中心議題：

• 防雷保護器的基本要求
• 器件選型說明
• 各種器件的選擇依據
• 過壓防護標準的依據
• 雷擊過壓防護的接地要求

雷電和靜電幹擾已經成為485通信總線在實際工程經常遇到的問題
，常使通信總線係統遭到毀壞, 數據傳輸質量受到影響。閱讀本文，高級工程師教你如何從防雷保護器基本要求、器件選型、器件選擇依據、過壓防護標準依據、雷擊過壓防護等方麵
，做好485在電表中的防雷保護。

RS485作為最為最常用的電表通訊方式之一，其具有的噪聲抑製性能高、信令速率高、可(ke)以(yi)在(zai)一(yi)個(ge)單(dan)獨(du)的(de)總(zong)線(xian)上(shang)實(shi)現(xian)多(duo)節(jie)點(dian)以(yi)及(ji)能(neng)夠(gou)使(shi)用(yong)的(de)收(shou)發(fa)器(qi)品(pin)種(zhong)多(duo)等(deng)優(you)點(dian)，已(yi)經(jing)越(yue)來(lai)越(yue)得(de)到(dao)使(shi)用(yong)與(yu)肯(ken)定(ding)。但(dan)是(shi)伴(ban)隨(sui)著(zhe)使(shi)用(yong)頻(pin)率(lv)的(de)增(zeng)高(gao)
，其(qi)遇(yu)到(dao)的(de)問(wen)題(ti)也(ye)日(ri)益(yi)增(zeng)加(jia)。例(li)如(ru)，日(ri)常(chang)生(sheng)活(huo)中(zhong)雷(lei)電(dian)和(he)靜(jing)電(dian)幹(gan)擾(rao)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)485通信總線在實際工程經常遇到的問題。雷電能夠使各種通信總線構成的係統遭到嚴重的毀壞, jingdiandianciganraoyeyanzhongdiyingxiangtongxinzongxiandeshujuchuanshuzhiliang。guruheduixinpianyijizongxianjinxingyouxiaodebaohu，shibaizaimeiyigeshiyongzhemianqiandeyigewenti。zaizheli，womenzhuyaotaolun485在電表中的防雷保護及方案。

一.雷擊過壓防護的必要性

RS-485接口帶電拔插和抖動都會引起電壓的劇烈變化，都會使芯片損壞
，而RS485總線實行長距離傳輸(1200米以上)，而且其傳輸線通常暴露於戶外，因此極易因為雷擊等原因引入過電壓。而RS485收發器工作電壓較低（5V左右），其本身耐壓也非常低（-7V~+12V）
，一旦過壓引入，就會擊穿損壞。在有強烈的浪湧能量出現時
，甚至可以看到收發器爆裂
，線路板焦糊的現象。

二.防雷保護器的基本要求

在正常運行時,雷電保護器的接入應不影響信號的正常傳輸,雷電保護器的對地阻抗應非常大,串連在電路中的阻抗應非常小，在雷電襲擊通信總線時,雷電保護器應發揮良好的電壓鉗位作用
，其鉗位電壓應低於後端控製芯片或其它電器件的耐受電壓水平。在抑製雷電襲擊過程中,雷電保護器自身應完好無損，雷電保護器對雷電襲擊應具有足夠快的響應速度。

三.RS485通訊保護方案

a.原理圖
      

以上為RS485總線的兩級防護電路圖。當雷擊發生時

，感應過電壓由兩端引入，GDT做一級防護，此時過電壓被大大削弱到數百伏左右，再經過PPTC限浪,TVS做二次限壓
，使到後端電路的電壓被箝製在8V左右，從而實現對後端電路的保護。TVS2/3做共模保護，TVS1做差模保護。

b.保護等級

可通過IEC61000-4-5,4級標準:
1.2/50us 4KV
10/700us 6KV
8/20us 2KA

C.器件選擇

貼片（SMD）:
GDT: 3SPC090F
PPTC: MSM020
TVS: SMBJ10CA

插件（DIP）:
GDT: C6M09R
PPTC: K250-120U
TVS: P6KE12CA

d.器件選型說明

陶瓷放電管GDT: 直流擊穿電壓大於線路中的正常工作電壓，放電管允許的通過電流超過或等於設計通過的最大電流即可。

自恢複保險絲PPTC：PPTC的最大額定工作電壓應大於電路正常最大工作電壓。IH保持電流應大於最大工作電流，IT動作電流應小於線路的最大可承受電流。

瞬態抑製二極管TVS：通用信號傳輸線上TVS的擊穿電壓VBR應高於信號線上傳輸的信號電壓,在此前提下, VBR應盡可能選得低一些,較低的VBR 可使後端通信芯片得到可靠保護,並且具有較大的通流容量。

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e.殘壓波形

          
                                          6KV 正向

          
                                           6KV 正向

          
                                          6KV 反向

          
                                           6KV 反向

四.各種器件的選擇依據

GDT的選擇首先考慮其耐壓耐流能力。如SPA090F的GDT能承受8/20us，4KV雷擊測試；SPC和BXL係列GDT的可承受8/20us，8KV雷擊測試

；B8M09R係列GDT的能承受8/20us，20KV雷擊測試等等。保險絲可選擇限流效果最好的PPTC自恢複保險絲， PPTC則可采用0.3-6歐左右， 不動作電流為100~200mA,的自恢複保險絲。TVS1/2/3選擇根據芯片的工作電壓與耐壓決定，一般略高於芯片最高工作電壓。

五.過壓防護標準的依據

IEC61000-4-5
，ITU-T K20/K21及國標GB9043均有關於雷擊浪湧抗擾度測試標準。其通信線路的最高測試標準為10/700us,4KV。10/700us為通信線路中感應出的雷電壓波形


，表示波前時間即從30%峰值上升至90%峰值的時間為10us，下降至峰值的一半為700us即半峰值時間。

六.雷擊過壓防護的接地要求

leijilangyongfanghuchulexuyaoxuanzeyouzhidefanghuqijian
，jinxinglianghaodedianlubansheji，jiediyeshiqizuizhongyaodeyaoqiu。yibanfangleididouyaokekaodelianjiezhidadi，qiejiedidianzubunengchaoguo10歐。可靠的接地可以大大提高防護效果，而不良的接地也會大大消弱防護效果。

七.為了降低成本及體積，可不可以隻采用一級防護

隻采用一級防護，能承受大能量雷擊的器件（如GDT）不可能一次將雷擊電壓鉗製到芯片可以承受的水平。TVS雖然可以將雷擊電壓一次鉗製到芯片可以承受的水平，所以要承受大的雷擊能量
，因此必須兩級防護。RS232，RS422的防護與RS485的防護方法完全相同。隻是根據其工作電壓的不同，精細保護器件TVS的電壓參數應選擇不同。 瞬shun雷lei電dian子zi在zai上shang海hai
，深shen圳zhen，北bei京jing擁yong有you三san個ge客ke戶hu應ying用yong級ji的de測ce試shi實shi驗yan室shi，可ke以yi免mian費fei為wei客ke戶hu解jie決jue從cong前qian期qi的de產chan品pin方fang案an測ce試shi
，方fang案an改gai進jin
，方fang案an再zai次ci驗yan證zheng所suo有you能neng力li

，並bing配pei備bei專zhuan業ye的de工gong程cheng師shi為wei你ni提ti供gong專zhuan業ye的de指zhi導dao和he技ji術shu支zhi援yuan。