RS485傳收器實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的雷擊保護(hù)功能

智能電網(wǎng) (Smart Grid) 是目前全世界重要的節(jié)能減碳政策之一，其中具有可長(zhǎng)距離通訊的RS485網(wǎng)絡(luò)，是智能電網(wǎng)中關(guān)鍵的傳輸接口。RS-485傳輸線一般架在室外或沿電纜鋪設(shè)，所以常發(fā)生因雷擊在傳輸線上引起瞬變干擾而損壞器件。此外，RS-485網(wǎng)絡(luò)一般是Party-Line (or Bus)結(jié)構(gòu)，即一條總線(Bus)連接數(shù)十至數(shù)百個(gè)RS485傳收器(Transceiver)。因此，雷擊浪涌(Surge)產(chǎn)生電壓突波可能會(huì)導(dǎo)致傳輸線上數(shù)百個(gè)RS-485傳收器的損壞。故任何的電壓突波保護(hù)措施是RS-485實(shí)際使用中必須考慮的問題，也是提高系統(tǒng)可靠性及安全性重要的措施。晶焱科技本持著在ESD領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，推出具有IEC61000-4-5 (8/20μs) ±30A雷擊功能的RS485傳收器 (AZRS3082)，AZRS3082是目前市面上雷擊保護(hù)功能最強(qiáng)大的RS485傳收器。

AZRS3082具有最強(qiáng)大的ESD保護(hù)功能

在傳統(tǒng)的RS485傳收器中，為了符合DL/T 645的標(biāo)準(zhǔn)，傳輸線接口A,B兩端會(huì)有HBM 15kV的規(guī)格，但在實(shí)際應(yīng)用上，這樣的防護(hù)是不夠的。所以目前一般的解決方法是在RS-485傳收器外部加上瞬變電壓抑制二極管(Transient Voltage Suppressor, TVS)來防止電壓突波，但一般的TVS很難做到大功率，所以在雷擊浪涌到來時(shí)，瞬間大能量會(huì)直接損壞一般的TVS，尤其是整合到芯片中的TVS更是脆弱，所以設(shè)計(jì)上還是需要外加雷擊浪涌保護(hù)組件。

目前外加的雷擊浪涌保護(hù)組件有氣體及陶瓷放電管、壓敏電阻及TVS三種。放電管的耐電流能力很強(qiáng)，但是其反應(yīng)速度慢，箝制電位也非常高(約為800V左右)，這樣的特性使其保護(hù)效果大打折扣，常會(huì)遇到即使加了放電管，受保護(hù)組件仍會(huì)損害。壓敏電阻其寄生電容大，導(dǎo)通電阻也高，且低電壓的壓敏電阻漏電流大，也不適合用于RS-485接口保護(hù)。傳統(tǒng)利用半導(dǎo)體制作的TVS雖然反應(yīng)速度極快，但其耐高電壓、高電流的能力不足，所以難以抵擋雷擊浪涌的沖擊。

晶焱科技陳志豪博士指出：『晶焱科技本持著開發(fā)高可靠性、高安全性的接口傳輸IC為目標(biāo)，為了使系統(tǒng)客戶的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、更有效率為宗旨。』陳博士更進(jìn)一步指出：『具有強(qiáng)大雷擊防護(hù)功能的TVS，一般是不容易整合到傳統(tǒng)CMOS IC中，但晶焱科技本持著ESD專業(yè)設(shè)計(jì)的背景，克服了許多技術(shù)的瓶頸，終于做到了！』。這內(nèi)建特殊TVS的Transmission-Line-Pulse (TLP)雙向特性如圖一所示。與他家內(nèi)建雷擊保護(hù)傳收器的雷擊浪涌的測(cè)試特性比較圖，如圖二所示。由圖中可以看出AZRS3082不僅可承受的更高的雷擊浪涌電流，且具有更低的雷擊箝制電壓(Surge Clamping Voltage)，當(dāng)TVS雷擊箝制電壓越低，其對(duì)芯片的保護(hù)效果會(huì)越好。

此內(nèi)建特殊TVS的RS485傳收器也提供系統(tǒng)級(jí)靜電放電保護(hù)，使得傳輸線接口A,B端受到更完整的保護(hù)，其RS485傳輸端A,B的ESD規(guī)格如下：

1. IEC 61000-4-2, 接觸模式Contact Discharge ±30 kV

2. IEC 61000-4-2, 空氣放電模式Air-Gap Discharge ±30 kV

3. IEC 61000-4-2, 電子快速脈沖模式EFT (5/50ns) 4.4 kV

4. IEC 61000-4-5, 雷擊浪涌Surge (8/20μs) ±30 A

除了傳輸端A,B具有完整ESD防護(hù)外，AZRS3082內(nèi)建整體防護(hù)，Human Body Model (HBM) 靜電放電保護(hù)更是每一PIN腳均符合DL/T 645標(biāo)準(zhǔn) (JEDEC人體模型HBM 15kV)，其全芯片ESD保護(hù)架構(gòu)如圖三所示。除此之外，為了工業(yè)級(jí)的應(yīng)用其Machine Model(MM) 測(cè)試高達(dá)800V，使其在Profibus(工業(yè)自動(dòng)控制)的應(yīng)用有最高的安全性。在芯片自我防護(hù)方面，AZRS3082的Charge Device Model (CDM) 防護(hù)能力高達(dá)2kV，這使得芯片因制程環(huán)境不良所累積過多電荷時(shí)可以強(qiáng)大自我保護(hù)作用。在穩(wěn)定性及可靠性上，AZRS3082具閂鎖防制能力（Latchup Immunity）高達(dá)400mA，所以可使用在高噪聲的環(huán)境下而無虞。

圖一 AZRS3082芯片內(nèi)建防雷擊TVS之TLP 雙向曲線圖。