RS-485总线广泛应用于通信、工业自动化等领域,在实际应中,通常会遇
到是否需要加上下拉电阻以及加多大的电阻合适的问题,下面我们将对这些问
题进行详细的分析。
一、为什么需要加上下拉电阻?
1)当485总线差分电压大于+200mV时,485收发器输出高电平。
2)当485总线差分电压小于-200mV时,485收发器输出低电平。
3)当485总线上的电压在-200mV~+200mV时,485收发器可能输出高电平也可能输出低电平。
但一般总处于一种电平状态,若485收发器的输出低电平,这
对于UART通信来说是一个起始位,此时通信会不正常。
当485总线处于开路(485收发器与总线断开)或者空闲状态(485收发器全部处于接收状态,总线没有收发器进行驱动)时,485总线的差分电压基本
为0,此时总线就处于一个不确定的状态。
同时由于目前485芯片为了提高总
线上的节点数,输入阻抗设计的比较高,例如输入阻抗为1/4单位阻抗或者
1/8单位阻抗(单位阻抗为12kΩ,1/4单位阻抗为48kΩ),在管脚悬空时容易
受到电磁干扰。
因此为了防止485总线出现上述情况,通常在485总线上增加上下拉电阻(通常A接上拉电阻,B总线下拉电阻)。
若使用隔离RS-485收发模块(例如RSM485PCHT),由于模块内部具有上下拉电阻(对于RSM485PCHT,内部上下拉
电阻为24kΩ),因此在模块外部一般不需要增加上下拉电阻。
二、什么情况下需要加上下拉电阻?
当遇到信号反射问题时,通常会通过增加匹配电阻来避免信号反射,以1
对1通信为例,如图1所示。
由于485总线通常使用特性阻抗为120Ω的双绞线,因此在485总线的首尾两端增加120Ω终端电阻来避免信号反射问题。
根据RSM485PCHT的具体参数(如表1)可以得到如图2所示等效电路,其
中RPU、RPD为模块内部在485总线上加的上下拉电阻,RIN为模块的输入阻抗。
当两个模块都处于接收状态时,可以根据基尔霍夫电流定律对节点A和节点B列出下列公式:
根据上述公式可以计算AB之间的差分电压为:
此时模块已处于不确定状态,模块接收器可能输出为高电平,也可能输出为低电平,这时就需要在模块外部增加上下拉电阻保证模块在空闲时不处于不确定状态。
三、上下拉电阻如何选择?
假设模块的输出电源电压V¬O相同,由于RGND接在一起,因此可以认为模块内部的上拉电阻是并联在一起的,为了方便解释,对图2的电路进行整理,如图3所示,在模块外部增加上下拉电阻可以选择只增加一组,也可以选择在每个模块都增加上下拉电阻,为了解释方便,我们在485总线上增加一组上下
开关电源基本原理图
1.一次电路(Primary Circuit) :
直接与外部电网电源连接的.
2.二次电路(Secondary Circuit):
位于设备内与一次侧相隔离的那部分电路.
3.Y-电容(Y-Capacitor):
跨接于一次电路与地或一,二次电路之间的高压电容. 开关电源接地、漏电流、耐压测试(安规)
1.接地连续性测试(Ground Continuity Test):
从Inlet PG 端上通过电流至使用者可接触的接地端,确保其阻值小于规格值,达到接地保护的功用.
B.标淮:
1.输入电流不大于25A,(DC or AC)电压不超过12V,时间至少3秒(TUV要求).
2.测试结果:电阻值不得大于100 mΩ.
2.接地泄漏电流测试(Earth Leakage Current Test):
A.定义:
通过一个被安规单位(UL,TUV,CSA…)认可的“人体阻抗模拟电路”,测量当待测物 (SPS)接通电源时在可触到的金属部件与地之间流经人体的电流量.
B.标淮:
1.输入电压为额定电压上限的106%.
2.测试结果:Class I≦
3.5mA;Class II≦0.25mA.
3.耐压测试(Dielectric Withstand Voltage Test):
A.定义:
又称高电压介电测试,即 Hi-pot(High Potential)Test,从一次侧对二次侧(或一次侧对地)之间实施高电压以确定内部绝缘层有隔离危险电压的功用.
B.标淮:
1.输入电压为下列所示:
2.测试结果:不可有绝缘击穿现象(Breakdown).
耐压测试交流与直流之区别
耐压测试之漏电流计算方法
1. DC 测试之漏电流设定:
DC 测试电流非常小(μA),一般一次侧对二次侧之间实施DC高电压,漏电流设定:0μA~100μA.
2. AC 测试之漏电流理论计算:
计算公式:I =2π*f*V*Cy
其中:
f—测试电压频率 ( 50Hz or 60Hz )
V—测试电压 ( unit : volt )
Cy—跨接于一次侧与地或一,二次侧之间的Y电容总和.
所以:Imin = 2π*f*V*Cymin
Imax = 2π*f*V*Cymax
Cy 电容计算 ::Cy =Cy1 Cy2 Cy3 …
若一次侧地与二次侧地之间跨接一颗Y电容(Cy0 ),则:
Y电容公差一般为:/-20% OR /-10%
3. 实际设定AC 测试漏电流时需考虑下列因素:
1.考虑初始漏电流:
初始漏电流即在无待测物状态下,所测得的漏电流.
2.考虑Y电容公差:
电源工程师在选择同一颗容量大小的Y电容时,往往有几个型号,但其公差不一样(有的是 /-10%;有的是 /-20%),给实际漏电流设置带来麻烦,因此我们应该按 /-20% 公差去设定.否则须依 /-10% 公差去设定.
3.考虑实际线路中存在的分散电容,因此漏电流范围设定:(下限取整 :上限入整)。