WS712M静电保护器件替代SENC712A

1、RS485概述

RS485是一种关键的串行数据通信接口标准。RS-422定义了一种高效的平衡通信接口，其传输速率高达10Mbps，通信距离可延长至约1200米，极大地方便了长距离通信需求。RS-422支持单机发送、多机接收的单向平衡传输模式，允许在单一平衡总线上连接最多十个接收器，实现了信息的有效分发与接收。在RS-422的基础上，进一步发展出了RS-485标准，这一标准不仅继承了RS-422的高性能传输特性，更增加了多点、双向通信的能力。此外，RS-485还显著增强了发送器的驱动能力，并内置了冲突保护特性，扩展了总线的共模范围，有效提升了数据传输的稳定性和可靠性。

RS485被广泛应用于工业自动化、楼宇自动化、仪器仪表、通信设备等多个领域，由于通信链路常常要在距离很远的多个系统之间传输数据，需要在恶劣电磁环境下工作，静电放电、感应雷击浪涌及其它电磁干扰现象导致的较大瞬态电压会损坏通信端口，为了确保这些数据端口能够在最终安装环境中正常工作，它们必须符合某些电磁兼容性EMC的规定。此方案采用具有双路防护的ESD器件做保护，具有封装体积小、响应速度快、结电容低（数据传输、带载量影响小）的优势，满足IEC 61000-4-2 Level 4静电放电及IEC 61000-4-5雷击浪涌防护需求，让客户产品可以复杂的电噪环境中稳定可靠的运行。

2、RS485测试要求

在实际的工业、电力、自动化及仪器仪表应用中，RS-485总线标准是使用最广泛的物理层总线设计标准之一，由于其会在恶劣电磁环境下工作，为了确保这些数据端口能够在最终安装环境中正常工作，它们必须符合相关的电磁兼容性(EMC)法规。在本文中，结合ES3088E(RS485芯片)、SENC712A&SENC712HA(在端口EMC防护方面的器件)，从原理分析到实测来为大家带来详细的RS485的端口防护分析。

在RS-485端口的EMC设计中，我们需要重点考虑三个因素:静电放电(ESD)、电快速瞬变(EFT)和浪涌(Surge)。 国际电工委员会(IEC)规范定义了一组EMC抗扰度要求，这组规范包括以下三种类型的高电压瞬变，设计人员需要确保数据通信线路不受这些瞬变的损害。这三种类型分别是:

l  IEC 61000-4-2静电放电(ESD)

l  IEC61000-4-4电快速瞬变(EFT)

l  IEC 61000-4-5浪涌抗扰度(Surge)

2.1 静电放电ESD/IEC 61000-4-2

静电放电（ESD）事件是指两个具有不同静电电势的物体之间的能量转移。静电放电可以通过接触或电离环境放电而发生。

IEC 61000-4-2的波形如图1所示，上升时间定义在0.7ns到1ns之间：

图1  IEC 6100-4-2 波形

测试方案的有不同的级别，对于空气或接触放电测试，他们的测试电压不同，如表1：

表1 波形参数符合 IEC 61000-4-2

2.2 浪涌抗扰度Surge/IEC 61000-4-5

该标准涵盖了非带电电子元件的人工操作。这些操作可以包括拿起设备进行测试或将设备安装在印刷电路板（PCB）上。

IEC 61000-4-5波形如图2，图3所示：

(1) 电压波：

图2 8/20浪涌电压波

前沿时间：T1=1.67T=1.2ms±30%

半峰时间：T2=50ms±20%

(2) 电流波

图3 8/20浪涌电流波

前沿时间：T1=1.25T=8ms±20%

半峰时间：T2=20ms±20%

8/20浪涌是描述雷电感应过电压的一种特定波形，通过了解其特性和产生原因，可以选择合适的浪涌保护器来保护电气系统免受雷电等电气瞬态事件的损害。

3、RS485应用框图

RS485接口在工业自动化领域应用十分广泛，为了防止静电放电事件对端口的损害，业内常使用WS712M等器件作为SIT3088E搭配做静电防护。应用框图如下：

图4 RS485静电防护应用框图

  基于该方案的广泛应用，湖南静芯推出业内最高性价比用于RS485芯片总线防护的ESD器件SENC712A，该器件在SOT-23封装内集成了两路非对称电压（-7V~12V）的ESD防护器件，和业内竞品相比，通流能力显著提升，钳位电压显著下降，能对RS485芯片提供更好的静电和浪涌防护。可完全替代国产品牌上海维安（Wayon）半导体产品WS712M，参数对比如下：

图5 基本参数对比

4、ElecSuper SENC712A 部分实测数据

图6 基本电性图

图7 CV曲线图

图8 IV曲线图

图9 IPP@VC曲线图

下图为IPP@VC浪涌实测数据：

基于该产品，湖南静芯同时推荐SENC712HA作为RS485的防护器件。该器件尖峰脉冲功率高达800W，相较于市面上的同类型防护器件，在同等的测试环境中，拥有更高的峰值电流Ipp，更强的防浪涌能力，更低的钳位电压。客户可根据接口实际性能进行选取。

湖南静芯是一家专门从事高可靠性器件与芯片设计的高新技术企业，为客户提供面向汽车、工业、物联网等高可靠性传感器及相关芯片、半导体器件和应用系统等产品和服务。

l   在分立器件方向具有自带完整ESD/TVS/TSS/MOS等器件工艺技术和产品；

l   在集成电路芯片方向提供高可靠性的光电集成信号处理/TDS/OVP等芯片技术和产品；

l   在设计服务方面提供片上集成抗雷击高性能ESD/TVS委托开发设计。

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官方网站：www.elecsuper.com

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