RS-422/RS-485的网络失效保护和瞬态保护

rs-422和rs-485在通讯时,也会同样遭遇到一些连接问题,在这期间可能触发一些保护机制。本文将围绕网络失效保护和瞬态保护进行展开,详述其中的原因。
一、网络失效保护
rs-422与rs-485标准都规定了接收器门限为±200mv。这样规定能够提供比较高的噪声抑制能力,如前文所述,当接收器a电平比b电平高+200mv以上时,输出为正逻辑,反之,则输出为负逻辑。
但由于第三态的存在,即在主机在发端发完一个信息数据后,将总线置于第三态,即总线空闲时没有任何信号驱动总线,使ab之间的电压在-200~+200mv直至趋于0v,这带来了一个问题:接收器输出状态不确定。
如果接收机的输出为0v,网络中从机将把其解释为一个新的启动位,并试图读取后续字节,由于永远不会有停止位,产生一个帧错误结果,不再有设备请求总线,网络陷于瘫痪状态。
除上述所述的总线空闲会造成两线电压差低于200mv的情况外,开路或短路时也会出现这种情况。故应采取一定的措施避免接收器处于不确定状态。
通常是在总线上加偏置,当总线空闲或开路时,利用偏置电阻将总线偏置在一个确定的状态(差分电压≥-200mv)。将a上拉到地,b下拉到5v,电阻的典型值是1kω,具体数值随电缆的电容变化而变化。
上述方法是比较经典的方法,但它仍然不能解决总线短路时的问题,有些厂家将接收门限移到-200mv/-50mv,可解决这个问题。
二、瞬态保护
由于传输线对高频信号而言就是相当于电感,因此对于高频瞬态干扰,接地线实际等同于开路。这样的瞬态干扰虽然持续时间短暂,但可能会有成百上千伏的电压。
实际应用环境下还是存在高频瞬态干扰的可能。一般在切换大功率感性负载如电机、变压器、继电器等或闪电过程中都会产生幅度很高的瞬态干扰,如果不加以适当防护就会损坏rs-422或rs-485通信接口。对于这种瞬态干扰可以采用隔离或旁路的方法加以防护。
1、隔离保护方法
这种方案实际上将瞬态高压转移到隔离接口中的电隔离层上,由于隔离层的高绝缘电阻,不会产生损害性的浪涌电流,起到保护接口的作用。
通常采用高频变压器、光耦等元件实现接口的电气隔离,已有器件厂商将所有这些元件集成在一片ic中,使用起来非常简便。这种方案的优点是可以承受高电压、持续时间较长的瞬态干扰,实现起来也比较容易,缺点是成本较高。
2、旁路保护方法
这种方案利用瞬态抑制元件(如tvs、mov、气体放电管等)将危害性的瞬态能量旁路到大地,优点是成本较低,缺点是保护能力有限,只能保护一定能量以内的瞬态干扰,持续时间不能很长,而且需要有一条良好的连接大地的通道,实现起来比较困难。
在这种方法中,隔离接口对大幅度瞬态干扰进行隔离,旁路元件则保护隔离接口不被过高的瞬态电压击穿。

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