【導(dǎo)讀】在工業(yè)環(huán)境中，每種設(shè)備通常都有很多人機接口和通信接口，而由于工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用場合比較特殊，設(shè)備的端口容易遭受雷擊浪涌、靜電放電以及其他電磁問題引起的端口損壞，因此，本文為大家推薦幾種常用工業(yè)設(shè)備端口的保護方案，以幫助工程師們做好工業(yè)設(shè)備的端口保護。
RS-485端口6KV1.2/50us浪涌防護
RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)是工業(yè)設(shè)備上應(yīng)用最為廣泛的物理層協(xié)議之一，可用于過程控制網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)自動化、遠程終端、樓宇自動化以及安防系統(tǒng)。RS-485的主要特點：支持遠距離傳輸，長達4000英尺；雙向信號差分傳輸，提高信號的噪音抑制能力，并且允許一條總線上掛接多個發(fā)射器和接收器，信號傳輸為寬范圍電平-7V~+12V。
基于RS-485電性能參數(shù)，其典型高浪涌防護等級的解決方案為兩級防護，其中第一級可采用TE的GTCS25-900M-R05用于旁路大部分的雷擊電流，中間采用TRF250-120起到第一級和第二級保護的耦合器件；而第二級保護則可以采用鉗位電壓更為精確的TVS或crowbar模式的thyristor，將浪涌電壓殘壓降至最低范圍。圖1為TE應(yīng)用于RS-485端口的典型應(yīng)用解決方案。
圖1：RS-485端口典型浪涌防護解決方案
RJ45/POE端口的浪涌防護
RJ45/POE端口廣泛用于安防、視頻監(jiān)控以及智能電網(wǎng)等工業(yè)系統(tǒng)，用以實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)、視頻傳輸、流量控制、以及通過總線實現(xiàn)供電。由于工業(yè)以太網(wǎng)工作環(huán)境的嚴(yán)苛，對于RJ45/POE端口的電磁兼容的雷擊浪涌防護必不可少，通常接觸到的客戶對于交換機的以太網(wǎng)端口的雷擊電流防護高達4KV甚至更高的6KV10/700us浪涌電流保護能力。基于如此高的端口浪涌防護需求，TE基于1000MRJ45/POE端口的典型解決方案如圖2所示，該方案可以實現(xiàn)高達6KV的10/700us浪涌防護能力。
圖2：TE典型POE1000M以太網(wǎng)浪涌防護方案
[page]RJ11電話端口的浪涌防護
在POS機、ATM系統(tǒng)、安防系統(tǒng)中經(jīng)常采用RJ11接口用于撥號上網(wǎng)、設(shè)備間或者與上位機之間的數(shù)據(jù)通信。RJ11接口的浪涌防護與RS-485等接口不同，由于RJ11的Tip和Ring信號線上振鈴電壓的存在，而該振鈴信號的最大電壓值可能超過100V，要求過圧保護元件的最小關(guān)斷電壓要高于振鈴信號的最大值，以保證設(shè)備的正常工作。圖3所示方案實現(xiàn)了電話線的浪涌防護和電力線搭碰測試需求。
圖3：RJ11端口典型浪涌&電力線搭碰解決方案
USB端口的靜電防護
隨著各種設(shè)備功能逐步強大，人機接口類型更加豐富和完善，USB端口逐漸成為越來越多設(shè)備的必備端口。比如PLC、DCS系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)。USB端口與其他通信端口不同，因為沒有浪涌過壓、過流造成的損壞危險，但是其支持熱插拔和頻繁操作，使其經(jīng)常面臨ESD的風(fēng)險。IEC61000-4-2定義了ESD的測試等級和測試方法。通常消費類電子要求的ESD防護要求為8KV，TESESD系列產(chǎn)品采用業(yè)界主流的DFN封裝，從0201和0402的單通道產(chǎn)品，到1004的4通道陣列產(chǎn)品可支持高達20KV的接觸放電，以滿足工業(yè)產(chǎn)品高可靠性的需求。圖4是基于TESESD0402X1UN-0020-090的USB2.0靜電防護解決方案。
圖4：USB2.0典型保護方案
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