上海雷卯电子,研发技术源自于德州仪器(TI)(与PROTEK和SEMTECH技术同源),有先进的工厂做生产。公司产品保持走在市场前列。
上海雷卯电子科技有限公司,顺应物联网时代对高精尖电子产品需要,针对USB、以太网、HDMI、485、SIM卡等接口,推出系列接口保护元器件,能为客户提供个性化产品解决方案。
雷卯产品能够满足高规格防雷防过流防过压要求,从而提高电路核心元件的使用寿命、增强终端产品使用灵活性和扩展性。
雷卯市场稳健,乐意结识各界朋友,并愿意与讲诚信的人合作交友。
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应用在汽车电子产品上的电路保护元器件,必须经过7637测试,其品质才能够得到保障。具体选用什么型号的TVS二极管来为电路安全保驾护航,可咨询专注于电路保护器件的厂家。
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上海雷卯电子工程师在负责电力行业的智能采集终端项目升级时,即根据客户的新需求和国网、南网新标准对原设计进行改进。在做原产品的静电(ESD)抗扰度4级试验,即接触放电±8kV时,发现以太网会中断,直到ESD干扰消除后才能恢复正常,如图1所示,这种现象不满足国网、南网标准中“实验过程中,以太网偶尔中断,但能自行恢复”的规定,CLASS B的要求。图1:以太网中断不能重连
有ESD设计经验的人一般都知道静电干扰途径主要为地传导、信号线+电源线+I/O线传输和空间辐射三种。针对以上三种干扰改进ESD设计的方法如下:
1)软件复位设计。增加软件看门狗,主循环坏死就reset;加状态检测判断寄存器/IO口状态是否正确,不对就reset。
2)增加保护目标ESD免疫力,即增强IC本身ESD防护能力,比如内置集成ESD。
3)降低减弱ESD放电对保护目标的冲击强度,比如在IC外围增加TVS管和防静电管等ESD防护器件,割地处理,对地并电容,及缩短走线距离等。
首先以太网芯片属于公司大批量使用的通用芯片,不应替代;其次软件看门狗/reset都已经做了处理,所以方法1和2都不可选,只能选择方法3。查看老版原理图发现原设计并未对以太网模块做所需的防ESD处理,只是在数字电源VCC和模拟电源AVCC上加了TVS管,而关键的差分信号TX+/TX-和RX+/RX-并没有设计ESD防护,所以需在差分信号端增加4个TVS管。
TVS管选型需要考虑以下因素:
1)大批量供货需考虑成本,一般而言,TVS管阵列比增加4个TVS管便宜;
2)封装小,节省Layout空间,方便布局,TVS管阵列会比4个TVS管的体积小很多;
3)ESD防护能力,必须大于国网、南网静电抗扰度4级,即接触放电±8kV,空气放电±15kV;
4)负载电容越低越好,能快速吸收ESD干扰。
经过查询资料选用
1)封装极小,16mm12mm,封装和内部结构示意图如图2所示;
2)超低负载电容,085pF,可将快速信号衰减程度降至最低水平;
3)ESD防护能力高,接触放电±15kV,空气放电±15kV,远高于国网、南网标准;
4)极低的动态电阻,提供超低箝位电压;超低漏电流,33V时最大1nA电流;
5)以太网电源AVCC设计上能节省一个TVS管;
6)价格便宜。
图2:LEIDITECH ULC0504T6封装和内部结构示意图
以太网防静电部分设计原理图如图3所示,L2、C59、C60组成π型滤波网络,C61为去耦电容,R74-R77为以太网传输信号的上拉电阻,V10为TVS管,D9为TVS管阵列。
图3:以太网防静电部分电路
增加TVS管阵列ULC0504T6后,以太网模块在Layout设计时需注意以下几点:
1)ULC0504T6、滤波电容等ESD防护器件尽量和以太网芯片放在同一层,且尽量在同一层将它们的地pin与以太网芯片的地pin,这样能减少环路面积,让所包含的场流量减小,其感应电流减小。
2)ULC0504T6、滤波电容等ESD防护器件要靠近以太网芯片放置,差分信号和电源的走线先经过ESD器件pin再到以太网芯片pin;
3)要尽量保证地平面连续,该打过孔的地方要打过孔,以增加回流路径;
4)以太网模块不要靠近整个板件的边沿,尽量往中间放,这样能增强水平和垂直耦合静电抗扰度能力。
具体PCB布局如图4所示,由于以太网差分信号从下面上来,所以ULC0504T6放在左下角,这样保证了信号线先经过TVS管阵列再到以太网芯片pin上。
图4:以太网layout设计
改进后的设计,静电实验结果如图5所示。实验过程中偶尔断一次,但能立刻恢复,满足了国网、南网静电抗扰度4级实验要求。
图5:改进设计后的静电实验结构在实际的工业、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,浪拓公司结合端口防护方面器件,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:
· IEC61000-4-2静电放电(ESD)
· IEC61000-4-4电快速瞬变(EFT)
· IEC61000-4-5浪涌抗扰度(Surge)
静电放电
静电放电(ESD)是指两个电位不同的带电体之间因为近接触或电场的传导而突然产生静电电荷的传输。其特性是在较短的时间内有较大的电流。IEC
61000-4-2测试的主要目,就是确定系统在工作过程中对系统外部ESD事件的抗扰度。IEC61000-4-2规定了不同环境状况下的电压测试级别,共分4个级别。1级最轻微,4级最严重。1级和2级适合拥有防静电材料的受控环境中安装的产品。3级和4级适合情况更严重的环境中安装的产品,这类环境下更常发生带有较高电压的ESD事件。
电快速瞬变(脉冲群)
电快速瞬变(EFT)测试的是,将大量极快的瞬变脉冲耦合到信号线上,系统与外部开关电路关联的瞬变干扰,这类电路能够以容性方式耦合至通信端口。EFT的缠上包括继电器和开关触点抖动,或者因为感性或容性负载切换而产生的瞬变,而所有这些在工业环境中都很常见。IEC61000-4-4中定义的 EFT测试,就是去模拟这些事件产生的干扰。
浪涌(Surge)
浪涌通常由开关 *** 作造成的过压情况或雷击造成。开关瞬变的起因可能是电力系统切换、配电系统中的负载变化或各种系统故障。雷击瞬变的起因可能是附近的雷击导致向电路中注入了较大的电流和电压。IEC61000-4-5定义了在容易受到这些浪涌现象影响的情况下用于评估电子电气设备抗扰度的波形、测试方法和测试级别。
开发RS-485保护电路的过程,就是要根据实际应用的场景,达到相应的上述三种瞬变的抗扰度的规范要求,同时又要保证成本效益。
雷卯电子新型保护方案
该电路保护方案可以通过8/20US 浪涌电流3KA的测试,而且钳位电压很低,直接一步到位保护到RS485的浪涌,可以省去GDT陶瓷气体放电管。
LM3KA68CA 采用SMC封装
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