485不连接PE，此时的浪涌测试方法

最近公司的485电路要做浪涌测试，关于测试共模和差模的方法产生了疑问。
1.485防护电路的外围器件原理图如图所示

其中485芯片采用的是4kv隔离芯片，供电也是隔离电源供电。
图中L1为共模电感，R11、R12为普通的0805电阻，R9、R10为自恢复保险丝，GND2为485芯片的信号地，GNDE为真正的大地。
实际使用时，485一共引出了三根线，分别是485+、485-和GND2.
2.这里因为GND2和GNDE之间通过了电容进行隔离，那么在进行浪涌测试的时候，就有几种选择
        a.485+、485-与GND2之间互为差模测试，也就是说两两连接浪涌发生器的L、N
           这种情况我们还需要进行共模测试吗？
        b.485+连接信号发生器的L，485-连接浪涌发生器的N，GND2连接浪涌发生器的PE。
           这样的话，好像和现实情况不相符？

还请大家多多指教，针对我们这种电路，共模差模究竟应该怎么测试呢？

首先，感觉你的设计也挺奇怪的：

1. 在485入口两根线设计了两个共模电容，另线上还有共模电感，一般都是要求先防护后滤波，而你的正好相反；

2. 你的浪涌测试等级是多大，设计两个GDT并联，并联的话材料选型很讲究；

3. 防护电路按道理应该接PGND，因为浪涌本来就是共模测试，而你接的是信号地GND2 ；

这三个方面的问题你先思考一下，理一理设计思路，看这块明白否，因为我也不清楚你们产品，不知道你们的想法，听听你的想法后我们继续深入讨论。

桃花岛主 发表于 2015-9-13 23:48
首先，感觉你的设计也挺奇怪的：

1. 在485入口两根线设计了两个共模电容，另线上还有共模电感，一般都 ...

首先非常感谢岛主的关注！
1.第一个问题：共模电容和共模电感我们本来也想过靠近芯片来放，但是电源设计人员说靠近485接口能更好的通过EMI测试，所以就保留了。

2.第二个问题：我们希望能过4kv测试，而且这个放电管不是应该直流击穿电压越小越好吗？所以选用的是90V-2kA的陶瓷放电管；
   两个放电管并联会有问题，是因为放电管误差较大的原因吗？

3.第三个问题：之前我们的电路是TVS管连接信号地，SPG连接PGND。
    a.工程中实际使用时发现，经常是485芯片的A、B与芯片的信号地之间被击穿，R9、R10之前使用的是浪涌贴片电阻，也会经常被打断。工程师分析认为浪涌信号应该是来自于485正、负与信号地之间，才会将芯片击穿，电阻打坏。所以这一版电路才将SPG接在了信号地上，希望可以将能量直接通过放电管返回到浪涌信号源。
    b.如果放电管接到大地PGND上的话，现场出现过的情况是，施工时485-不小心搭接到了交流L上，造成放电管爆炸，炸坏电源的情况。
    c.对于485信号来说，共模干扰不是针对信号地来说吗？这里我不理解的是，难道485-、485+与485信号地三者之前不会有浪涌信号吗？

4.之前我们的485电源坏掉的太多，对抗浪涌由不关注到现在亟需解决，很多方面都不是很了解。
   有些想法我们可能都比较业余，还请大家不要介意。

第一个问题：电源设计人员肯定习惯性从滤波角度考虑，但我们也要考虑防护，不能浪涌过来了电容爆了，共模电感烧了等等；

第二个问题：不是直流击穿电压越小越好，你信号口选90V的就可以了，最小的还有70V的，不能再小了，再小气体放电管很不稳定；另你测试4KV，直接可以选个5kA的管子，尽量不要并联，并联对器件选型要求比较高；

第三个问题：

a.浪涌测试是共模测试，按道理防护电路是要接PGND的，你们之前设计GDT接PGND，TVS接GND2，感觉思路不对；

b. 485-不小心碰到交流，此时GDT直接对地短路，而且是持续短路，肯定GDT烧坏，但这不是你们把GDT接GND2的原因，你们要做的是防止485-碰到交流；

c. 共模干扰是对大地，实验室表现为参考接地平板，模拟大地，不是信号地。

第四个问题，你说的485电源是什么，我不太明白，麻烦指点下，谢谢。

好帖子，学习一下。

桃花岛主 发表于 2015-9-14 23:49
第一个问题：电源设计人员肯定习惯性从滤波角度考虑，但我们也要考虑防护，不能浪涌过来了电容爆了，共模 ...

第一个问题，关于共模电感，共模电容的位置，确实如果485+与PGND之间存在浪涌信号，那么就相当于直接打共模电容了。另外共模电感在浪涌冲击下，通过的电流也会非常大。这些我们将重新讨论一下它们的位置安排，谢谢岛主的建议！

第二个问题，气体放电管的误差比较大，而且存在续流问题，所以直流击穿电压不能太小。测试4kv浪涌，需要选择5kA通流量这么大的管子吗？
另外我不太理解您说的最好不要并联的意思，是说用一个三极放电管代替两个放电管并联吗？

第三个问题：
a.因为从现场返修的485来看，主要是芯片的A、B与485信号地之间被击穿（之前的TVS管选的12V，保护能力不够），以及用来退耦的电阻R9、R10被打断(之前是贴片浪涌电阻)。我们考虑可能是485+、485-与信号地之间产生了大的浪涌信号(有没有可能是485的三根引出线之间的感应雷造成的？)，所以将保护器件均放在了信号地上，希望放电管直接将大电流返回至信号源。

b.因为现场出现过这种情况，一下子坏掉很多，所以公司希望新的设计能考虑这个问题。
   我们在新的电路中采用600V的放电管，然后通过插件的耐压250V的PTC进行限流，可以直接防220V交流电搭接一段时间。
   但以前的电路因为尺寸限制，PTC是1206贴片的，本身耐压最大只有30V，如果采用600V的放电管，在浪涌冲击测试时，几乎PTC必拉弧或者损坏。结合a的考虑，所以才将GDT接在信号地上，同时也隔离了大地。

c.共模干扰是对大地，但我们理解的是，对大地之间的浪涌信号应该不会损坏485芯片吧？难道是将4kv隔离的485芯片左右打穿？

第四个问题：我说的不清不楚的，不好意思。我说的485电源就是一般的LED驱动电源，只是加了485的通讯模块，用来对电源进行调光控制和与集中控制器进行通讯。

Hi；

楼主，看了下你的schematic， 发现很多疑惑。
给你一些参考的设计电路和分析下一些surge的知识：

1. surge测试对于485，只针对共模，不会有差模。（按标准是这样，但有些客户需要测试差模）
2. surge的能量需要流向大地，所以设计中TVS和GDT的地应该都是GND，不应该分GND1， GND2。
3. TVS和GDT的响应时间不一样，surge测试时，TVS先工作，之后才是GDT工作。
4. R9，R10要换，可选择10ohm的1W的size，作用是为了限制电流并抬高GDT一侧的电压。分压作用，这个需要再详细解释。
5. 485低速信号，一般EMC设计没有必要加共模感滤波。起码我的设计从来没加过。
总的来说防surge的思路是：能量先通过TVS，待R9/10把电压抬高使得GDT导通再绝大部分流向GDT。
TVS可以改为13V也可以不改，这个主要和你的485 IC参数有关。
GDT可以更换为一种3pin的，给你省空间。
说的有点乱~
可加QQ聊，469914875。

简单的如下图：
由于公司的保密性，我不能给你公司的关于485的设计schematic.