RS485接口电路分地设计

[导读]防护器件及滤波器件要靠近接口位置处摆放且要求摆放紧凑整齐，按照先防护后滤波的规则，走线时要尽量避免走线曲折的情况。

什么是RS485?

RS485是半双工通信，半双工通信指的是通道在一个时刻只能处于接收或者是发送。RS485的特点是支持多节点传输、传输距离远、抗干扰能力强，RS485可以连接多个485设备，信号的速率可达到10Mbps。通过AB两线之间的压差来判断是逻辑电平1或者逻辑电平0，当AB间的电压差大于200mV时为高电平1，小于200mV时为逻辑电平0。一般会在首末两端接120R电阻，其作用是进行阻抗匹配，消除信号反射。

RS485硬件电路设计

RS485电路设计可以分为隔离型和非隔离型，下图是非隔离型电路，B端接到GND下拉，A端通过上拉电阻为高电平，是为了保证A和B之间的压差大于200mV。DE和RE引脚是发送和接收使能，RE为低时，为接收使能;DE为高时，是发送使能，应用中一般是两者连接在一起，通过IO口(RS485_EN)控制，因为芯片要么是处于接收，要么处于发送，因此在发送数据的前，给RS485_EN信号为高电平，接收数据就给低电平。

RS485自动收发电路硬件设计

自动收发电路相比较普通的485电路，区别在于多一个晶体管控制485的使能引脚。R9限流电阻一般是4.7K，R8上拉电阻一般也是4.7K，使能引脚在晶体管没有导通时被上拉。

接收数据时：接收数据引脚是芯片的第一引脚也就是网络标签RS485_RX，在接收数据过程中，RS485_TX引脚保持高电平，VGS为高电平，NPN三极管Q1就导通，RE和DE相连的引脚通过晶体管下拉到GND，此时接收使能，处于接收状态。

发送数据时：发送数据引脚是RS485_TX，应该RS485_TX发送1，晶体管导通，RE和DE的电平为低，RS485收发芯片没有打开，由于常态下485为高电平，此时数据就是高;当 RS485_TX发送0时，晶体管不导通，此时485收发芯片的发送使能为高，DI由于一直被下拉到GND，所以发出去的数据为0。这样就实现了485的自动收发。

发送具体解析：

RS485_TX 发送1，VGS高电平，NPN三极管导通，使能引脚是低电平，发送失效，接收使能，处于接收状态。由于SP3485芯片的AB引脚是高阻状态，R4把A拉高，R5把B拉低，所以AB传输的是1。即RS485_TX发送1时，AB引脚发送1。

做过EMC检测的朋友都应该知道，EMC主要是对电路有要求(当然，软件也要考虑一些地方)。我之前一家公司是做医疗器械的，产品各项功能基本没啥问题，但拿到检测中心去做EMC检测，各项指标不合格，只能回家慢慢整改了。

今天给大家分享485接口的EMC检测，希望对电路设计，及相关软件开发的人员有帮助。

原理图

1. RS485接口6KV防雷电路设计方案

(RS485接口防雷电路)

接口电路设计概述：RS485用于设备与计算机或其它设备之间通讯，在产品应用中其走线多与电源、功率信号等混合在一起，存在EMC隐患。

本方案从EMC原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计，从设计层次解决EMC问题。

2.电路EMC设计说明A.电路滤波设计要点L1为共模电感，共模电感能够对衰减共模干扰，对单板内部的干扰以及外部的干扰都能抑制，能提高产品的抗干扰能力，同时也能减小通过429信号线对外的辐射，共模电感阻抗选择范围为120Ω/100MHz ~2200Ω/100MHz，典型值选取1000Ω/100MHz。

C1、C2为滤波电容，给干扰提供低阻抗的回流路径，能有效减小对外的共模电流以同时对外界干扰能够滤波;电容容值选取范围为22PF~1000pF，典型值选取100pF;若信号线对金属外壳有绝缘耐压要求，那么差分线对地的两个滤波电容需要考虑耐压;

当电路上有多个节点时要考虑降低或去掉滤波电容的值。C3为接口地和数字地之间的跨接电容，典型取值为1000pF， C3容值可根据测试情况进行调整;

B.电路防雷设计要点为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模6KV，差模2KV的防雷测试要求，D4为三端气体放电管组成第一级防护电路，用于抑制线路上的共模以及差模浪涌干扰，防止干扰通过信号线影响下一级电路;

气体放电管标称电压VBRW要求大于13V，峰值电流IPP要求大于等于143A，峰值功率WPP要求大于等于1859W;

PTC1、PTC2为热敏电阻组成第二级防护电路，典型取值为10Ω/2W;

为保证气体放电管能顺利的导通，泄放大能量必须增加此电阻进行分压，确保大部分能量通过气体放电管走掉;

D1~D3为TSS管(半导体放电管)组成第三级防护电路，TSS管标称电压VBRW要求大于8V，峰值电流IPP要求大于等于143A;峰值功率WPP要求大于等于1144W;

3.接口电路设计备注如果设备为金属外壳，同时单板可以独立的划分出接口地，那么金属外壳与接口地直接电气连接，且单板地与接口地通过1000pF电容相连;

如果设备为非金属外壳，那么接口地PGND与单板数字地GND直接电气连接。

PCB设计

1. RS485接口电路布局