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RS485通信可靠性设计中应注意的几个问题

RS-485接口芯片可以起到电平转换的作用,将TTL信号,COMS信号等转换为可以在485总线上传输的差分信号,并将接收到的485差分信号转换为可以转换为TTL或TTL的信号。

被MCU认可。

COMS级别已广泛用于许多领域,例如工业控制,仪器,仪表,多媒体网络和机电产品。

但是在RS485通信中,经常会出现通信距离短,通信质量差等问题。

为了提高RS485的通信质量,除了终端匹配的总线型结构外,在系统设计中通常考虑以下问题。

1.故障保护根据RS-485标准,接收器的接收灵敏度为±200mV,这意味着当接收端的差分电压大于或等于+ 200mV时,接收器的输出为高电平时,输出小于或等于-200mV。

当它为低电平并且在等于和大于200mV之间时,接收器输出处于不确定状态。

当总线空闲(即传输线上的所有节点都处于接收状态)并且传输线断开或短路时,如果不采取特殊措施,接收器可能会输出高电平或低电平。

一旦某个节点的接收器产生低电平,串行接收器(UART)将找不到起始位,从而导致通信异常。

为了解决这个问题,许多RS485接口芯片都引入了故障保护功能。

例如,上海英联电子公司的UM3085 / UM3088的输入灵敏度为-50mV / -200mV,也就是说,当差分接收器的输入电压为UA-B≥ -50mV时,接收器输出逻辑高电平。

如果UA-B& le--200mV,则输出逻辑低电平。

当接收器输入端子总线短路或禁用总线上的所有发射器时,接收器差分输入端子为0V,以确保在总线空闲或短路时接收器输出高电平。

2.抗雷击useRS-485接口芯片在使用,焊接或运输设备时可能会受到静电冲击的损坏。

当传输线安装在室外时,接口芯片甚至整个系统都可能受到雷击。

选择防静电或防雷芯片可以有效避免此类损失。

UM3085 / UM3088芯片集成了ESD保护电路。

人体模型ESD保护和机器模型ESD保护分别达到15kV和2kV。

此外,Inlink Electronics还具有一套完整的ESD保护方案(图1),以使系统在恶劣的瞬态高压冲击环境下更加可靠地运行。

图1:RS485芯片的防雷和浪涌电压设计。

RS485芯片的电源通常来自变压器。

当电压发生严重变化时,电源上可能会出现一些瞬态浪涌。

在图片中,UM07可以非常好。

钳位这些瞬态电压以保护接口芯片。

同时,对于总线的两个通信端口,使用UESD712进行保护,可以起到很好的防雷效果。

3.光耦隔离在某些工业控制领域中,由于复杂的现场条件,每个节点之间存在较高的共模电压。

尽管RS-485接口采用差分传输方法并具有一定程度的抗共模干扰能力,但是当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压时,即大于+ 12V或低于-7V,则接收器将无法正常工作,甚至在严重的情况下甚至会烧伤芯片和设备。

解决方案是通过DC / DC转换器对系统电源和RS-485收发器电源进行光隔离(图2),完全消除共模电压的影响,并滤除接地环路和传导噪声引起的干扰。

4.宽信号摆幅在RS485通讯中,为防止信号反射,通常在端子上连接90〜120欧姆的电阻。

一般的RS485接口芯片都具有这样的电阻负载,其输出电压摆幅仅为1.5〜1.8V,因此在长距离通信中,由于信号的衰减,接收器可能无法正确接收信号,导致错误代码。

UM3085 / UM3088驱动器将输出信号摆幅增加到2.2V以上,从而在长距离通信中具有更高的可靠性。

此外,UM3085 / UM3088具有斜率限制的特性,当使用阻抗不匹配的传输线时,可以降低EMI,减少反射并改善通信质量。

综上所述,在选择RS485接口芯片时,除了参数