深度剖析RS-485组网问题-电子技术方案|电路图讲解
RS-485总线优点众所皆知，并且为保证通信的稳定性，都会使用隔离RS-485模块进行信号隔离。但在RS-485实际组网时，或多或少会遇到不能通信、通信出错、RS-485收发器损坏等情况，其中究竟为何?本文将深度剖析RS-485组网问题。
1、应用问题;
当出现通信错误或者不能通信时首先判断应用是否符合表 1中的应用情况。
0;
表 1 RS-485总线应用情况
表 1中三种应用情况分别属于终端电阻、上下拉电阻、控制脚以及逻辑输入侧电平的问题，下面对其进行详细分析。
1)终端电阻问题
若RS-485总线上接有终端电阻，且所用RS-485收发器门限电平是±200mV，则可能出现表 2中所述的异常现象。
表 2 终端电阻导致的异常现象
图 1 RS232/485双向转换器
终端电阻导致异常的原因：RS-485收发器接收门限电平为±200mV，即AB之间差分电压大于+200mV，输出高电平;AB之间差分电压小于-200mV，输出低电平;AB之间电压在±200mV之间时，输出状态不确定，即有可能输出高电平(此时表现为通信正常)，有可能输出低电平(此时表现为通信异常)，因此若总线空闲状态时AB差分电压处于门限电平之内，则会出现一定概率的异常问题。
表 2现象1分析：单板可以正常通信，组网后由于RS-485总线上接有终端电阻，导致空闲状态时总线差分电压处于门限电平之内，出现通信异常。当出现上述情况时，首先需确认总线上是否存在终端电阻。
表 2现象2分析：单板测试时，单板或与之通信的设备接有终端电阻，此时AB之间差分电压处于门限电平之内时，有一定概率出现通信异常。
表 2现象3分析：此现象同样是由于终端电阻导致的，由于RS-232/485双向转换器(如图 1)内部AB引脚一般会设置小阻值的上下拉 电阻(例如560Ω)，若用RS-232/485双向转换器通信，由于RS-485总线空闲状态时的电压是由上下拉电阻与终端电阻分压得到，此时空闲状态的AB差分电压会大于200mV,使RS-485收发器输出一个确定的高电平，不会引起通信错误，如图 3为两个RSM485PCHT进行通信，AB之间加60Ω并且增加RS-232/485双向转换器的测试波形，空闲状态的电压为520mV，不会引起错误。图2为两个RSM485PCHT进行通信，AB之间加60Ω测试的波形，可以看出空闲状态AB差分电压为40mV，处于门限电平范围之内，有可能出现通信错误。
图 2 AB间加两个120Ω电阻，并增加RS-232/485双向转换器
图 3 AB间只加两个120Ω电阻
电源模块作用是为微控制器、集成电路、数字信号处理器、模拟电路及其他数字或模拟负载供电。电源模块虽然可靠性比较高,但在使用过程也可能出现故障,主要的故障原因分为两大类:参数异常和使用异常。下文将分析较为常见的电源模块参数异常故障问题,提供相应的解决方案,其中的某些故障,您或许也遇到过。
一、输入电压过高
针对电源模块输入参数异常——输入电压过高。这种异常轻则导致系统无法正常工作,重则会烧毁电路。那么输入电压过高通常是哪些原因造成的呢?
l 输出端悬空或无负载;
l 输出端负载过轻,轻于10%的额定负载;
l 输入电压偏高或干扰电压。
针对这一类问题,可以通过调整输出端的负载或调整输入电压范围,具体如下所示:
l 确保输出端不小于少10%的额定负载,若实际电路工作中会有空载现象,就在输出端并接一个额定功率10%的假负载;
l 更换一个合理范围的输入电压,存在干扰电压时要考虑在输入端并上TVS管或稳压管。
二、输出电压过低
针对电源模块输出参数异常——输出电压过低。这可能会导致整体系统不能正常工作,如微控制器系统中,负载突然增大,会拉低微控制器供电电压,容易造成复位。并且电源长时间工作在低输入电压情况下,电路的寿命也会出现极大的折损。因此输出电压偏低的问题是不容忽视的,那么输出电压过低通常是那些原因造成的呢?如下图1所示。
l 输入电压较低或功率不足;
l 输出线路过长或过细,造成线损过大;
l 输入端的防反接二极管压降过大;
l 输入滤波电感过大。
图1 输出电压过低原因
针对这一类问题,可以通过调整供电或者更换相应的外围电路来改善,具体如下所示:
l 调高电压或换用更大功率输入电源;
l 调整布线,增大导线截面积或缩短导线长度,减小内阻;
l 换用导通压降小的二极管;
l 减小滤波电感值或降低电感的内阻。
三、输出噪声过大
针对电源模块输出参数异常——输出纹波噪声过大。众所周知,噪声是衡量电源模块优劣的一大关键指标,在应用电路中,模块的设计布局等也会影响输出噪声,那么输出纹波噪声过大通常是哪些原因造成的呢?
l 电源模块与主电路噪声敏感元件距离过近;
l 主电路噪声敏感元件的电源输入端处未接去耦电容;
l 多路系统中各单路输出的电源模块之间产生差频干扰;
l 地线处理不合理。
ZDS2024示波器测试有较大噪声干扰问题的电源模块,如图2所示:
图2 电源纹波波形图
针对这一类问题,可以通过将模块与噪声器件隔离或在主电路使用去耦电容等方案改善,具体如下:
l 将电源模块尽可能远离主电路噪声敏感元件或模块与主电路噪声敏感元件进行隔离;
l 主电路噪声敏感元件(如:A/D、D/A或MCU等)的电源输入端处接0.1μF去耦电容;
l 使用一个多路输出的电源模块代替多个单路输出模块消除差频干扰;
l 采用远端一点接地、减小地线环路面积。
四、电源耐压不良
针对电源模块性能参数异常——电源模块的耐压不良。通常,隔离电源模块的耐压值高达几千伏,但可能在应用或测试过程中出现不能达到该指标的情况,那么哪些因素会大大降低其耐压能力呢?
l 耐压测试仪存在开机过冲;
l 选用模块的隔离电压值不够;
l 维修中多次使用回流焊、热风枪。
用耐压仪测试电源模块隔离电压的方法如图3所示:
图3 耐压测试图
针对这一类问题,可通过规范测试和规范使用两方面改善,具体如下所示:
l 耐压测试时电压逐步上调;
l 选取耐压值较高的电源模块;
l 焊接电源模块时要选取合适的温度,避免反复焊接,损坏电源模块。
-电子元器件采购网（www、oneyac、com）是本土元器件目录分销商，采用“小批量、现货、样品”销售模式，致力于满足客户多型号、高质量、快速交付的采购需求。自建高效智能仓储，拥有自营库存超50,000种，提供一站式正品现货采购、个性化解决方案、选项替代等多元化服务。 （本文来源网络整理，目的是传播有用的信息和知识，如有侵权，可联系管理员删除）
相关文章
发表评论