RS-422与RS-485接口保护设计
RS-422与RS-485接口保护设计

　　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，就是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)。如图17。

　　　　



　　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。

　　例如Maxim公司的MAX3080系列RS-485接口，不仅省去了外部偏置电阻，而且解决了总线短路情况下 的失效保护问题。

下图是MAX3080引脚图






RS-422与RS-485的瞬态保护

　　前文提到的信号接地措施，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。

　　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，如Maxim公司的MAX1480/MAX1490，隔离电压可达2500V。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。



　　实际应用中是将上述两种方案结合起来灵活加以运用，如图18。

　　　　



　　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。