地面控制设备浪涌防护单元电路设计规范样本.doc
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1、地面控制设备浪涌防护单元电路设计规范北京全路通信信号研究设计院03月20日文件状态:准备中 修改统计版本修改章节修改内容概要修改人日期V0.0.1建立文件全 部孙超邹未栋.03.20V0.0.23.1节、3.3节、4.1节、4.3节、5.1节修改了can防浪涌器件;修改了can防浪涌优化电路;增加了以太网PCB板布局拓扑图;增加了以太网防浪涌优化电路说明;修改了电源防浪涌电路适用范围孙超.5.24目 录1引言51.1.说明51.2.依据51.3.缩略语定义52RS-232接口浪涌防护设计62.1.RS-232接口防护电路图62.2.RS-232接口防护电路测试结果62.2.1.残压测试62.2
2、.2.上电测试82.3.优化电路113CAN通信接口浪涌防护设计123.1.CAN通信接口防护电路图123.2.CAN通信接口防护电路测试结果123.2.1.残压测试123.2.2.上电测试143.3.优化电路184以太网通信接口浪涌防护设计194.1.以太网通信接口防护电路图194.2.以太网通信接口防护电路测试结果194.2.1.残压测试194.2.2.上电测试214.3.优化电路215电源接口浪涌防护设计225.1.电源接口防护电路图225.2.电源接口防护电路测试结果235.2.1.残压测试235.2.2.上电测试235.3.优化电路236驱采接口浪涌防护设计246.1.驱采接口防护电
3、路图246.2.电源接口防护电路测试结果246.2.1.残压测试246.2.2.上电测试256.3.优化电路26表格目录表1缩略语定义5表2缩略语定义5表3串口防护电路器件选型和说明6表4串口残压测试表6表5串口上电测试表8表6CAN通信防护电路器件选型和说明12表7CAN通信接口残压测试表12表8CAN通信接口上电测试表14表9以太网通信防护电路器件选型和说明19表10以太网通信接口残压测试表19表11电源接口防护电路器件选型和说明22表12电源接口残压测试表23表13驱采接口防护电路器件选型和说明24表14驱采接口残压测试表24表15驱采接口上电测试表251 引言1.1. 说明本文件仅针对
4、地面控制设备中多种接口浪涌防护单元电路设计进行说明、并依据相关标准对防浪涌电路进行试验给出汇报。1.2. 依据表1 缩略语定义序号文档编号文档版本备注1铁运26号铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见2TB/T3074-铁道信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件1.3. 缩略语定义表2 缩略语定义序号缩略语含 义说 明1CRSCD北京全路通信信号研究设计院2CI-LAN以太网和CAN通信转换单元3PIOLKD2-T1列控中心驱采单元4TVS瞬态电压抑制器5GDT气体放电管2 RS-232接口浪涌防护设计2.1. RS-232接口防护电路图表3 串口防护电路器件选型和说明标号器件型号作用GDT
5、1、GDT3、GDT6气体放电管SL1411A075A一级共模防护GDT2、GDT4、GDT5气体放电管SL1411A075A一级差模防护R1、R2、R3功率电阻R/2W退耦TVS1、TVS4、TVS6TVS管SMDJ15CA二级共模防护TVS2、TVS3、TVS5TVS管SMDJ15CA二级差模防护PGND防雷地注:以上防护器件均选择littelfuse企业生产器件。2.2. RS-232接口防护电路测试2.2.1. 残压测试表4 串口残压测试表试验环境:在未加电情况下,对防护板上串口TX和RX接线进行差模10/700us电压波形浪涌测试,对RX和防雷地接线进行共模10/700us电压波形浪
6、涌测试。测试参数残压波形图备注1KV(差模)2KV(差模)2KV(共模)4KV(共模)2.2.2. 上电测试表5 串口上电测试表试验环境:将两块CI-LAN板及其防护板以下图连接,使其能够正常进行串口发送接收功效,对串口TX和RX接线进行差模10/700us电压波形浪涌测试,对RX和防雷地接线进行共模10/700us电压波形浪涌测试。观察CI-LAN板工作情况。测试参数残压波形图备注1KV(差模)2KV(差模)2KV(共模)4KV(共模)-4KV(共模)试验结果:在差模、共模测试中,串口通信全部会在停顿1s左右恢复正常;而且有时以太网端口通信会受到干扰,以太网通信中止1s左右恢复。2.3. 优
7、化电路优化改善以下:a优化电路中去掉了第一级防雷气体放电管,因为在室内防雷标准要求范围内,气体放电管是不工作;b优化电路中去掉了共模防护电路,共模防护电路会因为器件地和防雷地(PE)之间存在压差,造成防护器件误导通或烧毁,而且耐压测试无法经过。共模防护关键经过各信号线和防雷地(PE)之间布线距离来防护,所以PCB板布线中要注意信号线和防雷地安规距离;c优化电路在TVS管后级串联电阻,深入吸收TVS管残压(嵌位电压),依据串口频率特征,电阻阻值选择50。电阻依据功率要求选择0805表贴封装电阻。d若串口只做调试用时,能够只串联50电阻即可。注:优化电路未经测试。3 CAN通信接口浪涌防护设计3.
8、1. CAN通信接口防护电路图表6 CAN通信防护电路器件选型和说明标号器件型号作用GDT1、GDT2气体放电管SL1411A075一级共模防护GDT3气体放电管SL1411A075一级差模防护R1、R2功率电阻R/2W退耦SIDACtor1、SIDACtor2固态放电管P0080SCMCLRP二级共模防护SIDACtor3固态放电管P0080SCMCLRP二级差模防护PGND防雷地CAN1GNDCAN通信地注:以上防护器件均选择littelfuse企业生产器件。3.2. CAN通信接口防护电路测试结果3.2.1. 残压测试表7 CAN通信接口残压测试表试验环境:在未加电情况下,对防护板上CA
9、N通信接口CAN1H和CAN1L接线进行差模10/700us电压波形浪涌测试,对CAN1H和防雷地接线进行共模10/700us电压波形浪涌测试。测试参数残压波形图备注1KV(差模)2KV(差模)2KV(共模)4KV(共模)3.2.2. 上电测试表8 CAN通信接口上电测试表试验环境:将两块CI-LAN板及其防护板以下图连接,使其能够正常进行CAN通信发送接收功效,对CAN通信CAN1H和CAN1L接线进行差模10/700us电压波形浪涌测试,对CAN1H和防雷地接线进行共模10/700us电压波形浪涌测试。观察CI-LAN板工作情况。测试参数残压波形图备注1KV(差模)-1KV(差模)2KV(
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