通讯接口RS485的EMC设计方案
通讯接口RS485的EMC设计方案
通讯接口RS485的电磁兼容设计方案-----本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成一.原理图设计方案1. RS485接口6KV防雷电路设计方案图1 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。
电路EMC设计说明：（1）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；（2）电路防雷设计要点：为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模6KV，差摸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；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。
(完整word版)RS485,RS422设计指南
前言 01 RS-485与RS-422性能指标及其标准 02 RS-485与RS-422器件及材料说明 (1)3 RS-485与RS-422设计原理 (1)3.1 基本原理 (1)3.1.1RS-485与RS -232电路的区别与优势 (1)3.1.2长短连接的判断标准、物理表现与应对措施 (3)3.1.3 RS-485与RS-422典型应用电路与选择方法 (4)3.1.4 485总线上处理竞争的方法 (7)3.2 可靠性的设计 (8)3.2.1 网络配置 (8)3.2.2 总线匹配 (8)3.2.3 引出线 (10)3.2.4 失效保护 (10)3.2.5 地线与接地 (11)3.2.5.1 共模干扰问题 (11)3.2.5.2 电磁辐射（EMI）问题： (12)3.2.6 瞬态保护 (13)3.2.7 其它需要注意的问题 (14)3.3 电源和接地 (14)4 维护说明 (14)参考资料 (15)RS485、RS422接口设计指南前言RS-485标准最初由电子工业协会（EIA）于1983年制订并发布，后由TIA-通讯工业协会修订后命名为TIA/EIA-485-A，习惯地称之为RS-485。
RS-485由RS-422发展而来，而RS-422是为弥补RS-232之不足而提出的。
为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kbps时），并允许在一条平衡线上连接最多10个接收器。
RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，为扩展应用范围，随后又为其增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，这就是后来的EIA RS-485标准。
RS-485是一个电气接口规范，它只规定了平衡驱动器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输电缆和通信协议。
RS485端口隔离及保护设计
RS485端口隔离及保护设计RS485接口采用的是一种差分传输方式，各节点之间的通信都是通过一对（半双工）或两对（全双工）双绞线作为传输介质。
由RS-485的标准规定，接收器的接收灵敏度为+200mV,即接收端的差分电压大于等于200mV时，接收器输出高电平；小于等于200mV时，接收器输出为低电平；介于±200mV之间，接收器输出不确定。
RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。
RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。
RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达 3000米。
RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器，因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。
因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连接线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。
1.485应用电路举例选用485芯片时，需注意其ESD防护能力、驱动能力、对485总线差分信号的定义等。
以SN65176和SN75176为例，该SN65176B和SN75176B差分总线收发器是为多结点总线的双向数据通信的集成电路而设计的。
该SN65176B和SN75176B结合了三态差分线路驱动器和一个差分输入线接收器，两者都工作在5V单电源。
驱动器和接收器分别具有高电平和低电平使能，连接在一起作为一个方向控制的外部功能。
当驱动器禁用总线或VCC = 0，驱动器的差分输出和接收器差分输入连接在内部形成差分输入/输出（I/O）总线旨在提供最低装载量的端口。
这些端口具有宽的正负共模电压范围，使该设备适合于串行线应用。
该驱动器是专为高达60mA的电流源设计的，该驱动器的特点是积极的负限流和热关断线路故障保护。
热开关设计是发生在一个温度约为150°C。
接收机特点是12 KΩ最小输入阻抗，一个200毫伏的输入灵敏度，输入端为50mV典型滞后输入。
rs485电磁兼容设计方案
rs485电磁兼容设计方案一、硬件方面。
1. 线路布局。
首先呢，RS485的信号线得像两个乖宝宝一样，和那些容易产生干扰的线路（比如电源线、大电流信号线）保持距离。
就好比你在公交车上，要和那些爱推搡的大汉保持点儿间隔，不然容易被挤到。
一般来说，信号线和电源线之间的距离最好能有个几厘米，如果空间允许的话。
在PCB板上，RS485的走线要尽可能短且直。
不要让它像蜿蜒的小蛇一样扭来扭去，因为走线越长，就越容易受到外界电磁场的干扰。
这就像你走路，走直线肯定比绕弯路更快到达目的地，而且还不容易迷路（被干扰）。
对于RS485的差分信号线（A和B），要让它们紧紧挨在一起，就像一对好兄弟。
这样做的好处是，它们可以相互抵消外界的共模干扰。
这就好比两个人一起抵御外来的麻烦，总比一个人单打独斗要强得多。
2. 终端匹配。
RS485网络的两端一定要加上合适的终端匹配电阻。
这个终端匹配电阻就像是一个小守门员，它可以防止信号在传输线末端反射回来，造成信号的混乱。
如果没有这个小守门员，信号就像在一个没有尽头的迷宫里乱撞，最后出来的时候就变得乱七八糟了。
一般来说，终端匹配电阻的值要根据传输线的特性阻抗来选择，通常是120Ω左右。
而且这个终端匹配电阻的精度也很重要，可不能太马虎。
如果精度太差，就像守门员的手套太大或者太小，不能很好地完成任务。
所以呢，尽量选择精度在1%以内的电阻。
3. 隔离措施。
为了防止设备之间的电气干扰通过RS485线路传播，要加上隔离器件。
这就好比在两个房子之间砌一堵墙，这样一边房子里的噪音（电气干扰）就不会轻易传到另一边去了。
可以使用光耦或者磁耦来实现隔离。
光耦隔离是个不错的选择，它就像一个用光信号传递信息的小信使。
输入侧的电信号通过发光二极管变成光信号，然后在输出侧再把光信号还原成电信号。
这样一来，两边的电气系统就被有效地隔离开了。
不过在选择光耦的时候，要注意它的速度、隔离电压等参数，要确保它能满足RS485通信的要求。
485通讯电路设计分析
485通讯电路设计分析1.RS-485由来RS-485标准是由两个行业协会于1983年共同制订合开发的，即EIA－电子工业协会和TIA－通讯工业协会。
EIA开始时在它所有的标准前加上“RS”前缀（推荐标准Recommended standard 的缩写）。
这个名称一直延用至今，现在EIA-TIA 已正式用“EIA/TIA”取代“RS”以明确其来源。
修订后命名为TIA/EIA-485-A。
不过我们还是习惯地称之为RS-485。
RS-485由RS-422发展而来。
两者是工业应用中最成功的标准。
而RS-422是一个差分标准，是为了弥补RS－232的不足提出来的，改进了RS-232通讯距离短和速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到了10Mbps，在速率低于1000Kbps时传输距离延长到4000英尺，并且允许在一条平衡线上连接最多10个接收器，可以说RS-422是一种单机发送、多机接收的单向传输规范。
RS-485是在RS-422的基础上，为了扩展应用范围和通讯能力，增加了多点、双向通信能力，也就是说，允许多个发送器连接到同一条总线上，同时，增加了发送器的驱动能力和通讯冲突的保护特性，通过差分传输扩展总线的共模范围。
RS-485满足了所有的RS-422规范，但反之则不成立。
2.RS-485规范RS-485实质上是一个电气接口规范，它只规定了平衡驱动器合接收器的电特性，而没有规定插件、传输电缆与及通信协议。
只是对应于七层模型中的物理层。
3.RS-485的接口规范特点：●平衡传输、差动工作模式●多点通信●驱动器带载最小输入电压：±1.5V ●驱动器带载最大输入电压：±5V●最大输出短路电流：250mA ●驱动器输出阻抗：54Ω●接收器输入门限：±200mV●接收器最小输入阻抗：12KΩ●－7V至＋12V总线共模范围●最大输入电流1.0mA/-0.8 mA (12Vin/-7Vin)●接收器输出逻辑高：＞200mV ●接收器输出逻辑低：＜200mV●最大总线负载：32个单位负载●允许收发器数目：32Tx 、32Rx●最大传输速率：10Mbps ●最大电缆长度：4000英尺（约1.2千米）RS-485标准定义了一个基于单对平衡线的多点、双向（半双工）的通讯链路，提供了高噪声抑制、高的传输速率、长传输距离、宽共模范围和低成本的通信平台。
(完整word版)RS485,RS422设计指南
3.2.7
其它需要注意的问题.......................................................................................
14
3.3
电源和接地...............................................................................................................
14
4
维护说明
.....................................................................................................................料...........................................................................................................................................
车电子、仪器仪表等等。这项标准得到广泛接受的另外一个原因是它的通用性。RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。
本文档主要说明了RS485与RS422的原理以及设计应用电路中应该注意的问题。
1RS-485与RS-422性能指标及其标准
±10V
±6V
接收器敏感度
±0. 2V
±0. 2V
最小驱动器负载
100Ω
60Ω
最大驱动器数量
1
32负载单位
实例解读,RS485接口电路防护方案设计思路
实例解读，RS485接口电路防护方案设计思路RS485作为最为最常用的电表通讯方式之一。
日常生活中雷电和静电干扰已经成为485通信总线在实际工程经常遇到的问题。
故如何对芯片以及总线进行有效的保护，是摆在每一个使用者面前的一个问题。
在这里，我们主要讨论RS485在电表中的防雷保护及方案。
一.雷击过压防护的必要性RS-485接口带电拔插和抖动都会引起电压的剧烈变化，都会使芯片损坏，而RS485总线实行长距离传输(1200米以上)，而且其传输线通常暴露于户外，因此极易因为雷击等原因引入过电压。
而RS485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。
二.防雷保护器的基本要求在正常运行时,雷电保护器的接入应不影响信号的正常传输,雷电保护器的对地阻抗应非常大,串连在电路中的阻抗应非常小，在雷电袭击通信总线时,雷电保护器应发挥良好的电压钳位作用，其钳位电压应低于后端控制芯片或其它电器件的耐受电压水平。
在抑制雷电袭击过程中,雷电保护器自身应完好无损，雷电保护器对雷电袭击应具有足够快的响应速度。
陶瓷气体放电管（GDT）【UN3E5-470LSMD】直流标称电压470±20%V，冲击电流（8/20μS）2.5KA*2，电容值＜1.5pF，电阻值＞1GΩ【UN3E6-420MM】直流标称电压420±20%V，冲击电流（8/20μS）5KA*2，电容值＜1.5pF，电阻值＞1GΩ温度保险丝（PTC）PTC1/PTC2【JK250-120U】最大冲击电压250V，最大冲击电流10A，最大不动作电流120mA瞬态抑制二极管（TVS）TVS1/TVS2/TVS3【SMBJ15CA】Vbr：16.7-18.5；Ir：SuA；Vrwm：15.0V，Ipp：24.59A；封装：SMB/DO-214AA.三、方案应用1、监控/安防系统2、门禁系统3、铁路信号控制灯4、智能交通系统5、电表/水表/仪器仪表6、光端机四、方案说明与注意事项1、前端采用通流量大的GDT，泄放大电流2、后端采用反应时间快的TVS，残压低，有效保护RS485芯片3、中间采用PTC做退耦，让前面GDT更容易动作，打到泄放电流的作用4、本方案在差模，共模均采用是同型号的TVS和GDT,防护无死角。
【整理】常用通信接口一（串口、RS232、RS485、USB、TYPE-C原理与区别）
【整理】常⽤通信接⼝⼀（串⼝、RS232、RS485、USB、TYPE-C原理与区别）By bingge 【整理】常⽤通信接⼝⼀（串⼝/RS232/RS485/USB/TYPE-C 原理与区别）⼀、什么是串⼝通信常见的串⼝通信⼀般是指异步串⾏通信。
与串⾏通信相对的是并⾏通信。
数据传输⼀般都是以字节传输的，⼀个字节8个位。
拿⼀个并⾏通信举例来说，也就是会有8根线，每⼀根线代表⼀个位。
⼀次传输就可以传⼀个字节，⽽串⼝通信，就是传数据只有⼀根线传输，⼀次只能传⼀个位，要传⼀个字节就需要传8次。
异步串⼝通信:就只需要⼀根线就可以发送数据了。
串⼝通信主要为分232，485，422通信三种⽅式。
⼆、RS232接⼝标准设计电路232通信主要是由RX,T X,G ND 三根线组成。
RX 与TX ，TX 接RX ，GND 接GND 。
这样还是⽐较好理解吧。
因为发送和接收分别是由不同的线处理的，也就是能同时发送数据和接收数据，这就是所谓的全双⼯。
By bingge三、RS485EMC 标准设计电路1.RS485概念是为了解决232通信距离的问题。
485主要是以⼀种差分信号进⾏传输，只需要两根线，+,-两根线，或者也叫A ，B 两根线。
A ，B 两根线的差分电平信号就是作为数据信号传输。
发送和接收都是靠这两根的来传输，也就是每次只能作发送或者只能作接收，这就是半双⼯的概念了，这在效率上就⽐232弱很多了。
RS-485只能构成主从式结构系统，通信⽅式也只能以主站轮询的⽅式进⾏，系统的实时性、可靠性较差；By bingge2.422通信422是为了保留232的全双⼯，⼜可以像485这样提⾼传输距离。
有些标注为485-4。
⽽485就标注为485-2。
有什么区别呢。
就是为了好记呢。
485-2就是2根线。
485-4就是4根线。
3.RS232与RS485接⼝的差别由于RS232接⼝标准出现较早，难免有不⾜之处，主要有以下四点：1）接⼝的信号电平值较⾼，易损坏接⼝电路的芯⽚，⼜因为与TTL 电平不兼容故需使⽤电平转换电路⽅能与TTL 电路连接。
RS485接口EMC电路设计方案
一、原理图1. RS485接口6KV防雷电路设计方案图1 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：（1）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；（2）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。
RS485接口电磁兼容设计方案_202001081639168
概述RS485 接口组成半双工网络，采用平衡驱动器和差分接收器的组合方式，使用屏蔽双绞线传输，抗共模干扰能力强。
RS485 的电气特性：两线之间的电压差为+(2V---6V) 表示逻辑“1”，两线之间的电压差为-(2V---6V)表示逻辑“0”，接口通信电平与TTL 电平兼容，最常用的RS485 总线允许连接多大32 个收发器，具体连接说了和芯片输入阻抗有关系，例如：普通芯片输入阻抗为≥12kΩ时相应的驱动点数为32 个，输入阻抗设计为1/2 负载（≥24kΩ）时相应的驱动点数为64 个。
EMC 问题RS485 总线标准是工业设备应用最广泛的物理协议之一，通常应用于楼宇自动化、工业自动化、网络控制、安防系统等场景中，因此RS485 接口的防护措施变得尤为重要。
一般如果RS485 总线建在室内，电磁环境比较温和，只需要增加防静电保护即可，若RS485 总线用于室外，可能会遭遇雷击的危险，一般要加防雷保护电路。
RS485 用于设备和计算机或其他设备通信，当应用设备逐渐增多时，通信信号和走线信号变得混合在一起，普通RS485 接口设计可能会造成EMC 等问题。
干扰问题：RS485 会遭遇外界干扰如脉冲干扰、电磁干扰等造成的通信异常，同时如果应用于外界，还会造成雷击造成RS485 永久损坏。
辐射问题：RS485 接口会将PCB 板内部干扰，通过电源线形式对外进行辐射，导致辐射测试指标超标。
RS485 防护设计1、使用GDT 气体放电管，主要用来泄放工模浪涌，同时旁路大部分雷击电流，可以防护高达4KV 甚至更高的浪涌电流保护能力。
器件选型时，需要考虑直流击穿电压需要大于线路所允许的最大工作电压，放电管允许通过的电流需要超过设计通过的最大电流。
2、R 使用自恢复保险丝，阻值只有几欧姆，当回路流过的电流超过正常工作电流过多时，其内部阻值会迅速增大，从而将回路电流限制在很小的范围值内，有效的防护应为静电电流过大造成RS485 接口损坏。
RS-485接口电路设计完全指南
和其它任何系统设计一样，必须习惯性的考虑故障应对措施，不论这些故障是自然产生还是因 环境诱导产生。对于工厂控制系统，通常要求对极端噪声电压进行防护。485提供的差分传输机 制，特别是宽共模电压范围，使得485对噪声具有一定的免疫力。但面对复杂恶劣环境时，其免 疫力可能不足。有几种方法可以提供保护，最有效的方法是通过电流隔离，后面会讨论这个方 法。电流隔离能够提供更好的系统级保护，但是价格也更高。更流行并且比较便宜的方案是使 用二极管保护。使用二极管方法代替电流隔离是一种折衷方法，在更低层次上提供保护。外接 二极管和内部集成瞬态保护二极管的例子如下图所示：
在数据通讯系统中，隔离是指多个驱动器和接收器之间没有直接电流流通。隔离变压器为系统 提供电源，光耦或数字隔离器件提供数据隔离。电流隔离可以去除地环流，抑制噪声电压。因 此，使用这种技术可以抑制共模噪声，降低其它辐射噪声。
举一个例子，图9显示了过程控制系统的一个节点，通过485链路连接数据记录器和主计算机。
2.3.2 失效保护 许多485应用也要求提供失效保护，失效保护对于应用层是很有用的，需要仔细考虑并充分理 解。
在任何多个驱动器/接收器共用同一总线的接口系统中，驱动器大多数时间处于非活动状态，这 个状态被称为总线空闲状态。当驱动器处于空闲状态时，驱动器输出高阻态。当总线空闲时，
沿线电压处于浮空状态（也就是说，不确定是高电平还是低电平）。这可能会造成接收器被错 误地触发为高电平或低电平（取决于环境噪声和线路浮空前最后一次电平极性）。显然，这种 情况是不受欢迎的。在接收器前面需要有相关电路，将这种不确定状态变成已知的、预先约定 好的电平，这称之为失效保护。此外，失效保护还要能防止因短路而引起的数据错误。
EMC知识――RS485接口的电磁兼容设计
EMC知识――RS485接口的电磁兼容设计
EMC 知识――RS485接口的电磁兼容设计
一、RS485 接口介绍
RS-485 采用平衡发送和差分接收方式实现通信，其接口详细的电器参数如下：
接口定义：A、B
工作电压：-7V-12V
信号速率：10Mb/s
接口电缆：双绞屏蔽电缆
走线方式：根据实际的情况进行走线，最大长度1000m
二、EMC 设计要求
RS485 用于设备与计算机或其它设备之间通讯，应用与空调产品时其走线时多与电源、功率信号等混合在一起，RS485 接口设计可能会影响的EMC 问题如下：
1、辐射发射问题：RS485 接口会带出单板内部的干扰，通过电源线形成对外辐射，导致辐射发射测试超标;
2、抗干扰问题：RS485 会受外界干扰会导致通讯异常，如脉冲群干扰、射频干扰在空调产品使用时会因压缩机、风机、电磁阀等干扰源，导致通讯异常; 因RS485 走线长，有可能存在户外走线，因此要考虑防雷设计;
三、RS485 接口原理设计
1. D1、D2 为气体放电管，主要用来泄放共模浪涌能量，气体放电管击穿电压300V，通流量1kA;
2. D3、D4、D5 为半导体放电管，主要用来泄放共模以及差模浪涌能量，半导体放电管型号BS0300N-C，其导通电压为40V，通流量为100A;。
三种常用类型的RS-485端口的EMC设计方案
三种常用类型的RS-485端口的EMC设计方案在实际的工业、电力、自动化及仪器仪表应用中，RS-485总线标准是使用最广泛的物理层总线设计标准之一，由于其会在恶劣电磁环境下工作，为了确保这些数据端口能够在最终安装环境中正常工作，它们必须符合相关的电磁兼容性(EMC)法规。
在本文中，世健公司结合优势的代理线ADI（RS-485芯片）、Bourns（在端口EMC防护方面的器件），从原理分析到实测来为大家带来详细的RS485的端口防护分析。
在RS-485端口的EMC设计中，我们需要重点考虑三个因素：静电放电(ESD)、电快速瞬变(EFT)和浪涌（Surge）。
国际电工委员会(IEC)规范定义了一组EMC抗扰度要求，这组规范包括以下三种类型的高电压瞬变，设计人员需要确保数据通信线路不受这些瞬变的损害。
这三种类型分别是:· IEC 61000-4-2静电放电(ESD)· IEC 61000-4-4电快速瞬变(EFT)· IEC 61000-4-5浪涌抗扰度（Surge）Excelpoint世健公司技术支持部副总监Angus Zhao说：“RS-485端口的保护方案就是要设法去满足ESD、EFT、Surge这三种规范的要求。
所以想要设计出合规的RS-485端口EMC 方案，首先就要透彻了解这三个规范。
”国内针对IEC标准也有同样的等同标准可以参考，比如在电力及输配电应用中，很多采用了GB/T17626.2 ESD, GB/T17626.4 EFT, GB/T17626.5 Surge的对应标准规范，本文以IEC标准为例说明。
静电放电静电放电（ESD）是指两个电位不同的带电体之间因为近接触或电场的传导而突然产生静电电荷的传输。
其特性是在较短的时间内有较大的电流。
IEC 61000-4-2测试的主要目，就是确定系统在工作过程中对系统外部ESD事件的抗扰度。
IEC 61000-4-2规定了不同环境状况下的电压测试级别，共分4个级别。
RS485特性与EMC设计
一、RS485/RS422的特性RS485和RS422是工业界广泛应用的串口通讯技术。
它们的主要优点是物理连接简单（RS485只需要一对双绞线，收发都由这对双绞线来通讯，所以是半双工通讯，RS422有两对双绞线，收发各使用一对，所以是全双工通讯）、数据传输波特率高、抗干扰能力强、传输距离远（在低波特率下，如9200bps时，传输距离可达三千米左右）、相比较RS232的单点通讯而言，可进行多点通讯。
正因为这些优于同类其他总线的特性，在不同技术领域内，涉及到数据通信的测控系统、分布式控制系统、仪器仪表等等，在仪器总线端基RS485或RS422总线的通讯技术被广泛的应用。
RS485是一种电气接口的规范，与很多其他接口规范不同的是，RS485只规定了接口的电气性质、电平逻辑等，并未规定所使用的接插件结构和通信协议等内容。
在RS485的电气规范中规定，数据发送为平衡式发送，数据接收为差分式接收的驱动方式，主要需要满足以下电气要求：（1）差分接收处的输入阻抗应大于 120*10=1200Ω，即要求使用特性阻抗为120Ω的传输线，端接 120Ω匹配电阻时，接收器的输入阻抗应远大于匹配电阻的阻抗。
（2）差分输入处的输入电容应小于50pF。
（3）在54Ω负载的条件下，RS 485的驱动端应具备输出1.5V的差分信号的能力，如下图1所示：图1 RS 485驱动端最小信号电平（4）在RS485接收处，应能正确识别到200mV的差分信号，见图2。
正是由于第一、二、三条，对RS485信号提供了足够大的衰减度，这也是保证RS485在强干扰和长距离数据传输环境下仍能胜任的原因。
图 2 RS 485接收端最小信号电平（5）对信号电平的逻辑规定为，Vp-Vn>200mV 时为逻辑“0”，Vp-Vn<200mV时为逻辑“1”。
（6）共模电压耐受值应高于7V。
RS422与RS 485电气要求大体一致，主要差别在于RS422收发数据各走一对差分信号线，可以实现全双工通讯，而RS485由于是一对差分信号线通信，所以是半双工通讯。
瞬雷电子：RS485接口的EMC防护
RS485接口的EMC防护由于485总线其布线简单，稳定可靠，从而广泛的应用于防盗报警、视频监控、门禁对讲等各个领域中。
但在实际应用中，雷击、功率感应、直接接触、电源波动、感应开关和静电放电可能产生较大瞬变电压，对RS-485收发器造成损害。
设计人员必须确保设备不仅能在理想条件下工作，而且能够在实际可能遇到的恶劣环境下正常工作。
为了确保这些设计能够在电气条件恶劣的环境下工作，必须符合EMC设计规范。
IEC 61000规范定义了信号线EMC抗扰性要求。
在规范中，设计人员必须考虑数据通信线路的下列三类高压瞬变： IEC 61000-4-2静电放电(ESD)，IEC 61000-4-4电快速瞬变(EFT)及IEC 61000-4-5雷击浪涌（SURGE）等。
下图为RS485 雷击浪涌（SURGE）6KV的防护方案：防护等级：IEC61000-4-2: LEVEL4:Contact 8kv ; Air:15kvIEC61000-4-5: 10/7000us LEVEL4:6KV设计原理：为了达到上述防护等级要求选择一级防护时必须能够承受瞬间大能量的冲击，并且残压要满足后端芯片的承受范围，为此瞬雷电子推出全新物料SET浪涌静电硅抑制器（SPE06SC），该器件具有低残压，响应速度快，寄生电容小等特点，当输入端有高压脉冲时，SPE06SC可吸收高压脉冲，并把电压箝位在电路的正常工作电压范围内，防止干扰通过信号线影响下一级电路,从而抑制了线路上的共模以及差模浪涌干扰，由于寄生电容小，不会影响信号传输，且后端带载能力强。
R1、R2是为了防止浪涌能量瞬间干扰到后端,而做延时退偶，确保能量大部分由SET吸收及泄放。
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,同时对外界干扰能够滤波,典型值选100pF。
L1为共模电感，过滤共模的电磁干扰信号，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，同时也能减小通过信号线对外的辐射。
RS485 接口介绍 RS
一、RS485 接口介绍RS-485 采用平衡发送和差分接收方式实现通信，其接口详细的电器参数如下：接口定义：A、B 工作电压：-7V-12V 信号速率：10Mb/s 接口电缆：双绞屏蔽电缆走线方式：根据实际的情况进行走线，最大长度1000m 二、EMC 设计要求RS485 用于设备与计算机或其它设备之间通讯，应用与空调产品时其走线时多与电源、功率信号等混合在一起，RS485 接口设计可能会影响的EMC 问题如下：1、辐射发射问题：RS485 接口会带出单板内部的干扰，通过电源线形成对外辐射，导致辐射发射测试超标；2、抗干扰问题：RS485 会受外界干扰会导致通讯异常，如脉冲群干扰、射频干扰在空调产品使用时会因压缩机、风机、电磁阀等干扰源，导致通讯异常；因RS485 走线长，有可能存在户外走线，因此要考虑防雷设计；二、三、RS485 接口原理设计三、RS485 接口原理设计 1. D1、D2 为气体放电管，主要用来泄放共模浪涌能量，气体放电管击穿电压300V，通流量1kA； 2. D3、D4、D5 为半导体放电管，主要用来泄放共模以及差模浪涌能量，半导体放电管型号BS0300N-C，其导通电压为40V，通流量为100A；3. R1、R2 选用10Ω，（不用逗号）1/2W 的电阻，因半导体放电管启动电压要低于气体放电管，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（R1、R2）进行分压，确保大部分能量通过气体放电管泄放，半导体放电管作精细防护；4. C1、C2 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干扰电流同时对外界干扰能适当的滤波；此电容容值可以根据实际的情况进行调整，从22pF至1000pF，典型值为100pF；5. 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，同时也能减小通过信号电缆对外的辐射，共模电选择100MHz 时阻抗为2200Ω的器件；6. 在实际测试中如果接口存在EMC 问题，以上元器件均可调整，具体元器件调整参数参照《常用电磁兼容器件选型规范》。
RS485接口的电磁兼容设计
EMC问题如下：
1、辐射发射问题：RS485接口会带出单板内部的干扰，通过电源线
形成对外辐射，导致辐射发射测试超标；
2、抗干扰问题：RS485会受外界干扰会导致通讯异常，如脉冲群干
扰、射频干扰在空调产品使用时会因压缩机、风机、电磁阀等干扰源，导致
100A；
3.R1、R2选用10Ω，（不用逗号）1/2W的电阻，因半导体
放电管启动电压要低于气体放电管，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（R1、R2）进行分压，确保大部分能量通过气体放电
管泄放，半导体放电管作精细防护；
4.C1、C2电容，给干扰提供低阻抗的回流路径，能有效减小对外的RS485接口的电磁兼来自设计一、RS485接口介绍
RS-485采用平衡发送和差分接收方式实现通信，其接口详细的电器
参数如下：
接口定义：A、B
工作电压：-7V-12V
信号速率：10Mb/s
接口电缆：双绞屏蔽电缆
走线方式：根据实际的情况进行走线，最大长度1000m
二、EMC设计要求
RS485用于设备与计算机或其它设备之间通讯，应用与空调产品时
通讯异常；因RS485走线长，有可能存在户外走线，因此要考虑防雷设计；
三、RS485接口原理设计
1.D1、D2为气体放电管，主要用来泄放共模浪涌能量，气体放电管
击穿电压300V，通流量1kA；
2.D3、D4、D5为半导体放电管，主要用来泄放共模以及差模浪涌
能量，半导体放电管型号BS0300N-C，其导通电压为40V，通流量为
5、在进行PCB铺铜时，注意防护器件以及共模电感正下方掏空处
RS485、RS422接口设计指南
前言 01 RS-485与RS-422性能指标及其标准 02 RS-485与RS-422器件及材料说明 (1)3 RS-485与RS-422设计原理 (1)3.1 基本原理 (1)3.1.1RS-485与RS -232电路的区别与优势 (1)3.1.2长短连接的判断标准、物理表现与应对措施 (3)3.1.3 RS-485与RS-422典型应用电路与选择方法 (4)3.1.4 485总线上处理竞争的方法 (7)3.2 可靠性的设计 (8)3.2.1 网络配置 (8)3.2.2 总线匹配 (8)3.2.3 引出线 (10)3.2.4 失效保护 (10)3.2.5 地线与接地 (11)3.2.5.1 共模干扰问题 (11)3.2.5.2 电磁辐射（EMI）问题： (12)3.2.6 瞬态保护 (13)3.2.7 其它需要注意的问题 (14)3.3 电源和接地 (14)4 维护说明 (14)参考资料 (15)RS485、RS422接口设计指南前言RS-485标准最初由电子工业协会（EIA）于1983年制订并发布，后由TIA-通讯工业协会修订后命名为TIA/EIA-485-A，习惯地称之为RS-485。
RS-485由RS-422发展而来，而RS-422是为弥补RS-232之不足而提出的。
为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kbps时），并允许在一条平衡线上连接最多10个接收器。
RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，为扩展应用范围，随后又为其增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，这就是后来的EIA RS-485标准。
RS-485是一个电气接口规范，它只规定了平衡驱动器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输电缆和通信协议。
详解保护RS-485通信网络,演示三种不同的EMC兼容解决方案
在实际工业和仪器仪表（I&I）应用中，RS-485接口链路需要在恶劣电磁环境下工作。
雷击、静电放电和其他电磁现象引起的大瞬变电压可能损坏通信端口。
为了确保这些数据端口能够在最终安装环境中正常工作，它们必须符合某些电磁兼容性（EMC ）法规。
这些要求包括三个主要瞬变抗扰度标准：静电放电、电快速瞬变和电涌。
许多EMC问题并不简单或明显，因此必须在产生设计开始时予以考虑。
如果把这些问题留到设计周期后期去解决，可能导致工程预算和计划超限。
本文介绍各主要瞬变类型，并针对RS-485通信端口的三种不同成本/保护级别，提出并演示三种不同的EMC兼容解决方案。
ADI公司和Bourns, Inc.携手合作，共同开发了业界首个EMC兼容RS-485接口设计工具，提供针对IEC 61000-4-2 ESD、IEC 61000-4-4 EFT和IEC 61000-4-5电涌的四级保护，从而扩展面向系统的解决方案组合。
它根据所需保护级别和可用预算为设计人员提供相应的设计选项。
借助这些设计工具，设计人员可在设计周期之初考虑EMC问题，从而降低该问题导致的项目延误风险。
RS-485标准工业与仪器仪表（I&I）应用常常需要在距离很远的多个系统之间传输数据。
RS-485电气标准是I&I应用中使用最广泛的物理层规范之一，I&I应用包括：工业自动化、过程控制、电机控制和运动控制、远程终端、楼宇自动化（暖通空调HVAC等）、安保系统和再生能源等。
使RS-485成为I&I通信应用理想之选的一些关键特性如下：●长距离链路--最长4000英尺●可在一对绞线电缆上双向通信●差分传输可提高共模噪声抗扰度，减少噪声辐射●可将多个驱动器和接收器连接至同一总线●宽共模范围（-7 V至+12 V）允许驱动器与接收器之间存在地电位差异●TIA/EIA-485-A允许数据速率达到数十MbpsTIA/EIA-485-A描述RS-485接口的物理层，通常与Profibus、Interbus、Modbus或BACnet等更高层协议配合使用，能够在相对较长的距离内实现稳定的数据传输。
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通讯接口RS485的电磁兼容设计方案
-----本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成
一.原理图设计方案
1. RS485接口6KV防雷电路设计方案
图1 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。
电路EMC设计说明：
（1）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；
（2）电路防雷设计要点：
为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模6KV，差摸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；
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。
二. PCB设计方案
1. RS485接口电路布局
图1 RS485接口滤波及防护电路布局
方案特点：
（1）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；
（2）共模电感与跨接电容要置于隔离带中。
方案分析：
（1）接口及接口滤波防护电路周边不能走线且不能放置高速或敏感的器件；
（2）隔离带下面投影层要做掏空处理，禁止走线。
2. RS485接口电路分地设计
图1 RS485接口分地设计
方案特点：
（1）为了抑制内部单板噪声通过RS485接口向外传导辐射，也为了增强单板对外部干扰的抗扰能力，在RS485接口处增加滤波器件进行抑制，以滤波器件位置大小为界，划分出接口地；
（2）隔离带中可以选择性的增加电容作为两者地之间的连接，电容C4、C5取值建议为1000pF，信号线上串联共模电感CM与电容滤波，并与接口地并联GDT和TVS管进行防护；且所有防护器件都靠近接口放置，共模电感CM置于隔离带内，具体布局如图示。
方案分析：
（1）当接口与单板存在相容性较差或不相容的电路时，需要在接口与单板之间进行“分地”处理，即根据不同的端口电压、电平信号和传输速率来分别设置地线。
“分地”，可以防止不相容电路的回流信号的叠加，防止公共地线阻抗耦合；
（2）“分地”现象会导致回流信号跨越隔离带时阻抗变大，从而引起极大的EMC 风险，因此在隔离带间通过电容来给信号提供回流路径。
三．结构设计方案
1. RS485连接器与机体的搭接
图1 矩形连接器设计
矩形连接器RS485的搭接方式：
屏蔽连接器与屏蔽体之间的缝隙中装屏蔽材料（导电布或者不锈钢簧片），保证缝隙的屏蔽效能，这种屏蔽材料需要按照屏蔽连接器的形状定制加工，一般推荐导电布材料；或者在做机体的模具时，连接器的开孔做内嵌处理，增大连接器与机体间的接触面积，提高屏蔽效能。
搭接方式如上图：
2. RS 485信号针脚定义
图2 RS 485信号
RS485连接器信号针脚定义
（1）若是单组RS485信号，那么选择相邻的两个针脚作为差分信号；
（2）若是多组RS485信号在同一个连接器内，那么每组信号间要定义一个地针脚来相互隔离。
如上图所示：
四. 线缆设计方案
1. RS485连接器与电缆的搭接
图1 矩形连接器
电缆与矩形连接器RS485的搭接：
（1）屏蔽电缆的屏蔽层要求与金属连接器进行360°的搭接；搭接方式如上图：（2）屏蔽电缆屏蔽层要避免出现单独的“尾巴”现象。
2. RS 485信号组线
图2 RS 485信号
电缆设计：
（1） RS 485信号电缆采用网状编织屏蔽层的屏蔽方式，且网状编织层编织密度要求不小于90%；
（2）内部组线时，差分电缆采用双绞传输，双绞绞距一般为信号电缆线径的3倍；组线方式如上图所示：
（3）电缆两端需要增加磁环处理，磁环内径与电缆的外径要紧密结合，尽量选择厚长型的磁环。
走线设计：
（1） RS 485电缆走线时要求远离其他强干扰源，如电源模块；
（2）电缆走线最好单独走线或与其他模拟以及功率线缆保持10cm以上距离，切不可与其他线缆一起混合捆扎。
EDP软件介绍
电磁兼容设计平台(EDP) ，利用人工智能技术，模拟专家如何运用他们的知识和经验来解决企业面临电磁兼容（EMC）问题，智能化输出产品电磁兼容解决方案，指导产品设计、测试、应用遇到问题。
电磁兼容设计平台：主要包括PCB设计、原理图设计、结构设计、电缆设计等四部分组成；系统依据用户设计要求和EMC设计要素，智能化输出相应的产品PCB、原理图、结构、电缆设计方案，然后用户依据产品信息生成设计方案（方案为标准技术设计模板，内容依据设计内容自动生成格式化的文件）。
EDP软件工作流程。