ProfiBUS Schutzbeschaltung

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
ich bin dabei ein ProfiBUS-DP-Modul (RS485) für Hutschiene zu designen.
Einsatz erfolgt in industrieller Umgebung, es muß also robust werden.

Als Basis dafür dient ein Deutschmann_modul UniGate-IC PB
http://www.deutschmann.de/de/produkte/feldbus_iep/embedded-solutions/unigate-ic/

Wie das so ist, muß es eine eierlegende Wohlmilchsau werden. Es sollen 
Baudraten von 9,6kBaud bis zu 12MBaud unterstützt werden.

Bei niedrigen Baudraten sind sehr lange Leitungen möglich (bis 1000m), 
die dann auch Outdoor durchs Gelände führen können. Deshalb möchte ich 
für diesen Fall eine robuste Schutzbeschaltung vorsehen (Blitzschutz).

Da die Treiber galv. getrennt sind , kann ich die Gleichtaktstörungen 
mit Gasableitern abfangen.
Bleiben die nicht ganz so kritischen differenziellen Störungen. Aber da 
gibt es schon das Problem, dass man normale Suppressordioden, wie z.B. 
SBMJ (600W) oder auch die kleineren SMAJ (400W) nicht einfach in die 
Leitungen einfügen kann, weil deren Kapazität zu groß ist, was eine 
erhebliche Fehlterminierung der Leitungen verursacht.

Hat jemand damit Erfahrungen und kann mir einen Vorschlag machen, welche 
Schutzbeschaltungen sinnvoll sind bzw. welche Überspannungsbauelemente 
für solche Anwendungen empfohlen werden? Gibt es da spezielle BE, die 
bei ausreichend kleiner Kapazität hohen Impulsstrom vertragen?
Gruß Öletronika

[Gerd E. (robberknight)]

Schau Dir mal die SMTPA62 an:
http://www.st.com/en/protection-devices/smtpa.html

Die sind extra für Telco-Applikationen gemacht, haben also eine 
besonders niedrige Kapazität. Nachteil ist daß sie erst ab ca. 80V 
sicher ansprechen. Für RS485 gibt es aber von Maxim z.B. den MAX13444E 
der bis +-80V geschützt ist:
https://www.maximintegrated.com/en/products/interface/transceivers/MAX13444E.html

Die ergänzen sich also gut. Nachteil ist daß der nur bis 250kBit/s geht. 
Der MAX13443E geht bis 10MBit/s, da geht der Schutz aber nur bis +-60V.

Ich habe mit den SMTPA62 in Kombination mit passenden, +-80V geschützten 
Transceivern bei CAN gute Erfahrungen gemacht. Ich konnte keine 
negativen Einflüsse auf die Kommunikation oder Signalbilder auf dem Oszi 
bemerken.

Leider habe ich keinen Zugriff auf einen richtigen Surge-Generator für 
die Telco-Standards. Aber während ein anderer Test im EMV-Labor lief, 
konnte ich die Schaltung mal mit dem "normalen" 1.2/50µs 1KV testen. 
Davon ließ sie sich jedenfalls nicht beeindrucken.

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
danke für die Infos.
> Gerd E. schrieb:
> Schau Dir mal die SMTPA62 an:
> http://www.st.com/en/protection-devices/smtpa.html
> Die sind extra für Telco-Applikationen gemacht, haben also eine
> besonders niedrige Kapazität. Nachteil ist daß sie erst ab ca. 80V
> sicher ansprechen. Für RS485 gibt es aber von Maxim z.B. den MAX13444E
> der bis +-80V geschützt ist:
Leider wird mir das nicht wirklich nützen, weil die Treiber auf diesen 
UniGate-IC Modulen schon drauf sind.
Da werden +/-80V wohl deutlich zu viel sein. Ich werden aber mal prüfen, 
welche Treiber da überhaupt verwendet werden.

> 
https://www.maximintegrated.com/en/products/interface/transceivers/MAX13444E.html
> Die ergänzen sich also gut. Nachteil ist daß der nur bis 250kBit/s geht.
> Der MAX13443E geht bis 10MBit/s, da geht der Schutz aber nur bis +-60V.
Irgend einen Hacken hat das wohl immer :-(

Da werde ich wohl eher wieder auf die Lösung mit einer Reihenschaltung 
von einer robusten Suppressordiode und einer kapazitätsarmen Si-Diode 
zurückgreifen. Ist normal nicht ganz leistungfähig (je nachdem, was die 
Diode verträgt), aber sicher besser als nur der rel. schwache Schutz im 
Treiber-IC.
Evtl. setze ich auch kleinere TSV-Dioden ein , wie z.B. SR05 von Semtech
Die sind zwar vergleichsweise winzig, aber mit einer Impulsbelastbarkeit 
bis 24A für einen 8/20μs Impuls auch nicht so schlecht.
Gruß Öletronika