IEC 61000規(guī)范定義了一組EMC抗擾度要求，適用于在住宅、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中使用的電氣和電子設(shè)備。這組規(guī)范包括以下三種類型的高電壓瞬變，設(shè)計人員必須確保數(shù)據(jù)通信線路不受它們損害：

• IEC 61000-4-2靜電放電（ESD）
• IEC 61000-4-4電快速瞬變（EFT）
• IEC 61000-4-5電涌耐受

所有這些規(guī)范都定義了測試方法，用以評估設(shè)備對指定現(xiàn)象的耐受性。值得注意的是，ESD和單個EFT脈沖具有類似的波形特征，因而具有相似的能級。但是，電涌脈沖的能級比ESD和EFT脈沖高三至四個數(shù)量級，因而它是三者中破壞性最強的一個。由于ESD和EFT之間的相似性，相應(yīng)的電路保護設(shè)計也很相似，但是由于電涌的能量大，因此必須采取不同的處理方式。在開發(fā)保護電路時，如果既要保持成本效益，又要提高數(shù)據(jù)端口針對這三種瞬變的抗擾度，這就是主要問題之一。

RS-485瞬變抑制網(wǎng)絡(luò)

就特性而言，EMC瞬態(tài)事件在時間上會有變化，因此保護元件必須具有動態(tài)性能，而且其動態(tài)特性需要與受保護器件的輸入/輸出極相匹配，這樣才能實現(xiàn)成功的EMC設(shè)計。器件數(shù)據(jù)手冊一般只包含直流數(shù)據(jù)，由于動態(tài)擊穿和I/V特性可能與直流值存在很大差異，因此這些數(shù)據(jù)沒有太多價值。必須進行精心設(shè)計并確定特性，了解受保護器件的輸入/輸出級的動態(tài)性能，并且使用保護元件，才能確保電路達到EMC標(biāo)準(zhǔn)。

ADI公司和Bourns，Inc.攜手合作，共同開發(fā)了業(yè)界首個EMC兼容RS-485接口設(shè)計工具，提供針對IEC 61000-4-2 ESD、IEC 61000-4-4 EFT和IEC 61000-4-5電涌的四級保護，從而擴展面向系統(tǒng)的解決方案組合。這款工具根據(jù)所需保護級別和可用預(yù)算為設(shè)計人員提供相應(yīng)的設(shè)計選項。借助這些設(shè)計工具，工程師可在設(shè)計周期之初考慮EMC問題，從而降低該問題導(dǎo)致的項目延誤風(fēng)險。

圖4. 三個EMC兼容ADM3485E電路

（原理示意圖，未顯示所有連接）

圖4所示電路顯示了三種不同的完整特性EMC兼容解決方案。每個解決方案都經(jīng)過獨立外部EMC兼容性測試公司的認(rèn)證，各方案使用精選的Bourns外部電路保護元件，針對ADI公司具有增強ESD保護性能的ADM3485E 3.3 V RS-485收發(fā)器提供不同的成本/保護級別。所用的Bourns外部電路保護元件包括瞬變電壓抑制器（CDSOT23-SM712）、瞬變閉鎖單元（TBU-CA065-200-WH）、晶閘管電涌保護器（TISP4240M3BJR-S）和氣體放電管（2038-15-SM-RPLF）。

每個解決方案都經(jīng)過特性測試，確保保護元件的動態(tài)I/V性能可以保護ADM3485E RS-485總線引腳的動態(tài)I/V特性。ADM3485E的輸入/輸出級之間的交互，配合外部保護元件，共同防止受到瞬態(tài)事件的損害。三個不同電路提供的保護級別如表1所示。

表1. 三種ADM3485E EMC兼容解決方案

結(jié)論

使用EVAL-CN0313-SDPZ提供的解決方案，能夠有效保護RS-485接口免受真實世界的高壓瞬態(tài)影響。將機器人控制網(wǎng)絡(luò)暴露在電子護欄能源機的電荷下可提供穩(wěn)定的電路板演示性能。在設(shè)計面向RS-485網(wǎng)絡(luò)的EMC兼容解決方案時，主要難題是讓外部保護元件的動態(tài)性能與RS-485器件輸入/輸出結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能相匹配。本文介紹了適用于RS-485通信端口的三種不同EMC兼容解決方案，設(shè)計人員可按照所需的保護級別選擇保護方案。EVAL-CN0313-SDPZ是業(yè)界首個EMC兼容RS-485客戶設(shè)計工具，針對ESD、EFT和電涌提供最高四級保護（包括四級）。雖然這些設(shè)計工具不能取代所需的系統(tǒng)級嚴(yán)格評估和專業(yè)資質(zhì)，但能夠讓設(shè)計人員在設(shè)計周期早期降低由于EMC問題導(dǎo)致的項目延誤風(fēng)險，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計時間和上市時間。

作者：James Scanlon和Conal Watterson，ADI公司