原创 ADM2483在RS485通信中的应用

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关键词：ADM2483  ADUM5241  ADUM1311 ADUM5401

引言：

在工业控制及测量领域较为常用的网络之一就是物理层采用RS-485通信接口所组成的工控设备网络。这种通信接口可以十分方便地将许多设备组成一个控制网络。从目前解决单片机之间中长距离通信的诸多方案分析来看，RS-485总线通信模式由于具有结构简单、价格低廉、通信距离和数据传输速率适当等特点而被广泛应用于仪器仪表、智能化传感器集散控制、楼宇控制、监控报警等领域。由于RS485的典型应用是连接总线上的各节点传感器，并且一般用于中长距离的通信，所以在总线与各节点之间进行电路隔离是十分必要的。隔离不仅可以保证控制器件不受总线上高压的危害，还可以消除RS485网络中的接地回路，从而有效消除总线传输信号的误码率。

一、传统的信号隔离

传统的RS485总线隔离方法使用的是光耦合隔离技术,使用光耦来隔离和保护检测电路,以及在高压和低压之间提供一个安全接口.目前一般使用的6N137为光电隔离器件，以东芝的6N137为例：工作电压5V，最高速率为10Mbps,工作温度为0~70℃。隔离电压为2500V（有效值），并且是DIP-8型封装，每个芯片仅提供一个通道，这些性能已经限制了6N137在更高的环境中使用，另光电耦合器件还需大量的分立无件来支持其工作，自身也存在LED老化等缺点。传统的光电隔离RS485电路如图1所示：

图1   光电隔离RS485电路

在图1中我们可以看出三个单通道的光电隔离器件，要另需大量的电阻、二/三极管来配合其完成RS485的信号隔离，除了光电隔离器件本身的缺点之外，由于大量的分立元件存在使得整个系统的稳定性降低，且通道间的匹配程度也不高。

二、ADM2483

ADM2483是ADI推出的一款隔离型的RS485收发器，内部集成了ADI专利的icoupler磁耦隔离技术和RS485收发器。

iCoupler技术是ADI的一项专利隔离技术，它是基于芯片尺寸的变压器，而不是基于光电耦合器所采用的LED与光电二极管的组合。iCoupler技术由于取消了光电耦合器中的光电转换过程，并且采用了iCoupler变压器专利技术集成变压器驱动和接收电路，从而实现了光电隔离器无法比拟的性能优势。由于使用晶片级制造工艺直接在芯片上制造iCouple变压器，所以iCoupler通道比光电耦合器有效地实现通道之间的集成以及比较容易地实现其它半导体功能。

由于没有光电耦合器中影响效率的光电转换环节，所以iCoupler数字隔离器不需要驱动LED的外部电路，其功耗仅为光电耦合器的1/10到1/50。这种新的基于电磁的隔离方法，在抗高温影响方面远优于光耦合器，iCoupler数字隔离器在125℃高温环境下性能和可靠性并不下降，因此可以采用低成本，小体积的SOIC封装，这样不但降低了成本还减小了芯片的体积。另外，iCoupler数字隔离器的隔离通道具有比光电耦合器更高的数据传输速率、时序精度和瞬态共模抑制能力。其额定隔离电压是高隔离度光电耦合器的2倍，并且数据传输速率和时序精度是其10倍。此外，与光电耦合器不同的是，多通道iCoupler数字隔离器能在同一芯片内提供正向和反向通信通道，这样就可以使得信号的传输方向更加灵活，简化了芯片间的硬件连接线路。

ADM2483的典型应用电路如图2所示：

从图中我们可以看出由大量的光电隔离器件、外围分立器件与RS485收发器件组成的电路，仅用一颗ADM2483就可以完全实现，图中的RXD、TXD、RD可直接接前端控制器MCU。另ADM2483的VDD1侧支持3.3V/5V供电，VDD2端支持5V供电，还具有电平转换功能。其RS485收发器可扩展256个节点。

二、ADUM5241

除此之外我们还可以选用iCoupler 磁耦隔离器件与传统RS485组合的方案。

ADI的icoupler数字隔离器件中还有一个系列是内部集成了ADI专利isopower的数字隔离器，该系列产品率先将DC/DC隔离电源集成到了芯片内部，其可单端供电，VISO可以作为一个DC/DC的输出使用，其输出功率为50mW。

ADUM5241不仅在内部集成了一个DC/DC隔离电源，还集成了一个双通道的icoupler数字隔离器。与其它相关的数字隔离器配合或单独使用均可实现RS485的前端隔离，真正实现了单芯片中的完整隔离解决方案。

结语

    目前，ADM2483应用于隔离的RS485网络是方案，在电力、煤炭安全、工业仪表中已有大量应用案例。