具有系统级静电和雷击防护的RS-485收发器在ETC的应用
由于科技的进步，高速公路电子收费系统ETC (Electronic Toll Collection)借由更高的过站车速和更短的过站时间，提高了收费效率且每年约减少42%碳排放(CO2) [1]，进而逐渐取代传统人工收费以缓解日益严重的交通拥堵问题。根据市场调查机构的评估，ETC在未来6年也具有稳健的成长空间(全世界的年复合成长率约为8.9% [2])。
TIA/EIA-485-A为RS-485的标准，其电气特性规定为2线、半双工、平衡传输线多节点通信，是由电信行业协会(TIA)及电子工业联盟(EIA)联合发布的标准。实现此标准的数字通信网可以在有电子噪声的环境下进行长距离有效的通信，在多节点总线的组态下，可以在同一个网络上有多个接收器，因此适用于工业环境中。
高速公路上的ETC是由许多设备组成(例如: IP Camera, RFID Antenna, Ethernet Switch, Remote I/O, Power Meter, Temp. & Humidity Sensor…等等)，如Fig. 1所示。在ETC系统中，System Cabinet其内部的Remote I/O借由RS-485连接Power Meter与Temp. & Humidity Sensor，将系统的用电状况与环境监控温湿度信息传给行控中心[3]。由于这些设备布建于户外，容易受到雷击而损坏，同时也须面临夏天高温与冬天低温环境，具有雷击防护或高可靠度的RS-485 Transceiver(收发器)将在此系统中扮演重要的角色。晶焱科技皆有符合这些需求的RS-485收发器产品，如以下说明。
Fig. 1 ETC系统范例
具有系统级静电(ESD)和雷击(Surge)防护的RS-485收发器:
电子设备一旦受到静电或雷击的能量冲击，将导致设备不稳定或产生故障隐患。晶焱科技推出具有系统级静电和雷击防护的RS-485收发器AZRS8352P以及AZRS5354P，两者差异主要在于最高数据传输速度 (AZRS8352P支持最高118kbps，AZRS5354P支持最高8Mbps)。在设备的新设置、故障维修或调试时，RS-485总线难免会有外露或与施工人员接触的可能性。在静电防护方面，两者皆具有系统级IEC 61000-4-2 ±30kV (Contact) / ±30kV (Air)的优异水平，能有效防护静电能量对总线的冲击。在雷击防护方面，两者皆可达到IEC 61000-4-5 ±30A (8/20us)，适合户外产品应用。主要规格如Table 1.所示。
| P/N | VCC |
Max. Data Rate |
Fault Voltage for Bus |
IEC 61000-4-2 ESD for Bus (Contact/Air) |
IEC 61000-4-5 Surge for Bus |
Operating Temperature |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AZRS8352P | 4.75-5.25V | 118kbps | ±13V | ±30kV / ±30kV | ±30A (8/20us) | -40~85℃ |
| AZRS5354P | 4.75-5.25V | 8Mbps | ±13V | ±30kV / ±30kV | ±30A (8/20us) | -40~85℃ |
Table 1. 具有系统级静电和雷击防护的RS-485收发器
具有高总线直流误触耐受且高操作温度的RS-485收发器:
另外，在工业环境中，直流电源多为12~48VDC，在设备的新设置、故障维修、调试等作业进行时，皆有可能发生施工人员将配线误接的情况。RS-485的总线A/B如果发生误接直流电且超过其最大误触耐受电压，将会发生通信异常甚至损坏；且如果布线距离很长，可能需要花费相当高的时间成本找出所有损坏的节点。有鉴于此，晶焱科技也推出高总线直流误触耐受(High DC Bus Fault Voltage Protection)的RS-485收发器AZRS7852P以及AZRS9894P，两者的总线A/B直流耐受皆可达到±70V。(两者差异主要在于VCC范围，AZRS7852P支持5V逻辑应用，AZRS9894P可支持3.3~5V宽电压逻辑应用)。除此之外，两者的操作温度皆为-40~125℃，优于一般工业控制产品的标准。主要规格如Table 2.所示。
| P/N | VCC |
Max. Data Rate |
Fault Voltage for Bus |
IEC 61000-4-2 ESD for Bus (Contact/Air) |
Operating Temperature |
|---|---|---|---|---|---|
| AZRS7852P | 4.75-5.25V | 1Mbps | ±70V | ±8kV / ±10kV | -40~125℃ |
| AZRS9894P | 3.15-5.25V | 1Mbps | ±70V | ±8kV / ±10kV | -40~125℃ |
Table 2. 高总线直流误触耐受且高操作温度的RS-485收发器
总结以上说明，在ETC或工业环境中，无论是静电、雷击或直流误触，都有可能造成设备损坏。晶焱科技可提供对应上述应用场景的RS-485收发器，若有相关需求，欢迎您的咨询。
References:
[1] https://www.digitimes.com.tw/TECH/DT/N/SHWNWS.ASP?ID=0000490900_XC38A7WK1UZJ3ALSXML9K
[2] https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/electronic-toll-collection-system-market-224492059.html
[3] http://news.c4it.tw/archives/78615