電磁兼容EMC測試RS485接口的電路設計

電磁兼容EMC測試中，RS485接口的電路設計方案匯總。

1.RS485端口6KV防雷電路設計方案

接口電路設計概述：

RS485用于設備與計算機或其他設備之間的通信，在產品應用中，其多線和電源.功率信號等混合在一起，存在EMC隱患。本方案從EMC測試原則上，設計了相關的抑制干擾和抗敏感性，從設計層面解決電磁兼容測試問題。

2.電路EMC設計說明：

(1)電路濾波設計要點:

L1為共模電感，可抑制單板內外干擾，提高產品的抗干擾能力，減少429信號線對外輻射，共模電感阻抗選擇范圍為120Ω/100MHz~2200Ω/100MHz，典型值選取1000Ω/100MHz；

C1.C2為濾波電容，為干擾提供低阻抗回流路徑，可有效降低外部共模電流，同時過濾外部干擾；電容值選擇范圍為22PF~1000pF，典型值選取100pF；如果信號線對金屬外殼有絕緣耐壓要求，則需要考慮差分線對地兩個濾波電容的耐壓性；

當電路上有多個節點時，應考慮降低或去除濾波電容值。C3是接口地與數字地之間的跨接電容，典型值為1萬pF，C3容值可根據測試情況進行調整；

(2)電路防雷設計要點：

在EMC測試中，為了達到IEC61000-4-5或GB17626.5標準，共模6KV，差模2KV防雷試驗要求，D四是三端氣體放電管形成一級保護電路，抑制線路上的共模和差模浪涌干擾，防止干擾通過信號線影響下一級電路；

氣體放電管標稱電壓VBRW要求大于13V，峰值電流IPP要求大于等于143A；

峰值功率WPP要求大于等于185999W；

PTC1.PTC2為熱敏電阻形成二次保護電路，典型值為10Ω/2W；

為了保證氣體放電管的順利導通，必須增加該電阻進行分壓，以確保大部分能量通過氣體放電管消除；

D1~D3為TSS管(半導體放電管)形成第三級防護電路，TSS管標稱電壓VBRW要求大于8V，峰值電流IPP要求大于等于143A；峰值功率WPP要求大于等于114444W；

3.接口電路設計接地注：

如果設備是金屬外殼，單板可以獨立劃分接口地面，則金屬外殼與接口地面直接電氣連接，單板地面與接口地面通過1萬pF電容相連；

如果設備為非金屬外殼，則接口接地PGND與單板數字地GND直接電氣連接。

PCB電路板的設計布局：

? ? ?1.RS485接口電路布局

圖1 ?RS485接口濾波及防護電路布局

方案特點：

（1）保護器件和濾波器件應放置在接口附近，要求緊湊整齊。根據先保護后濾波的規則，盡量避免線路曲折；

（2）共模電感和跨接電容應放置在隔離帶中。

方案分析：

（1）接口及接口濾波保護電路周圍不能接線，不能放置高速或敏感器件；

（2）隔離帶下的投影層應清空，禁止接線。

2.RS485接口電路分離設計：

圖2.RS485接口電路分地設計布局

方案特點：

(1)抑制內部單板噪聲通過RS485接口向外傳導輻射，也為了增強單板對外部干擾的抗擾能力，在RS在485接口處增加濾波器件進行抑制，以濾波器件的位置為界，劃分出接口地；

(2)隔離帶可選擇性地增加電容作為兩地之間的連接，電容C4.C5取值建議為1000pF，在線串聯共模電感CM與電容波與接口地并聯GDT和TVS管道保護；所有保護裝置放置在接口附近，共模電感CM放置在隔離帶內，具體布局如圖所示。

方案分析：

（1）當接口與單板之間存在相容性差或不相容的電路時，需要在接口與單板之間進行“分地”處理，即根據不同的端口電壓進行處理.分別設置電平信號和傳輸速率?！胺值亍?，可防止不相容電路回流信號疊加，防止公共地線阻抗耦合；

（2）“分地”這種現象會導致回流信號跨越隔離帶時阻抗增大，從而導致很大EMC測試風險，因此，隔離帶間通過電容器為信號提供回流路徑。

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編輯：黃飛

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