零延時隔離技術(shù)的RS485總線節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

　　2 ADuM2483簡介

　　ADuM2483采用的iCoupler技術(shù)是基于芯片尺寸的變壓器，而不是基于光電耦合器所采用的LED與光電二極管的組合。這種技術(shù)由于取消了光電耦合器中的光電轉(zhuǎn)換過程，并且采用iCoupler變壓器專利技術(shù)集成變壓器驅(qū)動和接收電路，從而實(shí)現(xiàn)了光電隔離器無法比擬的性能優(yōu)勢。由于使用晶片級制造工藝直接在芯片上制造iCoupler變壓器，所以iCoupler通道比光電耦合器更為有效地實(shí)現(xiàn)通道之間的集成，也更容易地實(shí)現(xiàn)其他半導(dǎo)體功能。

　　iCoupler數(shù)字隔離器無需驅(qū)動LED的外部電路，功耗僅為光電耦合器的1／10～1／50。這種新的基于電磁的隔離方法，在抗高溫影響方面遠(yuǎn)優(yōu)于光電耦合器。iCoupler數(shù)字隔離器在125℃高溫環(huán)境下性能和可靠性并不下降，因此可以采用低成本、小體積的SOIC封裝。另外，iCoupler數(shù)字隔離器的隔離通道具有比光電耦合器更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、時序精度和瞬態(tài)共模抑制能力，因此非常適合于各種工業(yè)上的應(yīng)用（包括數(shù)據(jù)通道、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，以及其他多通道隔離應(yīng)用）。

　　ADuM2483包括1個3通道隔離器、1個帶三態(tài)輸出的差分驅(qū)動器和1個帶三態(tài)輸入的差分接收器。其1／8單位負(fù)載的接收器輸入阻抗允許多達(dá)256個收發(fā)器接入總線，最高傳輸速率可達(dá)500 kbps；邏輯端兼容3 V／5 V工作電源，總線端5 V供電。

　　ADuM2483采用限擺率驅(qū)動器，較低擺率降低了不恰當(dāng)?shù)慕K端匹配和接頭產(chǎn)生的誤碼。其接收輸入具有真正的失效保護(hù)功能，當(dāng)接收器輸入為開路、短路、或空閑時，真正的失效保護(hù)可使接收器的輸出邏輯變高。在上電過程中或接入一個已上電的底板時，其熱插拔回路可消除由于對使能和差分接收器輸入端的擾動而導(dǎo)致的錯誤數(shù)據(jù)。ADuM2483的驅(qū)動器具有短路電流限制，并可以通過熱關(guān)斷保護(hù)電路將驅(qū)動器輸出置為高阻狀態(tài)，防止過度的功率損耗。芯片封裝采用易于使用的SOW16封裝，工業(yè)級溫度范圍內(nèi)無需任何分立元件就可實(shí)現(xiàn)RS485功能。其主要特點(diǎn)如下：

　　◆傳輸速率高，最高可達(dá)500 kbps；

　　◆帶載能力強(qiáng)，總線上最多可以掛接256個節(jié)點(diǎn)；

　　◆具有±2 kV的ESD保護(hù)功能和熱關(guān)斷保護(hù)功能；

　　◆工業(yè)級溫度范圍為－40～+85℃；

　　◆瞬態(tài)高共模抑制能力，真正防故障裝置的接收輸入端；

　　◆低功耗，最大2．5 mA的工作電流；

　　◆體積更小，集成度高，大大減小了印制電路板的面積。

3 RS485總線節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

　　ADuM2483所隔離的兩端有各自的電源和參考地。其中，邏輯端電壓為2．7～5．5 V，可以實(shí)現(xiàn)低電壓供電，從而進(jìn)一步降低系統(tǒng)功耗；總線端5 V供電，本文設(shè)計(jì)的接口電路的邏輯端電壓采用5 V供電。電源和參考地之間需接入0．1μF龜容，以濾除高頻干擾。需要注意的是：圖中，GND1與GND2是2個不同的參考地，否則將達(dá)不到隔離的效果。

　　ADuM2483獨(dú)具的PV（Power－Valid）電源監(jiān)控功能，可根據(jù)供電電源的穩(wěn)定情況而開斷芯片工作。為了避免GND1緩慢上電／掉電 （》100 μs／V）引起的A、B輸出抖動情況，ADuM2483設(shè)計(jì)了PV引腳。當(dāng)電平低于2．0 V時，此引腳為低，芯片不工作；高于2．3 V時，此引腳為高，芯片正常工作。D1與D2用來防止總線上的瞬變干擾。RS485總線接口電路如圖2所示。

　　采用金升陽公司的B0505S隔離模塊實(shí)現(xiàn)收發(fā)器兩端電源與地完全隔離。其隔離電路如圖3所示。