WHPTC在多功能电能表中的RS-485接口保护应用
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智能电表系统已经广泛地应用到工业和生活的领域。在电表中使用自动抄表技术通过通信端口读取数据,而且大部分情况采用远程读数方式。对于电表应用来说既安全又节省了时间和金钱。实现该技术的关键是确保通信链路安全可靠。由于 RS-485 标准具有长距离传输(1200 米以上),最大传输数率可以达到 10Mbps,且高信号噪声印制。同时,RS-485 电路具有控制方便,成本低等优点,使多点连接成为可能。因此,RS-485 成为智能电表的标准通信接口。
但 RS-485 口传输线通常暴露于户外,因此极易因为干扰、电压不稳、负载短路、安装接线错误、雷击等原因引入过电压、过电流等损坏电表。因 RS-485 收发器工作电压较低(5V 左右),其本身耐压也非常低(-7V~+12V),一旦过压引入,就会击穿损坏。在有强烈的浪涌能量出现时,甚至可以看到收发器爆裂,线路板焦糊的现象。因此过流保护和防雷击保护成为 RS-485 接口设计必须要考虑的。
通常如图所示,使用 WHPTC 和 TVS 作为 RS-485 的过流保护和防雷击保护。
当有过电流或雷击事件发生时,产生的过电流、过电压由 A/B线引入,经过 PPTC,然后 GDT作为初级共模防护,通常GDT可以承受10KA(8x20us)浪涌冲击。之后残压已经大大降低到 1KV以下,然后 TVS作为二级保护进行共模/差模保护,到收发器的电压被钳制在 12V以下,同时,通过 A/B线上的上拉电压可以保证 A/B线上的电压保持在高电平。而实现对收发器的过流和浪涌保护。通常,对于 4KV以下过电压,可以省去初级保护—--GDT。单用 TVS就能实现浪涌保护的要求。当 RS-485总线安装错误或与电力线(例如 220VAC)搭接短路时。A/B线上的 PPTC可以提供短路保护。