PSM712靜電保護器件國產(chǎn)化替代SENC712A

1、RS485概述

RS485是一種關(guān)鍵的串行數(shù)據(jù)通信接口標(biāo)準(zhǔn)。RS-422定義了一種高效的平衡通信接口，其傳輸速率高達(dá)10Mbps，通信距離可延長至約1200米，極大地方便了長距離通信需求。RS-422支持單機發(fā)送、多機接收的單向平衡傳輸模式，允許在單一平衡總線上連接最多十個接收器，實現(xiàn)了信息的有效分發(fā)與接收。在RS-422的基礎(chǔ)上，進一步發(fā)展出了RS-485標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)不僅繼承了RS-422的高性能傳輸特性，更增加了多點、雙向通信的能力。此外，RS-485還顯著增強了發(fā)送器的驅(qū)動能力，并內(nèi)置了沖突保護特性，擴展了總線的共模范圍，有效提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。

RS485被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、樓宇自動化、儀器儀表、通信設(shè)備等多個領(lǐng)域，由于通信鏈路常常要在距離很遠(yuǎn)的多個系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)，需要在惡劣電磁環(huán)境下工作，靜電放電、感應(yīng)雷擊浪涌及其它電磁干擾現(xiàn)象導(dǎo)致的較大瞬態(tài)電壓會損壞通信端口，為了確保這些數(shù)據(jù)端口能夠在最終安裝環(huán)境中正常工作，它們必須符合某些電磁兼容性EMC的規(guī)定。此方案采用具有雙路防護的ESD器件做保護，具有封裝體積小、響應(yīng)速度快、結(jié)電容低（數(shù)據(jù)傳輸、帶載量影響小）的優(yōu)勢，滿足IEC 61000-4-2 Level 4靜電放電及IEC 61000-4-5雷擊浪涌防護需求，讓客戶產(chǎn)品可以復(fù)雜的電噪環(huán)境中穩(wěn)定可靠的運行。

2、RS485測試要求

在實際的工業(yè)、電力、自動化及儀器儀表應(yīng)用中，RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)是使用最廣泛的物理層總線設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之一，由于其會在惡劣電磁環(huán)境下工作，為了確保這些數(shù)據(jù)端口能夠在最終安裝環(huán)境中正常工作，它們必須符合相關(guān)的電磁兼容性(EMC)法規(guī)。在本文中，結(jié)合ES3088E(RS485芯片)、SENC712A&SENC712HA(在端口EMC防護方面的器件)，從原理分析到實測來為大家?guī)碓敿?xì)的RS485的端口防護分析。

在RS-485端口的EMC設(shè)計中，我們需要重點考慮三個因素:靜電放電(ESD)、電快速瞬變(EFT)和浪涌(Surge)。 國際電工委員會(IEC)規(guī)范定義了一組EMC抗擾度要求，這組規(guī)范包括以下三種類型的高電壓瞬變，設(shè)計人員需要確保數(shù)據(jù)通信線路不受這些瞬變的損害。這三種類型分別是:

IEC 61000-4-2靜電放電(ESD)

IEC61000-4-4電快速瞬變(EFT)

IEC 61000-4-5浪涌抗擾度(Surge)

2.1靜電放電ESD/IEC 61000-4-2

靜電放電（ESD）事件是指兩個具有不同靜電電勢的物體之間的能量轉(zhuǎn)移。靜電放電可以通過接觸或電離環(huán)境放電而發(fā)生。

IEC 61000-4-2的波形如圖1所示，上升時間定義在0.7ns到1ns之間：

圖1 IEC 6100-4-2波形

測試方案的有不同的級別，對于空氣或接觸放電測試，他們的測試電壓不同，如表1：

表1波形參數(shù)符合 IEC 61000-4-2

2.2浪涌抗擾度Surge/IEC 61000-4-5

該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了非帶電電子元件的人工操作。這些操作可以包括拿起設(shè)備進行測試或?qū)⒃O(shè)備安裝在印刷電路板（PCB）上。

IEC 61000-4-5波形如圖2，圖3所示：

電壓波：

圖2 8/20浪涌電壓波

前沿時間：T1=1.67T=1.2ms±30%

半峰時間：T2=50ms±20%

電流波

圖3 8/20浪涌電流波

前沿時間：T1=1.25T=8ms±20%

半峰時間：T2=20ms±20%

8/20浪涌是描述雷電感應(yīng)過電壓的一種特定波形，通過了解其特性和產(chǎn)生原因，可以選擇合適的浪涌保護器來保護電氣系統(tǒng)免受雷電等電氣瞬態(tài)事件的損害。

3、RS485應(yīng)用框圖

RS485接口在工業(yè)自動化領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，為了防止靜電放電事件對端口的損害，業(yè)內(nèi)常使用PSM712等器件作為SIT3088E搭配做靜電防護。應(yīng)用框圖如下：

圖4 RS485靜電防護應(yīng)用框圖

基于該方案的廣泛應(yīng)用，湖南靜芯推出業(yè)內(nèi)最高性價比用于RS485芯片總線防護的ESD器件SENC712A，該器件在SOT-23封裝內(nèi)集成了兩路非對稱電壓（-7V~12V）的ESD防護器件，和業(yè)內(nèi)競品相比，通流能力顯著提升，鉗位電壓顯著下降，能對RS485芯片提供更好的靜電和浪涌防護?？赏耆娲M口品牌PROTEK半導(dǎo)體產(chǎn)品PSM712，參數(shù)對比如下：

圖5基本參數(shù)對比

4、ElecSuper SENC712A部分實測數(shù)據(jù)

圖6基本電性圖

圖7 CV曲線圖

圖8 IV曲線圖

圖9 IPP@VC曲線圖

下圖為IPP@VC浪涌實測數(shù)據(jù)：

基于該產(chǎn)品，湖南靜芯同時推薦SENC712HA作為RS485的防護器件。該器件尖峰脈沖功率高達(dá)800W，相較于市面上的同類型防護器件，在同等的測試環(huán)境中，擁有更高的峰值電流Ipp，更強的防浪涌能力，更低的鉗位電壓。客戶可根據(jù)接口實際性能進行選取。

湖南靜芯是一家專門從事高可靠性器件與芯片設(shè)計的高新技術(shù)企業(yè)，為客戶提供面向汽車、工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)等高可靠性傳感器及相關(guān)芯片、半導(dǎo)體器件和應(yīng)用系統(tǒng)等產(chǎn)品和服務(wù)。

在分立器件方向具有自帶完整ESD/TVS/TSS/MOS等器件工藝技術(shù)和產(chǎn)品；

在集成電路芯片方向提供高可靠性的光電集成信號處理/TDS/OVP等芯片技術(shù)和產(chǎn)品；

在設(shè)計服務(wù)方面提供片上集成抗雷擊高性能ESD/TVS委托開發(fā)設(shè)計。

審核編輯 黃宇