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EMC测试中,RS485接口的电路设计方案有哪些

一、原理图
1.  RS485接口6KV防雷电路设计方案



霍达尔仪器

接口电路设计概述:

RS485用于设备与计算机或其他设备之间的通信,在产品应用中,其多线和电源.功率信号等混合在一起,存在EMC隐患。本方案从EMC测试原则上,设计了相关的抑制干扰和抗敏感性,从设计层面解决电磁兼容测试问题。


2.电路EMC设计说明:

(1)电路滤波设计要点:

L1为共模电感,可抑制单板内外干扰,提高产品的抗干扰能力,减少429信号线对外辐射,共模电感阻抗选择范围为120Ω/100MHz~2200Ω/100MHz,典型值选取1000Ω/100MHz;

C1.C2为滤波电容,为干扰提供低阻抗回流路径,可有效降低外部共模电流,同时过滤外部干扰;电容值选择范围为22PF~1000pF,典型值选取100pF;如果信号线对金属外壳有绝缘耐压要求,则需要考虑差分线对地两个滤波电容的耐压性;

当电路上有多个节点时,应考虑降低或去除滤波电容值。C3是接口地与数字地之间的跨接电容,典型值为1万pF,C3容值可根据测试情况进行调整;


(2)电路防雷设计要点:

EMC测试中,为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准,共模6KV,差模2KV防雷试验要求,D四是三端气体放电管形成一级保护电路,抑制线路上的共模和差模浪涌干扰,防止干扰通过信号线影响下一级电路;

气体放电管标称电压VBRW要求大于13V,峰值电流IPP要求大于等于143A;

峰值功率WPP要求大于等于185999W;

PTC1.PTC2为热敏电阻形成二次保护电路,典型值为10Ω/2W;

为了保证气体放电管的顺利导通,必须增加该电阻进行分压,以确保大部分能量通过气体放电管消除;

D1~D3为TSS管(半导体放电管)形成第三级防护电路,TSS管标称电压VBRW要求大于8V,峰值电流IPP要求大于等于143A;峰值功率WPP要求大于等于114444W;


3.接口电路设计注:

如果设备是金属外壳,单板可以独立划分接口地面,则金属外壳与接口地面直接电气连接,单板地面与接口地面通过1万pF电容相连;

如果设备为非金属外壳,则接口接地PGND与单板数字地GND直接电气连接。


二.PCB设计

  1. RS485接口电路布局



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图1  RS485接口滤波及防护电路布局


方案特点:

(1)保护器件和滤波器件应放置在接口附近,要求紧凑整齐。根据先保护后滤波的规则,尽量避免线路曲折;

(2)共模电感和跨接电容应放置在隔离带中。

方案分析:

(1)接口及接口滤波保护电路周围不能接线,不能放置高速或敏感器件;

(2)隔离带下的投影层应清空,禁止接线。


2.RS485接口电路分离设计


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图2.RS485接口电路分地设计布局


方案特点:

(1)抑制内部单板噪声通过RS485接口向外传导辐射,也为了增强单板对外部干扰的抗扰能力,在RS在485接口处增加滤波器件进行抑制,以滤波器件的位置为界,划分出接口地;

(2)隔离带可选择性地增加电容作为两地之间的连接,电容C4.C5取值建议为1000pF,在线串联共模电感CM与电容波与接口地并联GDT和TVS管道保护;所有保护装置放置在接口附近,共模电感CM放置在隔离带内,具体布局如图所示。

方案分析:

(1)当接口与单板之间存在相容性差或不相容的电路时,需要在接口与单板之间进行“分地”处理,即根据不同的端口电压进行处理.分别设置电平信号和传输速率。“分地”,可防止不相容电路回流信号叠加,防止公共地线阻抗耦合;

(2)“分地”这种现象会导致回流信号跨越隔离带时阻抗增大,从而导致很大EMC测试风险,因此,隔离带间通过电容器为信号提供回流路径。


相关关键词: EMC测试电磁兼容测试
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