Проблема с гальванически изолированным RS485 Опции

[PCBExp]

[attachment=77842:ISORS485.pdf]Приветствую всех

Во вложении схема. На схеме один канал и источник питания от которого питаются 4 таких канала. Между изолятором и драйвером схема, которая включает драйвер на передачу при появлении сигнала с изолятора. Схему подглядели у одного известного импортного производителя. В принципе все работает. Сейчас на месте SP485 стоит SN65HVD3082ED. В уже произведенных 1500 изделий стоял именно SP485 от SIPEX (EXAR) и на 1200 каналов (4 канала на устройстве – всего 300 устройств) уже имеем около 25 сгоревших SP485. Никаких повреждений снаружи: ни подгоревших резисторов ни других внешних признаков. Просто через 3 месяца работы (в среднем) прыщ на SIPEXе и полный молчок по приему.

Осциллографом видно что с ISO7221 идет красивый чистый меандр с переходным процессом и выбросами на фронте до 6.5…6.8 вольт длительностью 5..8 наносекунд. Есть мысль поставить RC-цепочку для сглаживания этих выбросов. Больше мыслей нет. Если это не поможет то остается только одно – назвать SIPEX полным Г…. и перейти на SN65HVD3082ED. Ее нарисовали в схеме чтобы задать вопрос технарям из TI через дистрибьютора. Видимо на нее придется перейти, но если еще и объяснение будет грамотное – всем будет спокойнее. Заранее спасибо..

Чуть подправил схему - убрал то что не используется...

Сообщение отредактировал PCBExp - Jun 26 2013, 13:00

Прикрепленные файлы

 ISORS485.pdf ( 25.78 килобайт ) Кол-во скачиваний: 254

 

[DmitryM]

Осциллографом видно что с ISO7221 идет красивый чистый меандр с переходным процессом и выбросами на фронте до 6.5…6.8 вольт длительностью 5..8 наносекунд. Есть мысль поставить RC-цепочку для сглаживания этих выбросов. Больше мыслей нет. Если это не поможет то остается только одно – назвать SIPEX полным Г…. и перейти на SN65HVD3082ED. Ее нарисовали в схеме чтобы задать вопрос технарям из TI через дистрибьютора. Видимо на нее придется перейти, но если еще и объяснение будет грамотное – всем будет спокойнее. Заранее спасибо..

А откуда такие выбросы? Скорее всего они и убивают SP485. Обратили внимание на требование в ISO7221 на расположение блокировочных конденсаторов (max 2 mm from VCCx)?

[PCBExp]

А откуда такие выбросы? Скорее всего они и убивают SP485. Обратили внимание на требование в ISO7221 на расположение блокировочных конденсаторов (max 2 mm from VCCx)?

Во вложении картинка - на ней 4 канала. На одном канале показаны фильтрующие конденсаторы. Расстояние можете оценить сами. Конденсаторы на другом слое, но расстояние миллиметров 5-6 (в сумме наберется)

Вообще плата 8 слоев, но на картинке только верхний и нижний

Сообщение отредактировал PCBExp - Jun 26 2013, 12:55

Эскизы прикрепленных изображений

 

[zöner]

Между изолятором и драйвером схема, которая включает драйвер на передачу при появлении сигнала с изолятора. Схему подглядели у одного известного импортного производителя

для этого есть MAX13477/88 c автопереключением направления
сапрессор D721 лучше поставить перед резисторами R722/723, и их сопротивление уменьшить до нескольких Ом (могут заваливать фронт сигнала на большой скорости).

Сообщение отредактировал zöner - Jun 26 2013, 13:26

[PCBExp]

для этого есть MAX13477/88 c автопереключением направления

Только этот MAX13487 стоит около 1.5$ http://www.compel.ru/infosheet/MAX/MAX13487EESA%2B/ а тут все вместе около 0.5$ на 6000 чипов (1500 изделий) разница уже неплохая...

[PCBExp]

Уважаемые! А может кто-нибудь ткнуть пальцем в какой нибудь документ в котором подробно объясняется смысл и назначение терминируюшего резистора - тот что стоит между линиями A и B - обычно 120 Ом. Один заказчик попросил его убрать - типа так больше устройств подключить можно (линия меньше нагружена). Второй заказчик наоборот - наткнулся на то, что без этой нагрузки всего 5 штук специфических устройств смог подключить. 6-ое устройство парализовало линию напрочь... Чувствую я - придется сделать его отключаемым - например перемычкой. Наблюдали мы такое в одном импортном экземпляре, но хочется понять как правильно и чем может грозить отсутствие. Наличие как я понимаю только амплитуду сигнала снижает в линии.

[ZASADA]

Уважаемые! А может кто-нибудь ткнуть пальцем в какой нибудь документ в котором подробно объясняется смысл и назначение терминируюшего резистора - тот что стоит между линиями A и B - обычно 120 Ом.

начните отсюда

[PCBExp]

начните отсюда

Для начала спасибо - но там по большей части лирика. Меня конкретно интересует может ли отсутствие этого резистора привести к смерти драйвера. Может кто встречался с этим или находил упоминание от производителей (TI Maxim Sipex и пр.) о такой печальной возможности. Линии у заказчика как я себе представляю метров до 150 (высота 16 этажного дома с учетом переходов и ветвлений)

У заказчика на объекте происходит вот что: драйвер работает месяца три (в среднем) а потом в какой то момент нагревается "неподеццки". Мы на него сначала наклейку клеили с серийным номером - 4 микросхемы стоящие рядом образовали удобную для этого плоскость. Так вот наклейка съеживалась над подожженным драйвером. По большей части такие драйвера на коротком кабеле работали вполне себе сносно после такого нагрева, но амплитуда дифсигнала на вольт-полтора становилась меньше. Счетчики удаленные метров на 20 уже не отвечали. Если каналы между собой завернуть то тест ходил исправно. Некоторые разогревались до трещины и уже никуда ничего не ходило. Заказчик говорил что в подобном виде - без терминатора, у них много собственного оборудования работает и никаких проблем. А тут мы типа попали....

Сообщение отредактировал PCBExp - Aug 6 2013, 16:34

[DmitryM]

Меня конкретно интересует может ли отсутствие этого резистора привести к смерти драйвера.

К смерти драйвера наврядли, а вот к неработоспособности RS-485 - да.
У Вас какая-нибудь защита по линии предусмотрена или голый драйвер на линию?

[Smen]

там по большей части лирика

Ну, почему же?
Целый раздел: "Согласование".
По-моему, очень доходчиво написанно.

P.S.: Разумеется в/у резисторы необходимо устанавливать только на оконечных устройствах.
Если их ставить на каждом, то это приведёт к повышенной нагрузке линии. Т.е. её состояние будет приближаться к режиму КЗ.
485 не предназначен для таких режимов, и не все драйверы имеют соответствующую защиту (тем более, что данный режим получается не кратковременный, как в случае с коллизиями).

Сообщение отредактировал Smen - Aug 7 2013, 05:30

[ZASADA]

Для начала спасибо - но там по большей части лирика.

в самом конце есть список использованной литературы-там конкретная физика, включая правильную топологию и подбор резисторов.

Меня конкретно интересует может ли отсутствие этого резистора привести к смерти драйвера. Линии у заказчика как я себе представляю метров до 150 (высота 16 этажного дома с учетом переходов и ветвлений)

кривая сеть в 16 этажном доме+отсутствие защиты в оконечных устройствах может приводить к выгоранию чего угодно.
защита 485 уже обсуждалась на этом форуме

Сообщение отредактировал ZASADA - Aug 7 2013, 10:45

[PCBExp]

Для начала хочу поблагодарить всех участвующих в обсуждении. Тот список литературы что в википедии в конце мы как раз и шерстим. Там уже нашлось много интересного. Так что лирика пригодилась. Что касаемо защиты то в самом первом посте я выложил кусок схемы. Ни бохвестькакая но защита там стоит. PSM712 конечно смотрелась бы лучше но и TPD2E007 тоже вроде для тех же целей. 120 Ом мы планировали ставить только на самом опрашивающем контроллере. Про счетчики не знаю но надеюсь что на них ничего нет, иначе эта толпа нагрузок засадит линию.

Сообщение отредактировал PCBExp - Aug 7 2013, 12:14

[polyakovav]

120 Ом мы планировали ставить только на самом опрашивающем контроллере. Про счетчики не знаю но надеюсь что на них ничего нет, иначе эта толпа нагрузок засадит линию.

Для 150 метров нагрузку нужно ставить на двух концах линии, иначе будет звенеть. Проверить наличие нагрузок в счетчиках можно простым омметром со стороны контроллера.
TPD2E007 на импульсах дает короткие выбросы до сотни вольт. Для пробоя драйвера может быть достаточно. Если скорость передачи невысокая (115200 - невысокая), то можно поставить с выводов 6 и 7 драйвера на землю чип-конденсаторы 100-200 пФ.

[PCBExp]

TPD2E007 на импульсах дает короткие выбросы до сотни вольт.

Все слова по отдельности понятны, а общий смысл не складывается. Это стабилитрон или сапрессор вообщем диод - полупроводник. Если верить производителю (TI) то он заточен для защиты быстрых интерфейсах. Как он может давать выбросы????????? Поясните....

[HardEgor]

Большой вопрос еще как разведены эти счетчики, как правильная шина с терминаторами на концах или как электрики часто делают - звездой? А то я тут наблюдал одну сеть счетчиков на предприятии - пришли "специалисты", поставили счетчики и развели их звездой, точнее даже получилась древовидная структура.
В результате перепробовали кучу преобразователей RS485-USB, заработал только один Shneider TSXCUSB485(за 6К рублей).

А про защиту есть хорошая аппнота у Bourns, со схемами и диаграммами.

[PCBExp]

Большой вопрос еще как разведены эти счетчики, как правильная шина с терминаторами на концах или как электрики часто делают - звездой? А то я тут наблюдал одну сеть счетчиков на предприятии - пришли "специалисты", поставили счетчики и развели их звездой, точнее даже получилась древовидная структура.
В результате перепробовали кучу преобразователей RS485-USB, заработал только один Shneider TSXCUSB485(за 6К рублей).

А про защиту есть хорошая аппнота у Bourns, со схемами и диаграммами.

Надеюсь все-таки то в жилом доме это полноценная гирлянда. Насколько уж там все последовательно - вопрос и наверное на этаже в худшем случае может и звездится но длина луча звезды не более метра а может и еще меньше (врать не буду - не видел) шит то вроде на этаже один на все квартиры. А вот термина торов я там не видел - по крайней мере у контроллера там ничего не стояла а внутри точно не было - в этом я уверен на все 100. У Bourns Вы наверное TBUшки имели ввиду?

[HardEgor]

Да, и MOV и TBU и TVS. Я понимаю они большие и дорогие, но всё-таки как там кабель по колодцам лежит неизвестно и может быть всё. Я бы сделал десяток-другой экземпляров защит в виде внешней платы, поставил в проблемные дома и понаблюдал.

А по поводу терминирования, да, скорее всего счетчики включены звездой и на всех включено терминирование (насколько я помню, оно по умолчанию включено и можно выключить программно), вы добавляя контроллер с терминатором добавляете нагрузки и сигнал совсем глохнет. По-хорошему надо смотреть сигнал между А и В осциллографом на батарейках(чтобы не было связи с землей), тогда многие вещи станут видны.

Кстати, конденсатор по питанию что ISO, что 485-му обычно ставлю 1206 - он как раз на ноги ложится и под ним две дорожки можно провести.

Кстати2, я у вас на плате вижу много каналов, а они между собой развязаны? Если ISOGND общее для всех схем, тогда токи могут спокойно перетекать между разными каналами и греть микросхемы.

Сообщение отредактировал HardEgor - Aug 17 2013, 14:59

[PCBExp]

Кстати, конденсатор по питанию что ISO, что 485-му обычно ставлю 1206 - он как раз на ноги ложится и под ним две дорожки можно провести.

Кстати2, я у вас на плате вижу много каналов, а они между собой развязаны? Если ISOGND общее для всех схем, тогда токи могут спокойно перетекать между разными каналами и греть микросхемы.

1206 занимает слишком много места. Только 0603 можем себе позволить. К тому же подобных узлов в наших устройствах хватает. Ни разу не сталкивались с тем что длина проводника до блокировочного конденсатора на что-то влияла.

Каналы действительно между собой связаны и ISOGND одна на всех. Из 4-ех каналов обычно используются 2 (по крайней мере на одном из объектов я это сам видел). Не уверен, но по-моему для пропитки счетчиков ставился еще блок питания на 24 вольта. Этот блок пропитывал драйвер счетчика со стороны УСПД. Поясните как токи могут перетекать и разогревать.

[polyakovav]

Все слова по отдельности понятны, а общий смысл не складывается. Это стабилитрон или сапрессор вообщем диод - полупроводник. Если верить производителю (TI) то он заточен для защиты быстрых интерфейсах. Как он может давать выбросы????????? Поясните....

У этого полупроводника, к сожалению, есть паразитные параметры. На коротких статических разрядах он ведет себя не так, как идеальный диод.
Возможно, термин "выбросы" здесь был не вполне корректен.
В даташите на графиках честно отрисованы эти самые "выбросы" (вот ничего лучше в голову не приходит), уходящие за сотню вольт.

Длительность порядка десятков наносекунд позволяет сравнительно легко сгладить импульс простой RC цепочкой после супрессора, но вот подключать конденсатор длинным проводом здесь (как и в питании цифровых схем) нельзя - индуктивность будет мешать.

[EvilWrecker]

Сталкивался с похожей проблемой, когда переделывал контроллер состояния работавший около нескольких двигателей и холодильных установок, стабильное зависание через 50-70 минут - там была похожая схема, но с раздельным управлением DE/nRE, что можно сказать на основе этого:


- ваш супрессор не годится для таких применений вообще- ставить рекомендую чтото типа SP03-6, исключительно хороший супрессор, кроме того у него прекрасное clamping voltage.

- TBU решает все вопросы, но проблема в том, что если скажем рабочее напряжение супрессора 6В(т.е при 5-вольтовом 485) тбу будут очень часто срабатывать и возможно такая ситуация что они буду сохранять состояние защиты,т.е отсутствие проводимости неограниченное количество времени.

- НИКОГДА не ставьте супрессор ДО резисторов. Если это конечно не 10Вт камни.

- есть опыт использования связки ADM2582+тбу+терминирование, все прекрасно до "среднего" уровня помех на 485й, далее тбу почти всегда в защите. Выход такой- отдельный изолятор как у вас, далее трансивер с common mode range поболее(я стал закладывать +- 80В), дискретные TVS с напряжением примерно в 2.31 больше рабочего для самого интерфейса(5В 485й = более 10В TVS).Цифра получена хитрым путем, я ее не навязываю и на ставлю как абсолютную истину

- крайне не рекомендую подключать изолированную землю к супрессору- в 8 из 10 случаев когда доводилось сталкиваться с таким подходом наблюдал плавающую землю, в своих дизайнах всегда вывожу землю TVS и пр на "защитное" заземление.

- между изолятором и трансивером действительно стоит воткнуть RC цепочку, я бы еще добавил ferrite bead. Насчет того чтобы ограничивать скорость нарастания в быстродействующей логике тоже согласен- здесь в сочетании с выходным фильтром с изолятора это должно помочь.

- саму же причину выбросов в вашей схеме связываю с плавающей землей со стороны изолированного питания- попробуйте супрессоры выводить на другую землю

[Alex_TAV]

А нет вариантов сделать развязку не на стороне TTL_UART , а на стороне не посредственно RS-485? Т.е. есть выход 485 к которому подключаются несколько абонентов и вот для каждого абонента стоит свой изолятор?
Есть вариант сделать цепочку MAX13487 - ADUM1201 - MAX13487 + развязка по питанию через AM1S-1212. Но может есть что-то попроще?

[vadimp61]

Я на рассыпухе делал так:
Со стороны линии Разрядник 90В (Х5) - позисторы-супрессор на 5В LC03-06
Ну и гальваника по питанию полная . Сигнал Ground - это защитное заземление.

Прикрепленные файлы

 RS485_opto.pdf ( 31 килобайт ) Кол-во скачиваний: 95

 

[Alex_TAV]

Я на рассыпухе делал так:
Со стороны линии Разрядник 90В (Х5) - позисторы-супрессор на 5В LC03-06
Ну и гальваника по питанию полная . Сигнал Ground - это защитное заземление.

Это понятно. Но интересует именно полная гальваническая развязка и именно со стороны линии RS485. А не со стороны ТТЛ линии.

[DmitryM]

Это понятно. Но интересует именно полная гальваническая развязка и именно со стороны линии RS485. А не со стороны ТТЛ линии.

А такое решение не подойдет?
Isolated RS-485 со встроенным преобразователем питания или с внешним
Например, ADM2587E: 2.5 kV Signal and Power Isolated, ±15 kV ESD Protected, Full/Half Duplex RS-485 Transceiver (500kbps)

[Alex_TAV]

А такое решение не подойдет?
Isolated RS-485 со встроенным преобразователем питания или с внешним
Например, ADM2587E: 2.5 kV Signal and Power Isolated, ±15 kV ESD Protected, Full/Half Duplex RS-485 Transceiver (500kbps)

Не совсем. Поясню - есть блок сбора данных, у него выход RS485. И есть от 2 до 5 датчиков топлива, тоже с интерфейсом 485, и вот не хотелось бы их подключать напрямую, т.к. датчики растянуты на расстояния каждый со своей парой, если где замыкание или еще чего - то все выходит из строя. А так между основным блоком и датчиками на каждую линию ставим изоляторы(по схеме что я выше описал) и в случае чего этот изолятор спасает все остальное.

[jcxz]

И как же Вы собрались направление передачи в линии RS-485 определять на этом самом элементе гальванической изоляции???
(чтобы определить в какую сторону через гальванический барьер передавать).
Единственный вариант - этот самый элемент у Вас должен быть интеллектуальным и знать протокол обмена в вашей сети RS-485 и разбирать его.
Т.е. - он будет из себя представлять: преобразователь RS-485/RS-232 + контроллер с неким вашим ПО + преобразователь RS-232/RS-485.

Смотрите в сторону RS-422.

[Alex_TAV]

И как же Вы собрались направление передачи в линии RS-485 определять на этом самом элементе гальванической изоляции???
(чтобы определить в какую сторону через гальванический барьер передавать).
Единственный вариант - этот самый элемент у Вас должен быть интеллектуальным и знать протокол обмена в вашей сети RS-485 и разбирать его.
Т.е. - он будет из себя представлять: преобразователь RS-485/RS-232 + контроллер с неким вашим ПО + преобразователь RS-232/RS-485.

Смотрите в сторону RS-422.

Использую микросхему MAX13487 - она определяет направление передачи данных в линии RS485 и сама переключает прием-передачу.

[jcxz]

И что?
Вам же сразу предложили этот вариант - гальванически развязывать на стороне UART.
Но Вы же сами отказались и сказали что Вам надо развязывать по RS-485, а не по UART.
Конечно с помощью этой микросхемы можно развязать: сигналы A/B поступают на MAX13487, далее линии RO/DI на ADUM, далее эти линии на входы UART контроллера.
Это, что Вам сразу и предложили. Классическая развязка по UART.

А если Вы хотите на ней сделать законченный блок, где с одной стороны выводы A/B и с другой - другие выводы A/B и между ними гальванический барьер,
то не получится.

[Alex_TAV]

А если Вы хотите на ней сделать законченный блок, где с одной стороны выводы A/B и с другой - другие выводы A/B и между ними гальванический барьер,
то не получится.

Да, вот именно это я и хотел сделать. Жаль что не получится.