浅谈工业设备端口的保护电路

RS-485 端口 6KV 1.2/50us 浪涌防护

RS-485 总线标准是工业设备上应用最为广泛的物理层协议之一，可用于过程控制网络、工业自动化、远程终端、楼宇自动化以及安防系统。RS-485 的主要特点：支持远距离传输，长达 4000 英尺；双向信号差分传输，提高信号的噪音抑制能力，并且允许一条总线上挂接多个发射器和接收器，信号传输为宽范围电平 -7V~+12V。

基于 RS-485 电性能参数，其典型高浪涌防护等级的解决方案为两级防护，其中第一级可采用TE电路保护部门的 LT-B3R090L 用于旁路大部分的雷击电流，中间采用 JK250-120u 起到第一级和第二级保护的耦合器件；而第二级保护则可以采用钳位电压更为精确的 TVS 或综合性能优越的半导体放电管BS0080MS，将浪涌电压残压降至最低范围。

 浪拓RS-485口典型浪涌防护电路

上图为浪拓应用于 RS-485 端口的典型应用解决方案。

RJ45/POE 端口的浪涌防护

RJ45/POE 端口广泛用于安防、视频监控以及智能电网等工业系统，用以实现系统内的数据、视频传输、流量控制、以及通过总线实现供电。由于工业以太网工作环境的严苛，对于 RJ45/POE 端口的电磁兼容的雷击浪涌防护必不可少，通常接触到的客户对于交换机的以太网端口的雷击电流防护高达 4KV 甚至更高的 6KV 10/700us 浪涌电流保护能力。基于如此高的端口浪涌防护需求，浪拓基于 1000M RJ45/POE 端口的典型解决方案如下图所示，该方案可以实现高达 6KV 的 10/700us 浪涌防护能力。

浪拓典型 POE 1000M 以太网浪涌防护方案 

浪拓典型千兆以太网浪涌防护方案

RJ11 电话端口的浪涌防护

在 POS 机、ATM 系统、安防系统中经常采用 RJ11 接口用于拨号上网、设备间或者与上位机之间的数据通信。RJ11 接口的浪涌防护与 RS-485 等接口不同，由于 RJ11 的 Tip 和 Ring 信号线上振铃电压的存在，而该振铃信号的最大电压值可能超过 100V，要求过圧保护元件的最小关断电压要高于振铃信号的最大值，以保证设备的正常工作。图3所示方案实现了电话线的浪涌防护和电力线搭碰测试需求。

RJ11 端口典型浪涌&电力线搭碰解决方案

USB 端口的静电防护

随着各种设备功能逐步强大，人机接口类型更加丰富和完善，USB 端口逐渐成为越来越多设备的必备端口。比如 PLC、DCS 系统、安防系统、以及视频监控系统。USB 端口与其他通信端口不同，因为没有浪涌过压、过流造成的损坏危险，但是其支持热插拔和频繁操作，使其经常面临 ESD 的风险。IEC61000-4-2 定义了 ESD 的测试等级和测试方法。通常消费类电子要求的 ESD 防护要求为 8KV，浪拓 TVS二极管阵列产品采用业界主流的4通道TVS阵列产品可支持高达 15KV 的接触放电，以满足工业产品高可靠性的需求。下图是基于TVS二极管阵列的 USB2.0 静电防护解决方案。

USB2.0 典型保护方案

AC220V电源输入端的浪涌防护

交流电源防雷保护电路

浪拓电子精通电子保护组件产品设计与制造，拥有极佳的防护电路设计方案。