关于RS485防雷保护中四种接地方案对比.doc

1、关于RS485防雷保护中四种接地方案对比第一级GDT（陶瓷放电管）用作大电流的泄放，第二级的TVS箝位电压（单个TVS作差模保护，两个串联TVS作共模保护），中间用保险丝退耦，后端为485芯片。由于TVS共模保护是要保护后面的电路或者芯片，所以TVS的地和后端电路的信号地是连接在一起的，这样才有保护意义。这四种方案的保护等级：可通过IEC61000-4-5；4级标准: 1.2/50us 4KV , 10/700us 6KV。根据三者不同的接地组合方式，可以把接地分成四种情况(以下四种都是基于共模保护时的情况)。一四种接地方案电路原理图 下面就是四种接地方案的电路原理图，GDT（陶瓷放电管）接地

2、，TVS（瞬态抑制二极管）接地，后端电路的是信号地，大家从图中可以很方便的看到接地的情形。二关于上面四种方案的测试数据三对几种方案和实验数据的分析从表格的测试数据中可以看到，方案一共模残压（CD两端）比方案二和方案四要略高，当接地状况不良好的时候,由于后端与大地之间进行了隔离，这时候对芯片的影响很小，跟第四种方案差不多，不过这种方案比第三种和第四种节约了成本；但是当大地状况良好的时候，第二种接地方案比第一种要好。当大地电压出现高电压，或者电力线接触到外壳引起大地电压升高，这时候需要良好的接地隔离。所以当不清楚大地是否良好的时候，选择第一种方案比第二种方案要好。方案二的残压比第四种的残压要稍微低

3、点，当接地良好的时候选用第二种比较好；如果接地情况不良，从地面过来的地反击电压很容易造成后端电路的异常；从前端过来的大电流大电压，GDT与TVS组成回路，也可能与从后端电路组成回路，这个时候就要看后面芯片的耐压。经过测试，一般485芯片的耐压是40V到50V，不同厂家的芯片质量也不尽相同，耐压有高有低。当地电压超过芯片的耐压值，芯片会被打死。可以看出方案二稳定性不够好。方案三前后一起加GDT（陶瓷放电管）再接大地，这种方案跟方案二相比，残压高些。当浪涌从前端过来，要经过两个陶瓷放电管放电才会将大电流泄放到大地，而且此时的电流很可能直接流向后端电路，而不是通过第二个陶瓷泄放到大地，当能量过大，芯

4、片会被打死。当大地电压没有超过接地陶瓷放电管击穿电压的时候，对后端芯片可以起到保护作用，与第二种方案相比，增加了一个陶瓷放电管，很显然这种方案不合理化，进而设计方案四的电路。方案四共模残压不高，后端电路与地面进行了隔离，大地状况的好坏与否对其影响不大，选这种相对第二种要好些。前端陶瓷放电管直接接地，将大电流直接泄放到大地，后端TVS起第二级保护，保护效果不错。与第一种方案相比，方案四的成本有所增加，但残压比方案一要低；与第二种方案相比，稳定性比它要好；与第三种相比较，它减少了从前端过来的电流的路径，从而很好地保护了后端的电路或者芯片。总结：一个方案的保护效果，残压高低，保护成本，应用环境，都是工程师需要慎重考虑的问题。