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WOODWARD  9907-205

 

    在图3上，标有1号的圆圈代表电缆长度较短时的高数据速率区域。此处，可忽略传输线的损耗。数据速率主要取决于驱动器的上升时间。尽管该标准建议使用10Mbps，但如今的快速接口电路可以高达50Mbps的数据速率运行。

    图3中的红色2号代表从短数据线到长数据线的过渡。必须考虑较长传输线的损耗。因此，随着电缆长度的增加，数据速率必须降低。根据经验，线路长度[m]与数据速率[bps]的乘积应为107。

    红色的3代表低频范围，其中电缆串联电阻和线路端接的相互作用会导致信号衰减。在某个点，信号的振幅变得比接收机能够正常检测到的幅度要小（即不超过VIT阈值）。

    6.如何估计RS-485的功耗？

    要计算功耗，可将功率分为几部分。当器件在没有外部负载的情况下通电时，功耗将用于集成电路本身。如果在输出引脚上增加负载，则驱动负载的功率将从器件中抽取。由于RS-485具有差分信号，因此负载通常添加在A和B引脚之间。

    在图4中，蓝色轨迹，PDic，是器件消耗的功率。对于低数据速率，功耗主要来自电阻负载（红色迹线），PDdc。对于高数据速率，需考虑电容性负载的功耗（绿色迹线）PDac。

    图4：计算功耗扇区

    公式3计算总功耗为：

    PDtotal=PDic+PDdc+PDac(3)

    如需计算总功耗，必须首先计算出每个部分的功率。器件功耗参见公式4，其中静态电源电流Icc在数据手册中指定：

    PDic=Vcc*Icc(4)

    如果将电阻性负载置于总线上，驱动器会在其上产生一个电压（Vod），如公式5和6所示，其中C是寄生电容，它包括收发器的电容、负载的电容和迹线电容。数据频率f也包括在计算中。

    PDdc=Vcc*I–I2*R=(Vcc–I*R)*I(5)

    PDac=2*2C*f*Vcc*Vod(6)

    阅读博文：“如何计算高速RS-485收发器的功耗”。

    7.如何保护RS-485接口免受静电释放（ESD）影响？

    ESD保护有多种类型，包括人体模型、国际电工委员会（IEC）接触放电和IEC气隙放电。如果一个收发器具有集成了IECESD（例如德州仪器的THVD1450或THVD1500），则无需外部组件就可在指定收发器的电平上保护RS-485接口免受ESD的影响。

例如，在没有任何外部元件的情况下，THVD1450可以支持18-kVIEC61000-4-2接触放电。市场上许多器件都没有这种集成，因此需要外部瞬态电压抑制（TVS）二极管。阅读博文：“如何根据额定电压为RS-232、RS-485和CAN选择TVS二极管。”

    8.如何了解是否需要外部TVS二极管？

    工业网络必须在恶劣的环境中可靠运行。由ESD、感应负载的切换或雷击引起的电气过应力瞬变会破坏数据传输并损坏总线收发器，除非采取有效措施来减少瞬态影响。

    德州仪器器件已根据以下标准进行了测试：

    lIEC61000-4-2的ESD抗静电测试，模拟了操作员直接向相邻电子部件施加静电。THVD1500和THVD1450已通过此标准测试。

    lIEC61000-4-4-4的电气快速瞬态(EFT)或突发抗扰度测试，模拟了因感应负载中断、继电器触点弹跳等引起的日常开关瞬变。THVD1450和THVD1550已通过此标准测试。

    l就电流和持续时间而言，电涌抗扰度测试IEC61000-4-5是最严格的瞬态抗扰度测试，约比ESD和EFT测试时间长1000倍。THVD1429和THVD1419已通过此标准测试。

    德州仪器的THVD系列最新的RS-485收发器根据这些标准集成了各种保护级别，且无需额外的外部保护。保护级别在器件数据表中指定。

    9.如何防止高电压短路？

    在许多RS-485应用中，存在着不慎将通信线连接到电源线的风险。这种风险在现场安装的系统中特别高，如HVAC系统、照明控制或其他楼宇自动化应用等现场安装的系统中。这些情况下，必须确保RS-485收发器不会损坏，以避免昂贵的现场退货和重新安装风险。

    虽然像TVS二极管之类的箝位元件能够限制瞬态事件中收发器观察到的最大电压，但它们通常无法防止较长时间的应力（例如DC短路）。为防止这些情况，需要一些串联限流元件。一种典型的方法是使用正温度系数（PTC）电阻器。该电阻在标称条件下的电阻较低，但在故障条件下，当大电流流过时（例如，流过TVS等箝位装置），电阻就会变大。德州仪器参考设计“保护RS-485收发器免受持续高电压/电气过应力的参考设计”中可看到使用THVD1500收发器的实现方式的示例。

    但是，使用这些额外的串联限流和并联电压箝位元件可能会很昂贵，并占用宝贵的PCB空间。因此，大多数情况下，更优化的方法是使用能够耐受这些高故障电压而无需外部保护的收发器。THVD2450就是一个示例。其额定承受直流短路电压可达+/-70V。

038382-107401 PC 200

038383-204 PC 200

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041192-108 PC 200

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CL 300 056862-106

D-64711 1070079749

EP 200 041611-2027

PCS090-Bosch

PCS095-Bosch

PHG GG 1 056693-105