在电子系统中，RS485 接口因其具有远距离、高可靠性等优点，被广泛应用于设备与计算机或其他设备之间的通讯。然而，在产品应用中，RS485 接口的走线常与电源、功率信号等混合在一起，这就带来了诸多 EMC（电磁兼容性）隐患。为保证系统的稳定运行，做好 485 接口 EMC 电路设计至关重要。
　　原理图与设计概述
　　以下是 RS485 接口防雷电路，此设计方案从 EMC 原理出发，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计，能够从设计层次解决 EMC 问题。
　　　电路 EMC 设计说明
　　电路滤波设计要点
　　共模电感 L1：共模电感能够有效衰减共模干扰，对单板内部的干扰以及外部的干扰都能起到抑制作用，不仅能提高产品的抗干扰能力，还能减小通过 429 信号线对外的辐射。其阻抗选择范围为 120Ω/100MHz ~ 2200Ω/100MHz，典型值选取 1000Ω/100MHz。这是因为在这个典型值下，共模电感能在较宽的频率范围内对共模干扰实现较好的抑制效果。
　　滤波电容 C1、C2：它们为干扰提供了低阻抗的回流路径，能有效减小对外的共模电流，同时对外界干扰进行滤波。电容容值选取范围为 22PF ~ 1000pF，典型值选取 100pF。若信号线对金属外壳有绝缘耐压要求，那么差分线对地的两个滤波电容需要考虑耐压问题，以防止电容在高压下损坏，影响滤波效果。当电路上有多个节点时，要考虑降低或去掉滤波电容的值，避免电容之间的相互影响。
　　跨接电容 C3：C3 是接口地和数字地之间的跨接电容，典型取值为 1000pF，其容值可根据实际测试情况进行调整。合适的 C3 容值能更好地平衡接口地和数字地之间的电位，减少干扰的传递。
　　电路防雷设计要点
　　为了达到 IEC61000 - 4 - 5 或 GB17626.5 标准，即共模 6KV，差模 2KV 的防雷测试要求，采用了多级防护电路。
　　第一级防护电路（D4）：由三端气体放电管组成，用于抑制线路上的共模以及差模浪涌干扰，防止干扰通过信号线影响下一级电路。气体放电管标称电压 VBRW 要求大于 13V，峰值电流 IPP 要求大于等于 143A，峰值功率 WPP 要求大于等于 1859W。这样的参数要求能确保气体放电管在遇到高能量浪涌时及时导通，将大部分能量泄放掉。
　　第二级防护电路（PTC1、PTC2）：由热敏电阻组成，典型取值为 10Ω/2W。为保证气体放电管能顺利导通，泄放大能量，必须增加此电阻进行分压，确保大部分能量通过气体放电管走掉。热敏电阻在正常工作时电阻较小，不影响电路的正常运行，而当出现过流情况时，其电阻会迅速增大，起到保护作用。
　　第三级防护电路（D1 ~ D3）：由 TSS 管（半导体放电管）组成，TSS 管标称电压 VBRW 要求大于 8V，峰值电流 IPP 要求大于等于 143A，峰值功率 WPP 要求大于等于 1144W。TSS 管具有响应速度快的特点，能在短时间内对浪涌进行抑制，进一步保护后续电路。
　　接口电路设计备注
　　金属外壳设备：如果设备为金属外壳，同时单板可以独立地划分出接口地，那么金属外壳与接口地直接电气连接，且单板地与接口地通过 1000pF 电容相连。这样的连接方式能使金属外壳起到屏蔽作用，减少外界干扰对电路的影响，同时通过电容连接能平衡地电位。
　　非金属外壳设备：如果设备为非金属外壳，那么接口地 PGND 与单板数字地 GND 直接电气连接，以保证整个电路的地电位一致性。
　　PCB 设计
　　RS485 接口电路布局
　　方案特点：防护器件及滤波器件要靠近接口位置处摆放且要求摆放紧凑整齐，按照先防护后滤波的规则进行布局。走线时要尽量避免走线曲折的情况，因为曲折的走线会增加信号的传输延迟和辐射干扰。共模电感与跨接电容要置于隔离带中，以减少对其他电路的影响。
　　方案分析：接口及接口滤波防护电路周边不能走线且不能放置高速或敏感的器件，防止这些器件受到接口处的干扰影响。隔离带下面投影层要做掏空处理，禁止走线，避免信号通过投影层的线路产生耦合干扰。
　　RS485 接口电路分地设计
　　方案特点：为了抑制内部单板噪声通过 RS485 接口向外传导辐射，也为了增强单板对外部干扰的抗扰能力，在 RS485 接口处增加滤波器件进行抑制。以滤波器件位置大小为界，划分出接口地。隔离带中可以选择性地增加电容作为两者地之间的连接，电容 C4、C5 取值建议为 1000pF。信号线上串联共模电感 CM 与电容滤波，并与接口地并联 GDT 和 TVS 管进行防护，且所有防护器件都靠近接口放置，共模电感 CM 置于隔离带内。
　　方案分析：当接口与单板存在相容性较差或不相容的电路时，需要在接口与单板之间进行 “分地” 处理，即根据不同的端口电压、电平信号和传输速率来分别设置地线。“分地” 可以防止不相容电路的回流信号的叠加，防止公共地线阻抗耦合。然而，“分地” 现象会导致回流信号跨越隔离带时阻抗变大，从而引起极大的 EMC 风险，因此在隔离带间通过电容来给信号提供回流路径，降低阻抗，减少 EMC 问题的发生。