Защита от электростатического разряда в изолированной цепи

В настоящее время я работаю над схемой DMX RS485 и думаю о надлежащих мерах защиты.

Я ориентировался в этом вопросе . Я понимаю, что гальваническая развязка не обеспечивает защиту от электростатического разряда, поэтому мне нужны диоды TVS на входных сигнальных линиях, которые крепятся к земле шасси, а не к изолированной земле (поскольку изолирующие устройства работают только до 600/1000 В).

Это вызывает дополнительные вопросы:

  1. Нужно ли мне также фильтровать вход DCDC (из-за шума переключения?) Если да, то насколько? Я не думаю, что мне нужен полный CM-фильтр, так как сигнал относительно медленный на скорости 250 кбит/с.
  2. Хотя цепи изолированы, они не могут слишком сильно разойтись, если я использую TVS-диоды, иначе они сработают случайным образом. Поскольку я использую драйверы с защитой от электростатического разряда, мне не нужно выбирать диоды с жесткими характеристиками. Мне нужно защитить только устройства изоляции, а не драйвер. Но мне по-прежнему нужно держать шасси на земле и изолятор достаточно близко, чтобы TVS не срабатывал. Должен ли я просто поместить 10 МОм между основаниями, чтобы соединить их, или я слишком много думаю об этом? ( см. Редактировать )
  3. Первый пункт относится к событиям электростатического разряда в линии данных. А как насчет электростатического разряда на наземном самолете? Обычно вы не защищаете GND от событий ESD, но если я этого не сделаю, то земля имеет +8 кВ по отношению к сигнальным линиям, что тоже не может быть хорошо - и я нарушу изоляцию 600 В к основной цепи. . Итак, могу ли я просто поместить TVS на изолированную землю от земли шасси? Как это связано с заземлением?

Может быть, это вопрос XY. Что я хочу сделать: защитить мой ввод-вывод от электростатических разрядов и неправильно настроенных устройств в будущем. Это уместно или я слишком много думаю?

Редактировать : я прочитал ANSI E1.11 (стандарт DMX), в котором говорится, что гальваническая изоляция для передатчиков не требуется, но может быть выполнена (4.2 и приложение A1). Я выберу изоляцию, потому что порты также могут действовать как приемник, который должен быть изолирован. Кроме того, мне нужно будет подключить iso gnd к шасси gnd с> 22 МОм.

Итак, вопрос 2 ответил сам на себя. Вопросы 1 и 3 остаются; создает ли R между iso gnd и gnd шасси проблемы для событий электростатического разряда? Я не нашел эталонную реализацию защиты от электростатического разряда.

250kbps, RS485, освещение - если вы делаете DMX512, так и скажите, вы получите лучшие ответы, не скрывая информацию. Вы также читали спецификации DMX и заметки о лучших практиках реализации как DMX, так и RS485?
Спасибо за напоминание ^^' иногда забываешь о простых вещах... Это прояснило некоторые вопросы, но не все.
Резистор 22Meg в стандарте кажется мне странным. Ваша изоляция 600 В совершенно не имеет значения, если ее обойти с помощью этого резистора. На самом деле мне не ясно, является ли этот резистор реальной вещью или критерием тестирования. Почему он указан как более 22 мегабайт при 42 В постоянного тока?
При взгляде на другие реализации ( ti.com/lit/an/slyt425/slyt425.pdf?ts=1619576914018 ) кажется, что это действительно просто тестовый критерий. Может быть,> 22M в утечках тока (<2 мкА при 42 В) через изоляцию и телевизоры? Теперь, когда я пишу это, это имеет гораздо больше смысла... Но теперь вопрос 2 снова остается открытым...
@CShark Таким образом, вы не можете подключить сопротивление постоянному току от изолированной земли DMX к неизолированной земле устройства, но это не мешает установить между ними конденсатор для ESD и EMI. Но вы либо делаете заземленный контроллер, либо изолированный светильник, почему вы говорите, что вы должны быть изолированы, потому что вы можете быть обоими устройствами?
@justme Могу заглянуть в шапку (как только пойму, что они в этом случае делают). Устройства могут выполнять и то, и другое, потому что они могут быть запрограммированы либо на работу в качестве приемопередатчика (управление dmx-приборами), либо на приемник (получение dmx-сигналов от другого контроллера вверх по линии и их изменение/передача на другой выход). Я также мог бы просто установить n приемопередатчиков и m приемников вместо их настройки. Что может быть намного проще с точки зрения реализации. В основном потому, что я не могу уложить это в голове ^^'

Ответы (2)

250 кбит/с — это довольно быстро для RS485. Как далеко друг от друга находятся ваши узлы?

Насколько серьезной будет ваша проблема электромагнитных помех (и насколько необходима надежная защита) в значительной степени зависит от местоположения вашей инфраструктуры. Если все они находятся в одном корпусе, то будет достаточно крошечного TVS-диода, такого как SM712. Однако, если вы находитесь снаружи, с кабелем длиной в несколько сотен метров вам необходимо «усилить» GDT или MOV и соответствующие вспомогательные компоненты.

У Борунса есть отличные статьи на эту тему: Ссылка

Извините, но 250 кбит/с ни в коем случае не "достаточно быстро для RS485". Стандарт впервые появился почти 40 лет назад, поддерживает скорость до 10 Мбит/с, а DMX512 использует 250 кбит/с уже 35 лет.
@Justme Со всем уважением не согласен. DMX512 «решает» одну из недостающих частей стандартизации RS485: инфраструктуру. И вы можете иметь диапазон или скорость. Не оба. При скорости 250 кбит/с вы начинаете идти на этот компромисс, поэтому я остаюсь при своем первоначальном заявлении.
Я не думаю, что мне нужно сильно перебарщивать, так как установка dmx возможна только в концертных залах. TVS должно быть достаточно, но я не уверен насчет ESD на изо-земле.

Электростатический разряд и перенапряжения: вопрос 3

Высокий уровень

i) Насколько я знаю, электростатический разряд не передается по кабелю, и должны быть защищены только доступные части самого оборудования: если вы можете коснуться контактов разъема, вы должны защитить их; дисплей должен быть защищен.

ii) Различные перенапряжения из-за косвенного воздействия молнии и индукции от силовых кабелей.

iii) Различным также является изменение полярности и случайное сетевое напряжение, подключенное к линиям.

iv) Земля также подвергается воздействию поля, так как экраны кабелей вызывают явления типа ii) и iii).

Биты ответов

а) Если вы используете драйверы с защитой от электростатического разряда, пальцы могут касаться контактов.

б) Уровень изоляции «грязного заземления», подключенного к полю, защищает от перенапряжения: если драйверы и DC/DC изолированы на 2,5 кВэфф. 1 мин., они выдерживают ок. в два раза больше импульсного напряжения (немного больше, но существуют разные типы импульсных волн, и эквивалентность не очень хорошо задокументирована /см. старый IEC 60950-1/).

c) Если вы хотите защитить «грязное заземление» от перенапряжения, вы должны понимать, к какому другому заземлению вы должны подключить УЗИП (SPD = Surge Prot. Dev.). Если у вас есть внешнее заземление в целях безопасности и никакая другая часть вашего оборудования не подключена к нему напрямую, вы можете разрядить «грязное заземление» на него, когда вы приблизитесь к уровню номинала вашей гальванической изоляции (скажем, импульсное напряжение 5 кВ). Однажды я сделал это с Bourns 2093. Но это для действительно открытых кабелей, в моем случае проложенных вдоль пути метро по виадуку.

г) Одно соображение о рейтинге изоляции: вы говорите о «600 В». Вы имеете в виду 600 В среднеквадратичного значения в течение 1 минуты, я думаю: не мало ли это для устройств, доступных в настоящее время, например, от Maxim и Texas Instrument? Я думаю, что 2,5 кВэфф жизнеспособно, а 3,75-4 кВэфф также вполне доступны. Как уже говорилось, умножьте примерно на два пикового напряжения перенапряжения.

e) Если вы соединяете заземление ISO (грязное заземление) и шасси с резистором, этот резистор должен быть рассчитан на уровень изоляции, поэтому вам нужна цепочка резисторов и даже плата, на которой вы можете установить резисторы микросхемы. Таким образом, вам нужны резисторы с выводами. Учтите также, что емкость связи между грязной землей и шасси может шунтировать разряд электростатического разряда (если он есть на такой грязной земле). Оценив его, вы можете помочь ему крошечным высоковольтным конденсатором (например, несколько пФ), который замкнет цепь во время электростатического разряда. Типы Y1/Y2 приемлемы для применений, связанных с безопасностью.

=======

DC/DC фильтрация: вопрос 1

Ваш DC/DC не такой большой источник помех, и я не думаю, что он будет распространяться дальше, чтобы стать проблемой для сертификации EMC. В любом случае, вы можете поставить пару катушек индуктивности и поперечный конденсатор между плюсом и минусом, который работает как фильтр дифференциального режима, но с катушкой индуктивности low-ed (тот, что на минусе) вы уравновешиваете импеданс и получаете некоторая синфазная фильтрация, на тот случай, если она действительно нужна. Это если выход DC/DC действительно мешает драйверу. Общие значения могут составлять несколько сотен мкГн и несколько мкФ. Он должен охватывать все возможные частоты переключения, начиная с нескольких десятков кГц и выше.

Защита от электростатического разряда в изолированной цепи
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v