PSM712靜電保護器件國產化替代SENC712A

1、RS485概述

RS485是一種關鍵的串行數據通信接口標準。RS-422定義了一種高效的平衡通信接口，其傳輸速率高達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，實現了信息的有效分發與接收。在RS-422的基礎上，進一步發展出了RS-485標準，這一標準不僅繼承了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還顯著增強了發送器的驅動能力，并內置了沖突保護特性，擴展了總線的共模范圍，有效提升了數據傳輸的穩定性和可靠性。

RS485被廣泛應用于工業自動化、樓宇自動化、儀器儀表、通信設備等多個領域，由于通信鏈路常常要在距離很遠的多個系統之間傳輸數據，需要在惡劣電磁環境下工作，靜電放電、感應雷擊浪涌及其它電磁干擾現象導致的較大瞬態電壓會損壞通信端口，為了確保這些數據端口能夠在最終安裝環境中正常工作，它們必須符合某些電磁兼容性EMC的規定。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、響應速度快、結電容低（數據傳輸、帶載量影響小）的優勢，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，讓客戶產品可以復雜的電噪環境中穩定可靠的運行。

2、RS485測試要求

在實際的工業、電力、自動化及儀器儀表應用中，RS-485總線標準是使用最廣泛的物理層總線設計標準之一，由于其會在惡劣電磁環境下工作，為了確保這些數據端口能夠在最終安裝環境中正常工作，它們必須符合相關的電磁兼容性(EMC)法規。在本文中，結合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帶來詳細的RS485的端口防護分析。

在RS-485端口的EMC設計中，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)規范定義了一組EMC抗擾度要求，這組規范包括以下三種類型的高電壓瞬變，設計人員需要確保數據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移。靜電放電可以通過接觸或電離環境放電而發生。

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波形參數符合 IEC 61000-4-2

2.2浪涌抗擾度Surge/IEC 61000-4-5

該標準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備進行測試或將設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過電壓的一種特定波形，通過了解其特性和產生原因，可以選擇合適的浪涌保護器來保護電氣系統免受雷電等電氣瞬態事件的損害。

3、RS485應用框圖

RS485接口在工業自動化領域應用十分廣泛，為了防止靜電放電事件對端口的損害，業內常使用PSM712等器件作為SIT3088E搭配做靜電防護。應用框圖如下：

圖4 RS485靜電防護應用框圖

基于該方案的廣泛應用，湖南靜芯推出業內最高性價比用于RS485芯片總線防護的ESD器件SENC712A，該器件在SOT-23封裝內集成了兩路非對稱電壓（-7V~12V）的ESD防護器件，和業內競品相比，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。可完全替代進口品牌PROTEK半導體產品PSM712，參數對比如下：

圖5基本參數對比

4、ElecSuper SENC712A部分實測數據

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浪涌實測數據：

基于該產品，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800W，相較于市面上的同類型防護器件，在同等的測試環境中，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計的高新技術企業，為客戶提供面向汽車、工業、物聯網等高可靠性傳感器及相關芯片、半導體器件和應用系統等產品和服務。

在分立器件方向具有自帶完整ESD/TVS/TSS/MOS等器件工藝技術和產品；

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等芯片技術和產品；

在設計服務方面提供片上集成抗雷擊高性能ESD/TVS委托開發設計。

審核編輯 黃宇