RS485总线具有结构简单、通信距离远、通信速度快、成本低等优点。广泛应用于工业通信、电力监控、仪器仪表等行业。由于工业控制环境恶劣,通信线路中会出现更多的干扰耦合,从而影响RS485总线的可靠性,甚至会损坏RS485收发器芯片。脉冲群干扰是一种常见的干扰。通常采用电快速脉冲群(EFT)免疫试验来模拟干扰,验证系统的可靠性。

脉冲群骚扰的来源


   在工业控制环境中经常会出现雷电、短路、开关动作等具有电感负载的动作而产生的瞬时干扰,这些干扰是一些短暂的高能量的脉冲骚扰,具有脉冲成群出现、脉冲的上升时间比较短暂、脉冲的重复频率较高等特点。

        这些干扰会耦合到RS485总线上,由于这些脉冲不是单个脉冲,而是一连串的脉冲,因此会在RS485总线上产生积累,使骚扰的电压幅值超过RS485收发器的噪声容限,引起通信错误。

        同时由于这些脉冲骚扰的周期较短,每个脉冲的出现的间隔时间较短,当第一个脉冲骚扰还未消失时,第二个脉冲就紧跟而来,对于RS485总线上的寄生电容和RS485收发器的结电容来说,在还没有放电完就又开始充电,并且通常寄生电容较小,较小的能量就可以达到较高的电压,容易损坏RS485收发器,影响RS485总线通信可靠性。

脉冲群骚扰产生原理

   脉冲群骚扰源的电压大小取决于负载电路的电感、负载断开的速度等因素。以开关动作为例,由于开关打开瞬间动静触头之间的距离比较近,电路中的电感感应出来的反电动势足以将触头间的空气间隙击穿,电路开始导通,但这一放电过程的时间非常短暂,此时电路将产生一个前沿脉冲为ns级,宽度达到几十ns级,幅度几千伏以上的高压小脉冲。

         当上述脉冲结束后,电路开始重复电感性负载产生反电动势和通过开关动静触头间的空气间隙放电的过程。

         这一过程将一直进行,直到贮存在电感性能负载中的能量足够低,再也产生不了上述放电过程为止。这些干扰会耦合到RS485总线上,形成较大的干扰,影响通信的可靠性

提高电快速脉冲群抗扰能力的措施

1.RS485总线隔离
2.增加铁氧体磁环吸收干扰(在设备入口端增加铁氧体磁环可有效吸收干扰,同时增加通信线在铁氧体磁环中的匝数可以增加干扰的吸收效果,如图 2所示,在待测设备RS-485接口附近增加铁氧体磁环。)
3.使用屏蔽双绞线(RS485通信线可以使用屏蔽双绞线,并且屏蔽层单点接大地,可以有效抑制电快速脉冲群骚扰耦合到通信线上。)
4.增加RS-485总线对地TVS
5.RS-485总线串联磁珠(由于磁珠在高频时相当于电阻,会将高频能量转化为热能消耗掉。因此在RS485总线上串联磁珠,在电快速脉冲群信号耦合到RS485总线上时,电快速脉冲群骚扰的能量会被磁珠消耗掉,提高RS485总线的抗干扰能力。)