RS485 Transient Protection

[Mark U. (residuum)]

Nochmal ein Thema zum RS485:

Mein Bus ist sehr ausgedehnt, mehrere hundert Meter. Da scheint es 
sinnvoll, ein paar Schutzmaßnahmen vorzusehen.

Gegen Transienten würde ich TVS-Dioden zwischen die beiden 
Datenleitungen und auch eine von jeder Datenleitung nach Masse 
einsetzen.
Dazu noch kleine Widerstände in die Datenleitungen direkt am 
Transceiver-IC.

An verschiedener Stelle werden Dioden SM6T6V8A (bidirektional) 
verwendet. Offenbar scheint das zu funktionieren. Ein Treiber darf wohl 
max. +/- 6V ausgeben, so dass die Diode im Normalbetrieb noch nicht 
anspricht.

An anderen Stellen wird CDSOT23-SM712 eingesetzt, die eine etwas höhere 
Ansprechspannung haben. Auch in einer Application Note von TI wird diese 
empfohlen.

Wäre die erste OK? Oder gibt's evtl. weitere Möglichkeiten?
Das Bauteil sollte v.a. günstig und leicht zu beschaffen sein.

Danke.
Gruß
Markus

[Gerd E. (robberknight)]

Markus E. schrieb:
> An verschiedener Stelle werden Dioden SM6T6V8A (bidirektional)
> verwendet. Offenbar scheint das zu funktionieren. Ein Treiber darf wohl
> max. +/- 6V ausgeben, so dass die Diode im Normalbetrieb noch nicht
> anspricht.
>
> An anderen Stellen wird CDSOT23-SM712 eingesetzt, die eine etwas höhere
> Ansprechspannung haben. Auch in einer Application Note von TI wird diese
> empfohlen.

Der spannende Punkt ist der Abstand zwischen der Clamping-Voltage Deiner 
Schutzdioden und den Absolute Maximum Ratings Deiner RS485 Transceiver.

Ein 08/15-Transceiver wie z.B. der MAX485 erlaubt -8 bis 12,5V.

Ein besonders geschützter Transceiver wie z.B. der SN65HVD1780 erlaubt 
dagegen +-70V. Das ist also schon von Haus aus fast eine Größenordnung 
besser und lässt sich daher viel leichter mit TVS-Dioden, Gasableitern 
etc. auch gegen wirklich böse Einflüsse von außen gut schützen.

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
welche Schutzbeschaltungen anwendbar sind, hängt auch von der Datenrate 
bzw. der Bandbreite der Treiber ab.
Auch die Art der Kabel ist relevant. Für RS485 sollten verdrillte 
Leitungen (twisted Pair) benutzt werden. Dazu ist Schirmung eine gute 
Sache und der Schirm muß natürlich auf eine Schirmerde niederohmig 
aufgelegt werden.

Bei einem Blitzschlag in unmittelbarer Umgebung wird es aber auch mit 
rel guter Schutzbeschaltungen sehr eng.

> An verschiedener Stelle werden Dioden SM6T6V8A (bidirektional) verwendet.
Die sind recht leistungsfähig, allerdings sind die Kapzitäten nicht 
vernachlässigbar. Das klappt nur bei moderaten Bauraten und Bandbreiten 
begrenzten Treibern.

> Ein Treiber darf woh max. +/- 6V ausgeben,
RS485-Treiber arbeiten üblicherweise mit 5V.

> An anderen Stellen wird CDSOT23-SM712 eingesetzt, die eine etwas höhere
> Ansprechspannung haben.
Diese fuzzeligen Teile im SOT23 sind vergleichsweise schwach.
Dafür sind die Kapazitäten gering.

Für wirklich leistungsfähigen Blitzschutz sind Gasableiter gegen 
Gleichtaktstörungen und Suppressordioden gegen Differenzstörungen 
einzusetzen. Dann ist aber galvanische Trennung notwendig.
Das kann dann z.B. so ausehen, wie im Anhang zu sehen.
Gruß Öeltronika

[Sven L. (svenl)]

Hallo zusammen,

Die 22n/500V zwischen DC/DC-GND und GND Deiner Schaltung würde ich 
weglassen. Da koppelt so viel Energie bei einem Surge-Test, dass es die 
nachfolgende Schaltung definitv auch noch juckt.

Ansonsten finde ich die Kombination aus Gasableitern / VDR und einer TVS 
gut. Ich würde jedoch noch je eine unipolare TVS von A und B gegen GND 
vorsehen. Die Sicherungen halte ich dann für überflüssig, denn wenn die 
ansprechen, dann steckt bereits so viel Energie drinnen, dass Du andere 
Probleme hast... Das hilft max. gegen das Abbrennen der Leiterzüge, wenn 
jemand 230 V direkt anschließt.

Auch R57 hebt die galvanische Trennung auf. - Gibt es da einen Grund 
für?

Ich will ja etwas lernen...

Viele Grüße!

Sven

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
ich denke, man kann immer irgend was in irgend eine Richtung optimieren, 
muss dann aber in eine andere Richtung Kompromisse machen.
> Sven L. schrieb:
> Die 22n/500V zwischen DC/DC-GND und GND Deiner Schaltung würde ich
> weglassen. Da koppelt so viel Energie bei einem Surge-Test, dass es die
> nachfolgende Schaltung definitv auch noch juckt.
Welche nachfolgende Schaltung sollte das sein und wie sollte da etwas 
bei einem Surge Test einkoppeln?

> Ansonsten finde ich die Kombination aus Gasableitern / VDR und einer TVS
> gut. Ich würde jedoch noch je eine unipolare TVS von A und B gegen GND
> vorsehen.
Gegen gnd wäre ja sinnlos. Da würden die Gasableiter überbrückt, oder 
meinst du von A und B gegen galgnd?

Letzteres scheint mir auch nicht notwendig, weil ich keinen Pfad sehe, 
wo erhebliche Störspannungen von A und B gegen galgnd aufgebaut werden.

> Die Sicherungen halte ich dann für überflüssig, denn wenn die
> ansprechen, dann steckt bereits so viel Energie drinnen, dass Du andere
> Probleme hast... Das hilft max. gegen das Abbrennen der Leiterzüge, wenn
> jemand 230 V direkt anschließt.
Naja, 230V an solchen Signalleitungen sind der GAU.

Allerdings gibt es neben den RS485-Signalleitungen auch Klemmen mit 
24V-Stromversorgung für Sensoren.
Da wird schnell mal was versehentlich falsch angeklemmt und man hat dann 
auch mal 24V oder mehr auf den Adern der RS485.
Dann sprechen die Suppresordioden an. Die löten sich dann aus oder 
brennen ab. Bevor das passiert, sprechen die Polyswitche an.
Die Schaltung ist erprobt und stabil bis zu Spannungen von ca. 100V.

> Auch R57 hebt die galvanische Trennung auf.
Naja, 470kOhm bis 1 MOhm sind so hochohmig, dass man da praktisch nicht 
von Aufhebung der galv. Trennung sprechen kann.

> Gibt es da einen Grund für?
Ja, der leitet statische Ladungen ab. In der Bauform 1206 ist der so 
ausgelegt, dass er auch bei 500V nicht abbrennt.
Die 22nF dienen ebenfalls als Ableit-C gegen HF-Störungen.

In Verbindung mit den 90V-Gasableitern, deren max. Clampingspannung 
knapp unter 500V liegt, kann man so auch problemlos billige DCDC-Wandler 
mit 500V-Spannungsfestigkeit nutzen.
Gruß Öletronika