关于RS-422与RS-485的保护方式

2021-06-07 09:58

RS-422与RS-485的网络失效保护

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，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。如果接收器的输出为0V，网络中的从机将把它解释为一个新的起始位，并尝试读取随后的字节,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。除了上述总线空闲会导致两条线路之间的电压差低于200mV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），有些厂家将接收门限移到-200mV/-50mV，可解决总线短路时问题。

RS-422与RS-485的瞬态保护

相应的接地措施，只对低频率的共模干扰有保护作用，对于频率很高的瞬态干扰就无能为力了。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。

在实际应用环境中，存在高频瞬态干扰的可能性。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。该方案的优点是能承受高电压、长时间的暂态干扰，易于实现，但缺点是成本高。

2、旁路保护方法。这种方案利用瞬态抑制元件（如TVS、气体放电管等）将危害性的瞬态能量旁路到大地，优点是成本低，缺点是保护能力有限，只能保护一定能量范围内的暂态干扰，持续时间不能很长，需要一个良好的通道接地，因此很难实现。实际应用中是将上述两种方案结合起来灵活加以运用。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。