防雷电路,防浪涌电路设计-KIA MOS管
防雷电路
雷击的影响包括两种：直接雷和感应雷。这些能量如果直接进入到RS485电路中，就会将电路烧毁。因此防雷电路根本目的是将雷电的大部分能量通过防雷电路泄放掉，使得进入RS485电路的能量降低到可以接受的程度。
防雷防浪涌电路组成：气体放电管GDT、去耦电阻和瞬态抑制二极管TVS。
为什么需要三级？这要从气体放电管的特性说起。气体放电管是用于过电压保护的避雷管，放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电瞬时过电流和限制过电压作用。放电管的缺点是触发电压较高，起作用的延迟比较大。因此在放电管起作用之前，还需要额外的保护电路。因此需要后一级的TVS，TVS也是用于过压保护的，而且TVS的反应灵敏，能够将电压钳位到比较低的值。但是大量的电流流过TVS的话，很快就会烧毁TVS，因此TVS前还需要电阻进行限流。
所以在浪涌来到时，整个保护电路的工作过程是：由于分布电容的存在，浪涌电压不是瞬变的，而是逐渐升高的，只是升高的速度非常的快。在这期间，TVS首先起作用，然后当浪涌电压达到气体放电管的触发电压后，气体放电管开始工作，泄放浪涌的能量，但是气体放电管导通后还会有一些残压，如果残压超过了TVS的工作电压时，这些残压再次由TVS泄放到大地上。
pmos防浪涌抑制电路
为了减小输入电压纹波，常常在电源输入端加上大电容来进行滤波。若电路不加任何处理，往往会上电爆炸。因为上电瞬间，电容由于电压不能突变，维持初始值0，这相当于短路，当上电时，输入电压全部加在阻抗很小的线路上，产生浪涌电流。防浪涌抑制电路的作用是抑制上电瞬间输出电容上的大电流。
pmos防浪涌电路原理图：
防浪涌抑制电路的原理是利用场效应管的电流放大特性，控制输入电流从0逐渐增加，缓慢的为输出侧电容充电，直至场效应管完全导通，从而避免由于输出侧电容的瞬间短路特性导致产生的大电流。
工作过程主要分为三个阶段，上电阶段，C1充电阶段，Cin充电阶段。
1.上电阶段
上电瞬间，电容C1短路，PMOS管Q1的SG两端电压为0，Q1不导通，SD两端阻抗无穷大，Cin上无电流。
2.C1充电阶段
输入给C1充电，充电时间常数约为R2*C1。随着C1的充电，Q1的SG两端电压逐渐上升，当达到PMOS管的开启电压Vth后，Q1导通。
3.Cin充电阶段
随着C1两端电压逐渐升高，Q1逐渐导通，管子上流过的电流逐渐增加，从而给Cin进行充电，充电时间常数为Rsd*Cin，Rsd为Q1导通时的等效电阻。
当C1两端的电压，达到R1两端在输入的分压时，充电结束。Cin两端的电压达到输入电压时，充电结束。以上工作工程可由下图表示。Vc1是C1两端的电压。Vcin是Cin两端的电压，lcin是Cin流过的电流。
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