变频器RS-485接口电路硬件设计的抗干扰技术

    在工业控制领域，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。虽然RS-485接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰能力，但当共模电压超过RS- 485接收器的极限接收电压，即大于+12V或小于-7V时，接收器就无法正常工作，严重时甚至会损坏芯片和设备。对此可通过DC/DC将系统电源和RS-485收发器的电源隔离；通过光耦合器将信号隔离，彻底消除共模电压的影响。

    在MCU之间长距离通信的诸多方案中，RS-485具有硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点。但RS- 485总线在抗干扰、自适应、通信效率等方面仍存在缺陷，一些细节的处理不当常会导致通信失败甚至系统瘫痪等故障，因此提高RS-485总线的运行可靠性至关重要。

   RS-485接口总线匹配有两种方法，终端匹配采用终端电阻方法，如图4-9所示。位于总线两端的差分端口A与B之间应跨接120Ω匹配电阻，相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100~120Ω，以减少由于不匹配而引起的反射及吸收噪声。这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大电流，不适用于功耗限制严格的系统。

    图4-9    总线匹配电阻

    另外，一种比较省电的匹配方法是RC匹配，如图4-10a所示。利用一只电容C隔断直流成分，可以节省大部分功率，但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折中。除上述两种方法外还有一种采用二极管的匹配方法，如图4-10b所示。这种方法虽未实现真正的匹配，但它利用二极管的钳位作用，削弱反射信号，以达到改善信号质量的目的，节能效果显著。

    图4-10    RC、二极管的匹配

    异步通信数据以字节的方式传送，在每一个字节传送之前，先要通过一个低电平起始位实现握手。为防止干扰信号误触发RO（接收器输出）产生负跳变，使接收端MCU进入接收状态，RO需外接10kΩ上拉电阻。

    为保证系统上电时的RS-485芯片处于接收输入状态，对于收发控制端TC，采用MCU通过反相器进行控制，不宜采用MCU直接进行控制，以防止MCU上电时对总线的干扰。RS-485总线为并接式二线制接口，一旦有一只芯片故障就可能将总线“拉死”，因此对其二线口A、B与总线之间应加以隔离。通常在A、B与总线之间各串接一只4~10Ω的PTC电阻，同时与地之间各跨接5V的TVS二极管，以消除线路浪涌干扰。

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