RS485防雷保护设计图
以上为RS485总线的两级防护原理图。当雷击发生时,感应过电压通过传输线由左端引入,G1~G3组成的GDT做一级防护,此时过电压被大大削弱到数百伏左右,整个回路由于GDT的导通呈现较大的电流,导致PPTC立刻动作,将整个回路的电流限制在允许的范围以内;TVS1~TVS2做为二次限压,使到后端电路的电压被箝制在8V左右,从而实现对后端电路的保护。
B.保护等级
可通过IEC61000-4-5,4级标准:
1.2/50us 4KV
10/700us 6KV
8/20us 2KA
C.器件选择
GDT: ××××
PPTC: ××××
TVS: ××××
D.器件选型说明
气体放电管GDT: 直流击穿电压大于线路中的正常工作电压,放电管允许的通过电流超过或等于设计通过的最大电流即可。(推荐阅读:是否可以申请免费样品)
自恢复保险丝PPTC:PPTC的最大额定工作电压应大于电路正常最大工作电压。Ih保持电流应大于最大工作电流,It动作电流应小于线路的最大可承受电流。
瞬态抑制二极管TVS:通用信号传输线上TVS的击穿电压VBR应高于信号线上传输的信号电压,在此前提下, VBR应尽可能选得低一些,较低的VBR可使后端通信芯片得到可靠保护,并且具有较大的通流容量。
四、各种器件的选择依据
GDT的选择首先考虑其耐压耐流能力。TVS选择根据芯片的工作电压与耐压决定,一般略高于芯片最高工作电压。
保险丝可选择限流效果最好的PPTC,即:可恢复保险丝,可采用出厂阻值1.35~6.5欧姆左右,不动作电流为100~200mA的可恢复保险丝,PPTC由于其特殊的工艺,决定其在回路流过正常的工作电流时,其呈现很低的阻值,可以视为一颗导线。
当回路流过的电流达到正常工作电流的2倍会以上时,其内部集聚的热量导致阻值将迅速跳变呈现数十K欧姆或更大的阻值,进而限制了整个回路的电流在一个极其小的范围内,从而实现了对负载的有效保护,当断开电源,PPTC的因为过流而产生热量散发后,又会在大约1分钟左右自动恢复到出厂的低阻值。
五、过压防护标准的依据
IEC61000-4-5,ITU-TK20/K21及国标GB9043均有关于雷击浪涌抗扰度测试标准。其通信线路的最高测试标准为10/700us,4KV。