RS485是一種廣泛應用于工業控制、自動化系統和通信網路中的差分信號傳輸標準。由于其長距離傳輸、抗干擾能力強等優點，RS485在復雜環境中得到了廣泛應用。然而，RS485芯片在實際應用中面臨著多種潛在的電氣威脅，如靜電放電（ESD）、電快速瞬變（EFT）、浪涌（Surge）、共模干擾等。因此，設計有效的防護機制對于確保RS485系統的可靠性和穩定性至關重要。

RS485芯片的主要威脅

1. 靜電放電（ESD）：ESD是由于人體或設備積累的靜電電荷突然釋放而產生的瞬時高電壓，放電時的瞬時高電流可能損壞芯片的輸入/輸出或電源引腳。

2. 電子快速瞬變（EFT）：EFT是由開關操作或繼電器動作引起的快速瞬態電壓脈沖，可能干擾或損壞RS485通信。

3. 浪涌（Surge）：浪涌通常由雷擊或電源系統的切換引起，是一種高能量的瞬態過電壓，放電時的瞬態過電流可能導致芯片永久性損壞。

4. 共模干擾：由于RS485采用差分信號傳輸，共模干擾可能影響信號的完整性，導致通信錯誤。

以空調產品為例，其應用環境多樣且復雜。空調系統按市場劃分可區分為商用和家用類型，按功能劃分可分為多聯機和單聯機類型。無論是哪種形態的空調產品，其使用環境都是復雜多變，例如在樓宇的中央空調，有著復雜且高壓的供電系統環境，四季經歷如高溫潮濕，低溫干燥，雷雨等各種極端天氣環境，往往會使空調系統遭遇較大的EMC問題。

RS485芯片防護機制 為了應對上述威脅，晶焱科技RS485芯片設計加強了自身EMI抗干擾能力和EMS耐受度。以下列舉AZRS5054PA的實測防護能力。

1． ESD (IEC61000-4-2)

AZRS5054PA總線在不添加TVS防護情況下，ESD耐受度可達15kV，即遭受15kV ESD打擊下，芯片依然正常，功能完好。如圖1所示為測試環境圖。

圖1 測試環境圖

2． EFT (IEC61000-4-4)

AZRS5054PA測試EFT 5kV/100kHz，60s，最高可通過4kV，Class B，如圖2所示，其信號接收皆能正常復原發送端數據。

圖2 EFT實驗環境和信號波形

3. 共模干擾

AZRS5054PA內部獨特的設計能夠有效抑制共模干擾，提高差分信號的抗干擾能力。EIA/TIA-485標準共模電壓最低要求為-7V~12V，而AZRS5054PA則可以通過±20V共模干擾測試，如圖3所示，其信號依然能正常傳輸。

圖3 信號波形

4. Surge (IEC61000-4-5)

采用常規EOS測試設備，測試標準為IEC61000-4-5 8/20us 2ohm。如圖4所示，AZRS5054PA總線引腳在沒有TVS的防護下可通過±65V浪涌能量沖擊，不會造成芯片損壞或功能異常。

圖4 實驗環境

系統端TVS防護匹配

晶焱科技除了RS485芯片本身具有高規格的EMC能力外，如圖5所示，亦可在總線端再搭配設計AZ4212-01G TVS進行系統端防護。AZ4212-01G具有Surge 25A耐受度，在ESD 8kV拑位電壓低至17V。組成IC+TVS的整體485防護方案，可達成更安全可靠的系統防護能力。

圖5 TVS規格及接口電路圖

RS485芯片的防護機制是確保其在復雜環境中可靠運行的關鍵，通過采用ESD保護，EFT和Surge保護，共模干擾抑制、電源保護以及優化PCB設計等多種措施，可以有效地提高RS485系統的抗干擾能力和可靠性。在實際應用中，應根據具體環境和需求選擇合適的TVS防護方案，以確保系統的長期穩定運行。通過以上措施，使得RS485芯片更能夠在惡劣的空調電氣環境中保持穩定的性能，確保通信系統的可靠性和安全性。

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審核編輯 黃宇