TVS管(Transient Voltage Suppressor),直译过来就是瞬态电压抑制器,在电磁兼容防护领域,对于浪涌、电快速脉冲群、静电等瞬间电压干扰,具有非常好的防护作用,是个电压防护器件。跟压敏电阻相比,TVS管反应速度快、可靠性高、使用寿命长,并且具有自恢复特性,因此特别适宜于在通信电路中,做电压防护。
在接触的早期项目中,曾经维护过一个带485/422通信电路的设备。起初并没有考虑到通信防护,导致通信部分的售后工作非常挠头,占据了售后的大部分人工和精力。特别是在南方地区,雷电灾害厉害,经常现场设备连续损坏,一场雷雨下来,损坏设备跟着雷电走,一个现场还没修好,下个又坏了。设备维修现场多次碰到被雷劈掉了一半的max485/489芯片。因此,到最后下决心全部在外设备进行整改,其中485/422通信部分,就采用了TVS管结合热敏电阻的防干扰方案。如下图 1所示:
图 1 485通信防护电路
在原有的电路接口前端,额外添加了一个如图 1所示的防护电路,前端通过压敏电阻和TVS管并联,接到设备金属机壳,将干扰信号旁路,同时中间串联L1L2差模电感和100Ω电阻,和后端的T1/T2两个共模扼流圈,此外电路通过6个2200pF安全电容接地进行滤波。图中的100Ω电阻也可以用热敏电阻代替。
图 2 PCB图
电路很简单,但是防护作用非常明显。设备全部整改完毕后,在现场的几千套设备,几乎再没发生过因为干扰损坏通信电路的问题。
其他设备的422通信部分,也采用了几乎同样的防护思路。
图 3 422防护
同样是串热敏电阻,并TVS管的解决思路,防护作用也非常明显。注意图中的6n137部分,得益于原来的的电路隔离做的还不错,所以多次通信电路损坏,并没有损坏cpu部分。
这也是做通信电路需要注意的另外一个关键点,隔离一定要彻底,不光是功能电路部分要隔离,电源也要隔离。只有这样,才能最大限度保证通信电路的可靠性,维护设备稳定运行。
经过此项目经历,对于设备的电磁兼容防护,初步有了一些自己的理解:能隔离的一定要隔离,实在隔离不了的就要吸收。隔离一定要彻底,吸收的接地一定要可靠。由于电磁兼容问题,往往牵涉到整个系统的设计,不光是软件、硬件电路,甚至包括了设备安装、外壳、材料、工艺等各个因素,因此任何一个环节考虑不周,都会影响到设备可靠性,
审核编辑:汤梓红
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原文标题:TVS管在通信电路的防护应用
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