稳健而可靠的总线节点设计通常需要使用外部瞬态保护器件,以抑制工业环境中可能出现的 EFT 和浪涌瞬变。因为这些瞬变的频率带宽较宽(大约 3MHz 至 3GHz),因此在 PCB 设计过程中必须应用高频布局技术。
- 将保护电路放置在靠近总线连接器的位置,以防止噪声瞬变进入电路板。
- 使用 VCC 和接地层来提供低电感。高频电流会沿着电感最小的路径(而非阻抗最小的路径)流动。
- 将保护元件设计成信号路径的方向。不得将瞬态电流从信号路径强行转移至保护器件。
- 尽可能靠近电路板上收发器、UART 和控制器 IC 的 VCC 引脚放置 100nF 至 220nF 的旁路电容器。
- 当旁路电容器和保护器件连接 VCC 和接地端时,应至少使用两个过孔以最大限度地减小有效过孔电感。
- 为使能线路使用 1kΩ 至 10kΩ 的上拉或下拉电阻器,从而在瞬态事件期间限制这些线路中的噪声电流。
- 如果 TVS 钳位电压高于收发器总线引脚的指定最大电压,则在 A 和 B 总线线路中插入串联防脉冲电阻器。这些电阻器可限制进入收发器的剩余钳位电流并防止其锁存。
- 虽然纯 TVS 保护足以应对高达 1kV 的浪涌瞬态,但更高的瞬态需要金属氧化物压敏电阻 (MOV) 将瞬态降低到几百伏的钳位电压,以及瞬态阻断单元 (TBU) 将瞬态电流限制在 200mA。