保护电路与电路设计论文

为了使RS422接口能在上述复杂环境中正常工作不被损坏，本文设计的一种接口保护电路如图1所示。通过在数据线路上串接电阻限制冲击电流，通过对地双向TVS二极管箝位冲击电压，并将接口的参考地通过一个0.1μF电容与机壳地相连来释放冲击能量。限流电阻的选择原则是在限制冲击电流的同时不能影响接口的正常驱动能力。经过测试，限流电阻阻值为25Ω时具有良好的保护效果。RS422接口收发器的工作电压为5V，差模电压范围是-6～+6V，可承受共模电压范围为-7～+7V。因此，RS422接口的TVS保护二极管的最大箝位电压应在7V左右，最大反向待机电压不低于6V。ONSemiconductor公司的阵列TVS二极管CM1248-08DE，其最大箝位电压为6.8V，最大反向待机电压为6.1V，符合RS422接口电气特性要求。CM1248-04DE由4路背靠背的TVS二极管构成，可以单向保护8路数据线或双向保护4路数据线。本文设计采用一片CM1248-04DE实现4路数据线的双向保护。考虑到收发器的参考地与信号地、机壳地是隔离的，所以用一个0.1μF的电容连接收发器的参考地与机壳地。当TVS二极管导通时，冲击电流经电容疏导到机壳地上，从而保护收发器及电路；当TVS二极管截止时，参考地与机壳地分开，避免隔离地受到机壳地波动的干扰。

2电路板设计

错误的布局布线不仅不会发挥保护电路的保护作用，还有可能引入其他干扰。TVS二极管应该尽量靠近I/O端口，接近干扰源，在干扰进入电路之前就滤除掉，避免干扰耦合到邻近的电路上。另外，PCB布线时应尽量采用短而粗的线，减小干扰对地通路上的阻抗。图2为不好的布局布线情况，图3为良好的布局布线情况。

3接口保护效果

保护电路增加前后，全自动引线键合机上的RS422接口在持续电子打火环境下的通信情况如图4所示。由图可以看出，没有保护电路时，在电子打火瞬间，正常通信线路上会产生接近10V的冲击电压，完全超出了接口可接受的-7~+7V共模电压范围，影响正常通信，严重时足以烧坏接口。在相同条件下，增加保护电路后，通信情况如图5所示。由图5可以看出，电子打火瞬间电路上的电压完全在-7~+7V范围内，正常通信不受影响，达到了保护电路的设计目的。

4结论

通过在全自动引线键合机的应用证明，采用串接电阻限制冲击电流，并联对地双向TVS二极管箝位冲击电压等措施对RS422接口进行保护，可以确保接口正常工作不被损坏，具有一定的应用价值。同时，这种保护方案对其他接口保护电路的设计也具有一定的参考意义。