中心議題：
- 防雷保護器的基本要求
- 器件選型說明
- 各種器件的選擇依據
- 過壓防護標準的依據
- 雷擊過壓防護的接地要求
雷電和靜電干擾已經成為485通信總線在實際工程經常遇到的問題，常使通信總線系統遭到毀壞, 數據傳輸質量受到影響。閱讀本文，高級工程師教你如何從防雷保護器基本要求、器件選型、器件選擇依據、過壓防護標準依據、雷擊過壓防護等方面，做好485在電表中的防雷保護。
RS485作為最為最常用的電表通訊方式之一，其具有的噪聲抑制性能高、信令速率高、可以在一個單獨的總線上實現多節點以及能夠使用的收發器品種多等優點，已經越來越得到使用與肯定。但是伴隨著使用頻率的增高，其遇到的問題也日益增加。例如，日常生活中雷電和靜電干擾已經成為485通信總線在實際工程經常遇到的問題。雷電能夠使各種通信總線構成的系統遭到嚴重的毀壞, 靜電電磁干擾也嚴重地影響通信總線的數據傳輸質量。故如何對芯片以及總線進行有效的保護，是擺在每一個使用者面前的一個問題。在這里，我們主要討論485在電表中的防雷保護及方案。
一.雷擊過壓防護的必要性
RS-485接口帶電拔插和抖動都會引起電壓的劇烈變化，都會使芯片損壞，而RS485總線實行長距離傳輸(1200米以上)，而且其傳輸線通常暴露于戶外，因此極易因為雷擊等原因引入過電壓。而RS485收發器工作電壓較低（5V左右），其本身耐壓也非常低（-7V~+12V），一旦過壓引入，就會擊穿損壞。在有強烈的浪涌能量出現時，甚至可以看到收發器爆裂，線路板焦糊的現象。
二.防雷保護器的基本要求
在正常運行時,雷電保護器的接入應不影響信號的正常傳輸,雷電保護器的對地阻抗應非常大,串連在電路中的阻抗應非常小，在雷電襲擊通信總線時,雷電保護器應發揮良好的電壓鉗位作用，其鉗位電壓應低于后端控制芯片或其它電器件的耐受電壓水平。在抑制雷電襲擊過程中,雷電保護器自身應完好無損，雷電保護器對雷電襲擊應具有足夠快的響應速度。
三.RS485通訊保護方案
a.原理圖
以上為RS485總線的兩級防護電路圖。當雷擊發生時，感應過電壓由兩端引入，GDT做一級防護，此時過電壓被大大削弱到數百伏左右，再經過PPTC限浪,TVS做二次限壓，使到后端電路的電壓被箝制在8V左右，從而實現對后端電路的保護。TVS2/3做共模保護，TVS1做差模保護。
b.保護等級
可通過IEC61000-4-5,4級標準:
1.2/50us 4KV
10/700us 6KV
8/20us 2KA
C.器件選擇
貼片（SMD）:
GDT: 3SPC090F
PPTC: MSM020
TVS: SMBJ10CA
插件（DIP）:
GDT: C6M09R
PPTC: K250-120U
TVS: P6KE12CA
d.器件選型說明
陶瓷放電管GDT: 直流擊穿電壓大于線路中的正常工作電壓，放電管允許的通過電流超過或等于設計通過的最大電流即可。
自恢復保險絲PPTC：PPTC的最大額定工作電壓應大于電路正常最大工作電壓。IH保持電流應大于最大工作電流，IT動作電流應小于線路的最大可承受電流。
瞬態抑制二極管TVS：通用信號傳輸線上TVS的擊穿電壓VBR應高于信號線上傳輸的信號電壓,在此前提下, VBR應盡可能選得低一些,較低的VBR 可使后端通信芯片得到可靠保護,并且具有較大的通流容量。
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e.殘壓波形
6KV 正向
6KV 正向
6KV 反向
6KV 反向
四.各種器件的選擇依據
GDT的選擇首先考慮其耐壓耐流能力。如SPA090F的GDT能承受8/20us，4KV雷擊測試；SPC和BXL系列GDT的可承受8/20us，8KV雷擊測試；B8M09R系列GDT的能承受8/20us，20KV雷擊測試等等。保險絲可選擇限流效果最好的PPTC自恢復保險絲， PPTC則可采用0.3-6歐左右， 不動作電流為100~200mA,的自恢復保險絲。TVS1/2/3選擇根據芯片的工作電壓與耐壓決定，一般略高于芯片最高工作電壓。
五.過壓防護標準的依據
IEC61000-4-5，ITU-T K20/K21及國標GB9043均有關于雷擊浪涌抗擾度測試標準。其通信線路的最高測試標準為10/700us,4KV。10/700us為通信線路中感應出的雷電壓波形，表示波前時間即從30%峰值上升至90%峰值的時間為10us，下降至峰值的一半為700us即半峰值時間。
六.雷擊過壓防護的接地要求
雷擊浪涌防護除了需要選擇優質的防護器件，進行良好的電路板設計，接地也是其最重要的要求。一般防雷地都要可靠的連接至大地，且接地電阻不能超過10歐。可靠的接地可以大大提高防護效果，而不良的接地也會大大消弱防護效果。
七.為了降低成本及體積，可不可以只采用一級防護
只采用一級防護，能承受大能量雷擊的器件（如GDT）不可能一次將雷擊電壓鉗制到芯片可以承受的水平。TVS雖然可以將雷擊電壓一次鉗制到芯片可以承受的水平，所以要承受大的雷擊能量，因此必須兩級防護。RS232，RS422的防護與RS485的防護方法完全相同。只是根據其工作電壓的不同，精細保護器件TVS的電壓參數應選擇不同。 瞬雷電子在上海，深圳，北京擁有三個客戶應用級的測試實驗室，可以免費為客戶解決從前期的產品方案測試，方案改進，方案再次驗證所有能力，并配備專業的工程師為你提供專業的指導和技術支援。
