，经常死机，怎样处理才能正常工作？”
......

《ecos增值包》已经提供了电源、高速多层PCB、模拟电路、数字电路等的培训文档，但是仅有这些文档仍然不能设计出真正产品，因为为了突出重点，这些文档都没有涉及到EMC。为此，在《ecos增值包》中增加关于EMC设计方面的文档。

现在电器使用越来越普及，光是家里就有不少：电视机、电冰箱、洗衣机、空调、电脑、电灯、手机、ADSL猫等等，这么多电器放在一起就存在一个兼容并存问题，既不能干扰其他电器，也不能被其他电器干扰，当然自己也不能干扰自己，这就是EMC(电磁兼容)设计需要研究解决的问题。另外有证据表明，电磁波对生物体(动植物和人)也存在不良影响，因而电磁污染成为继水污染、空气污染、土壤污染之后的第四大污染。同时大家会发现目前的芯片越来越“娇气”了，动不动就跑飞、死机、闩锁、静电击毁，抗干扰能力下降，要讲究上电顺序，使用电压种类繁多，不象51单片机时代那样随心所欲把线连对就可以正常工作，现在想设计出一个稳定可靠的电路真是太难了。究其原因，无外乎技术进步使然，芯片集成度越来越高，布线越来越密，硅层变薄，所有这些，造成芯片变“娇气”了。现在让一个没有经过专业训练的工程师新手设计一款硬件产品几乎是不可想象的，时代不同了，原来的设计思路必须改变，否则，迟早被淘汰。但目前的现状是很多工程师不懂EMC，公司也没有相关制度流程，出了事故或者没过EMC认证测试时才想起来要做整改，这样做解决不了根本问题，硬件电路中存在大量隐患，做出来的都是些只能在实验室里用于功能测试的玩具，根本不能当成产品来销售。比如：所有开发板就都没有考虑产品化的EMC细节。其实，EMC设计应该贯穿整个研发流程，从一开始就考虑EMC问题。很多人没有意识到或者根本不知道EMC的重要性，仍然沿用以前的设计理念和方法，殊不知现在电器比以前多，芯片更“娇气 ”，频率变高，环境与以前大不相同，必须更新以前的老观念了。有些人倒是知道EMC，但是增加保护措施后干扰更大了，甚至导致电路不能正常工作，显然是整改措施不当之故，需要参加专业培训。

EMC设计大体上要考虑电源设计、整体结构工艺、PCB板级设计、I/O口处理。

我们首先介绍电源电路设计、瞬态骚扰抑制、噪声、接地/屏蔽/滤波、数字电路设计、模拟电路设计、高频(射频)电路设计、热设计及散热措施，然后介绍常用EMC元器件、EMC相关认证，最后给出一些典型I/O接口电路EMC设计举例。

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《增值包》中用到EMC设计技术的相关文档
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EMC设计技术广泛用于电源、数字电路、模拟电路、高频(射频)电路设计、PCB板级处理、结构工艺设计。《ecos增值包》里已经涉及了大部分内容：

《快快乐乐跟我学开关电源设计》------用于指导开关电源设计
《快快乐乐跟我学高速PCB设计》-------用于指导设计高速PCB板/插卡
《快快乐乐跟我学FPGA设计》----------用于指导CPLD/FPGA设计
《快快乐乐跟我学模拟电路》----------用于指导模拟电路设计

以上文档可在www.armecos.com网站上阅读下载。

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电源电路设计
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瞬态骚扰抑制(防雷、防静电、防EFT)
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      热敏电阻、TVS管、压敏电阻、气体放电管、ESD保护器件

      防雷设计

      看到网上很多人讨论防雷方案，发现存在很多误区，很多人明显没有受过专业培训，所以笑话百出，这里大致说说防雷设计吧。

      有人说，只要在电路前加一个变压器就能把雷击浪涌挡在外面。理由是，变压器铁心在大电流时饱和，电流增加不会引起磁通变化，浪涌无法磁耦合过去，故次级不会受影响。大错特错！这位明显是没有培训过的，变压器不但存在磁耦合通路，还存在电通道，任何实际变压器主次级线圈之间都存在分布电容，浪涌可以直接跨过此电容到达次级，所以变压器是不能阻隔雷击浪涌的。也许有人会说，自己用的是隔离变压器，在线圈上有屏蔽层，外接大地，即使有浪涌，也是先被屏蔽层拦截，短路泄放到大地，怎么会耦合到次级呢？拜托，又一个没培训过的，完全屏蔽是有严格前提要求的，不能有一点泄露，由于实际变压器结构限制，屏蔽层不能将线圈全部罩住，因此只能有限地拦截一些浪涌冲击。总之，企图使用变压器隔离雷击浪涌不现实。当然，有专用防雷击变压器，另当别论。

      还有一种误区是乱用防雷，到底需不需要防雷应该合理规划。比如说：
      1、雷击多发地区
      2、雷击直接损失巨大
      3、雷击间接损失巨大，比如：银行服务器不值钱。但雷击后造成业务中断损失大；还有通信基站，板子不值钱，但业务中断损失大。
      4、容易导致人员伤亡
      ......
      就应该使用防雷设计。如果雷击不频繁，设备价值不大，无严重后果，就不需要防雷设计，这样可以节省成本。

      防雷是一个系统工程，很多人有错误观念，以为只要加入防雷保护电路就万事大吉了，殊不知，直击雷产生的温度可以高达30000K(5倍太阳表面温度)，任何物质在此温度下都会汽化，物质都不存在了，还防个屁呀！我们所说的防雷其实指的是感应雷。直击雷防护主要是通过避雷针、女儿墙避雷带、导电体和接地网，再加上楼房等建筑主体钢筋、水管、天线、铁门等组成的笼式框架，即所谓的“法拉第笼”完成。注意：避雷针等接大地要经过专业培训，否则，容易引火烧身，嘿嘿。感应雷通过电阻性、电感性两种方式耦合到设备线路上造成设备损坏。这种感应经过一系列的衰减后，可以用器件防护了。感应雷的特点是：大电压、大电流、瞬间作用。针对此特性，我们就知道防雷的要点了：1、将大电压钳位到器件可以承受的低电压；2、将大电流短路泄放到大地；3、反应速度快。问题是，没有一个理想的器件同时具有这些能力，导致设计复杂化。放电管(防本人)承载电流大，但响应时间慢，钳位电压高，还有续流问题(一旦击穿，只要很小电压就能维持短路放电，时间过长导致烧毁)。TVS管响应时间快，钳位电压低，但是承载电流小。压敏电阻性能介于二者之间，而且存在退化问题。比较好的防雷方案是组合防雷，扬长避短，充分利用各种器件的长处，避免其缺点。采用保险丝+放电管+共模扼流圈+压敏电阻+TVS组合方案，可以很好地实现防雷效果。

      我们希望雷击后能自动恢复，就象没有发生一样，这是最好的效果。差一点的烧保险丝/跳闸，如果用自恢复保险丝/空气开关，甚至不用遭受换保险丝之苦。再次一点希望烧防雷保护器件。最惨的是烧电路，没起到保护作用了。注意：任何防雷器件都有寿命，重复雷击后会失去保护作用，或者性能退化，有时经受一次雷击后就会损坏，尤其是那些廉价劣质的防雷器件，所以，最好定期更换，已经遭遇雷击的更得马上更换成新器件。

      有些人使用防雷保护器件后干扰电路正常工作，这个需要参加专业培训，不然，加入防雷保护后又会引入新的问题。

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噪声
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接地/屏蔽/滤波设计
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数字电路设计
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模拟电路设计
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高频(射频)电路设计
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热设计及散热措施
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常用EMC元器件介绍
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      电容、三端Y电容、穿心电容、电感、磁珠、共模电感

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EMC相关认证介绍
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一些典型I/O接口电路EMC设计举例
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      232、485、以太网、USB接口电路滤波设计

4万 · 2009-8-4 14:42

楼主的电路设计过于简单，不堪恶劣环境不出意料。

几个设计要点：
1、隔离，包括信号和电源；
2、区分系统地、参考地、保护地；
3、在主机处单点偏置，每个节点加20欧姆隔离电阻，终端加120欧终端电阻；
4、用肖特基二极管将总线对参考地进行钳位；
5、采用屏蔽传输电缆，入线绕圈，屏蔽层接保护地、参考地直连；
6、在合适的地方（由应用环境决定）单点加雷击放电装置；
7、根据各节点参考地的电位灵活调整共模电压抑制手段；
8、保护地需良好的接大地。

建议楼主先去通讯技术栏目翻看老帖，我的Blog中也有些相关内容。

只看该作者 · 2009-8-4 16:41

谢谢各位达人指教，我去好好学习一下老帖，不明白的地方再来请教。衷心感谢chunyang兄对菜鸟依然不弃，多谢多谢！

只看该作者 · 2009-8-4 22:48

前边的，既然做广告，就不要发那么长了，鼠标滚轮挺费的。

只看该作者 · 2010-4-25 17:26

要用在RS-485端口的防护组件必须同时符合三项要求：第一、气体放电管(LT-B3D090L)的反应时间要快，脉冲击穿电压要低；第二、协同式保护方案两极之间的退偶隔离器件电阻要功率足够大，耐受能力好；第三、也是最重要的，保护方案在感应雷脉冲过电压事件发生期间所提供的钳制电压必须要够低，不能造成传输数据芯片的损坏。以上三项要求缺一不可，只要缺一，RS-485数据端口就无法被完善地保护。

只看该作者 · 2010-4-28 16:05

485应用有奥秘啊

485接口保护电路问题，有图求真相！图片已修复！

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你的485电路设计问题很多，需要培训，

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