假如当发送器A向接收器B发送数据时,发送发送器A的输出共模电压为Va,由于两个系统具有各自独立的接地系统,存在着地电位差VG。那么,接收器输入端的共模电压Vb=Va+VG。VG可能会有很大幅度(十几伏甚至数十伏),并可能伴有强干扰信号,致使接收器共模输入Vb超出正常范围,并在传输线路上产生干扰电流,轻则影响正常通信,重则损坏通信接口电路。
1.2.EMI问题:发送器输出信号中的共模部分需要一个返回通路,如没有一个低阻的返回通道(信号地),就会以辐射的形式返回源端,整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。对整个RS-485网络,必须有一条低阻的信号地。一条低阻的信号地将两个接口的工作地连接起来,使共模干扰电压VG被短路。这条信号地可以是单独的一条线(非屏蔽双绞线),或者是屏蔽双绞线的屏蔽层。这是*通常的接地方法这种做法仅对高阻型共模干扰有效。
由于干扰源内阻大,短接后接地环路电流小,对于通信不会有很大影响。当共模干扰源内阻较低时,会在接地线上形成较大的环路电流,影响正常通信。建议采取以下三种措施:
(a)干扰源内阻不是非常小,可以在接地线上加限流电阻限制干扰电流。接地电阻的增加可能会使共模电压升高,但只要控制在适当的范围内就不会影响正常通信。
(2)采用浮地技术,隔断接地环路。这是较常用也是十分有效的一种方法,可以考虑将引入干扰的节点浮置起来(也就是系统的电路地与机壳或大地隔离),这样就隔断了接地环路。
(3)采用隔离接口。有些情况下,出于**或其它方面的考虑,电路地必须与机壳或大地相连,不能悬浮,这时可以采用隔离接口来隔断接地回路,但是仍然应该有一条地线将隔离侧的公共端与其它接口的工作地相连。
(二)485信号的雷电过电压的瞬态保护QLA-06D3/QY06-CH2
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、继电器等或雷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-485通信接口器件。信号接地措施,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。
对于这种瞬态干扰可以采用隔离或安装防雷器的方法加以防护。
2.1.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。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。
2.2.安装防雷器的保护方法。这种方案利用瞬态抑制元件防雷器(QLA-06D3)(有TVS、GDT等组成的多级浪涌吸收电路)将危害性的瞬态能量旁路到大地,优点是成本较低,能保护20KA(8/20)能量以内的瞬态干扰,响应时间极短(25ns级以下),且安装方便。安装时需要连接一条良好的连接大地的地线即。485信号防雷器QLA-06D3可对大幅度瞬态干扰进行分流,对过电压进行抑制,保护接口不被过高的瞬态电压击穿。