RS-485接口在多功能电能表中的应用

随着电能表向多功能,网络化方向发展.RS-485接口已经成为电子式多功能电能表必备的通信接口.其中主要应用有两点:1,适应不断增强的功能要求,通过编程软件对电能表进行功能设定.2,与远方监控终端配合,实现远程抄表,及负荷的在线监控.

DL/T645-1997《多功能电能表通信规约》 其中对 RS485接口部分的ESD规定“驱动与接收端耐静电放电(ESD)±15kV(人体模式)。

RS-485接收器差分输入端对“地”的共模电压允许范围为-7到+12V，超过此范围的过压瞬变可能会损坏器件。引起过压瞬变的来源通常是雷电、静电放电、电源系统开关干扰等，例如人体接触芯片的引脚而产生静电放电，其电压可以高达数十千伏，可以使工作中的器件产生闭锁而不能运行或使器件受损；而雷电感应在RS-485传输线上引起的瞬变干扰，其能量更可在瞬间烧毁连接在传输线上的全部器件！

防护方法及原理

以上为RS485总线的两级防护电路图。当雷击发生时，感应过电压由T与R端引入，G1.G2进行共模防护，G3进行差模保护，此时过电压被大大削弱到约 500V左右，在经过电阻R1R2限流，TVS1/2二次限压后，到收发器的电压被钳制在6.8V左右，从而实现对收发器的保护。



G1G2G3的选择首先考虑其耐压耐流能力。如玻璃放电管TED485SA能承受10/700us，4KV雷击测试(一致性较差,易漏气失效)；B3D420L气体陶瓷管可承受 10/700us，8KV雷击测试。R1R2可选择限流效果最好的高成本PTC电阻，也可以选择低成本线绕电阻。经过实际测试，JK250-120U自恢复保险丝不但可满足高压测试要求，同时可有效进行过流防护；TVS1/2选择根据芯片的工作电压与耐压决定，一般略高于芯片最高工作电压。可在6~10V左右选择。
防护依据:IEC61000-4-5，ITU-T K20/K21及国标GB9043均有关于雷击浪涌抗扰度测试标准。其通信线路的最高测试标准为10/700us,4KV。10/700us为通信线路中感应出的雷电压波形，表示从零值上升至峰值为时间为10us，下降至峰值的一半为700us。