穩健而可靠的總線節點設計通常需要使用外部瞬態保護器件,以抑制工業環境中可能出現的浪涌瞬變。這些瞬變的頻率帶寬較寬(大約 3MHz 至 300MHz),因此在 PCB 設計過程中必須應用高頻布局技術。
- 將保護電路放置在靠近總線連接器的位置,以防止噪聲瞬變在電路板上傳播。
- 使用 VCC 和接地平面來提供低電感。請注意,高頻電流會選擇阻抗最小的路徑,而非電阻最小的路徑。
- 將保護元件設計成信號路徑的方向。不得將瞬態電流從信號路徑強行轉移至保護器件。
- 在盡可能靠近電路板上收發器、UART 和/或控制器 IC 的 VCC 引腳的位置施加 100nF 至 220nF 去耦電容器。
- 當旁路電容和保護器件連接 VCC 和接地時,應至少使用兩個過孔以更大限度減少走線和降低過孔電感。
- 使用 1kΩ 至 10kΩ 的上拉和下拉電阻用于使能線路,以在瞬態事件期間限制這些線路中的噪聲電流。
- 如果 TVS 鉗位電壓高于收發器總線引腳的指定最大電壓,則在 A 和 B 總線線路中插入防脈沖電阻器。這些電阻器可限制進入收發器的剩余鉗位電流并防止其鎖存。
- 雖然純 TVS 保護足以應對高達 1kV 的浪涌瞬態,但更高的瞬態需要金屬氧化物壓敏電阻 (MOV) 將瞬態降低到幾百伏的鉗位電壓,以及瞬態阻斷單元 (TBU) 將瞬態電流限制在小于 1mA。