RS485总线节点的瞬态保护

　　图 2 具有屏蔽和加蔽线的工业 RS-485 线缆

　　图 2 所示工业 RS-485 线缆是单双工及半双工数据链路的理想选择。它允许将一个信号对用作总线信号线，而另一个信号对用作接地线，从而降低瞬态电流返回通路的电感。其他一些好处还包括线缆的 120 欧姆额定特性阻抗。这样便可保证阻抗匹配 RS-485 收发器开关特性和加蔽线的添加，从而允许线缆屏蔽的简单接地。请注意，应该仅在一个线缆末端接地，更好的选择是在最接近单接地参考总线接地基准的末端。

　　图 3 显示了一个具有瞬态电压抑制器二极管 (TVS) 保护的典型 RS-485 节点电路的简化示意图。最近的工艺技术进步，才实现了快速、低电容 TVS 二极管的制造。前几代 TVS 设计表现出来的数纳秒响应时间，对于 ESD 和猝发瞬态的快速上升时间来说都太慢。另外，其电容负载超出了每 TVS 器件 1000 nF，其在数据速率未降至极低水平的情况下，并不具备有效的多节点网络保护。

　　许多现代高精密抑制器设计都具有低至皮秒范围的响应时间，同时拥有约 10 pF 到100 pF 的电容(具体取决于器件拓扑结构和额定功率)，从而实现单总线节点保护。

　　在差动数据信号中，例如：RS-485等，一般要求三个瞬态抑制器来模拟有效的现实世界瞬态保护：两个 TVS 器件用于实现共模瞬态(出现在 A 线路及接地和 B 线路及接地之间)保护，第三个 TVS 用于抑制 A 线路和 B 线路之间的差动瞬态。

　　作为 RS-485 连接器的螺旋式接线柱，将传输线缆连接至收发器 (XCVR)。三个瞬态电压抑制器二极管 (TVS) 用于消除 A 线路及接地和 B 线路及接地之间的共模瞬态，以及 A 和 B 之间的差动瞬态。

图 3 带瞬态保护的 RS-485 总线节点

　　图 4 显示了双向瞬态电压抑制器的对称电压-电流 (V-I) 特性。在一些低至切断电压 VWM 的低电压下，瞬态抑制器带来了信号线的高阻抗，并且仅有数微安培的器件漏电流。这种状态下，数据链路必定能够正常运行。因此，选择 TVS 用于 RS-485 链路时，其切断电压必须高于最大总线电压，其中包括 RS-485 标准规定接地电位差 (GPD) 的 ± 7V，其必然要求 VWM ≥ 12V。

　　在总线电位超出 TVS 击穿电压 VBR 的瞬态事件中，器件变为传导高电流到接地的低阻抗。但是，它的动态阻抗会引起器件的压降，其随上升电流成比例增加。这种电压常常表示为可以高达 35V 的钳位电压 Vc，其明显超出了收发器总线电位的最大额定值。