原创 ADM2587E在隔离RS485/422系统中的应用

 2012-8-6 10:10  2630 18 18 分类: 消费电子

　　摘要：目前RS485/422的隔离方式主要是采用光电隔离的方案，但该方案存在体积大、电路分离元件多、电路复杂、系统不稳定等缺点。ADI推出的单芯片RS485/422磁隔离方案ADM2587E，则很好的解决了这个问题，实验结果证明，ADM2587E不仅可以提高RS485/422通讯的可靠性，而且电路也十分简单。

　　关键词：RS485/422隔离、ADM2587E、磁隔离

　　引言：RS485/422作为一种多节点、易组网的通讯接口，被广泛应用于仪器仪表、安防、交通、工业设备等领域中。RS485/422采用平衡发送与差分接收的模式，从而提高了整个网络的搞干扰性，最多可接256个节点、最远可支持1219m的通信距离。速率最高可达10Mbps，当然通信距离与速率是成反比的，只有在100Kbps以下且使用专用的RS485/422通讯线缆才可以达到最远传输距离。由于RS485/422的实际应用现场环境都比较复杂，再加上操作人员接线方式或使用传输线缆的不正确，往往导致RS485/422在实际使用过程中都会存在比较大的干扰，所以我们一般需要采用隔离的方式，来抑制干扰。

　　1、 Icoupler磁隔离技术简介

　　icoupler磁隔离技术是ADI推出的一项专利数字隔离技术。采用芯片级尺寸脉冲变压器耦合原理，这是与光耦合器中采用的发光二极管(LED)和光电二极管对比的不同之处。与传统的光电隔离器件相比，icoupler磁隔离器件消除了与光耦合器相关的不确定的电流传送比率、非线性传送特性以及随时间漂移和随温度漂移问题；功耗降低了90％；并且无需外部驱动器或分立器件，尤其是在体积与集成度方面更具有光电隔离无法比拟的优势。

　　采用icoupler磁隔离专利技术设计的ADUM系列数字隔离器，不仅使用了芯片级制造工艺直接在芯片上制造icoupler变压器，而且还在芯片输入/输出集成了施密特触发器、译/解码电路。如右图所示，当数据输入icoupler器件后，会先经过一个施密特触发器滤波整形，然后经译码电路将信号变成脉冲信号，经过脉冲变压器耦合之后，再进入解码电路还原波形，最后再经过一个施密特触发器滤波整形，输出完美的方波。除此之外，icoupler数字隔离器还集成了校正与看门狗电路，保证器件可以工作在低速率与直流信号的状态下。

　　2、 ADM2587E简介

　　ADM2587E是ADI推出的一款集成了icoupler数字隔离器的隔离型RS485/422收发器，同时还集成了isopower技术的DC-DC隔离电源，无需任何外围电路就可单独实现RS485/422的隔离通讯。器件采用标准的SOW-20表贴封装，通讯速率为500Kbps，(ADM2582E可达16MBPS)；2500V隔离电压；内部的DC-DC兼容3.3V和5V供电，输出为3.3V；-40℃--+85℃.ADM2587E的主要性能参数如下：

　　采用ADI专利的磁隔离技术，2500V隔离电压；
　　隔离型的RS485收发器，兼容RS485/422；
　　集成DC-DC隔离电源，无需外加DC-DC电源；
　　输入/输出引脚提供±15 kV ESD保护；
　　支持3.3V或5V供电；
　　总线节点数可达256个；
　　接收器具有开路、短路、故障保护功能；
　　无需外接电路（总线上下拉电阻）；
　　具有热关断保护功能；
　　具有25KV/微秒的瞬态抗共模干扰能力；

　　3、 ADM2587E的其它功能特色

　　接收器具有开路、短路及故障保护功能；无需总线偏置电阻

　　接收器具有开路、短路、故障保护功能，当总线输入端为开路或者短路时，确保输出为高电平。在线路空闲状态下，总线上没有驱动器被使能时，接收器上的终端电阻上的电压衰减到0V，对于传统的RS485收发器来讲，接收器的输入阈值在±200MV之间，这就需要在A B线上外接偏置电阻，以确保接收器为已知状态。而ADM2587E的RS485接收器的输入阈值则在-30MV至-200MV之间，因此ADM2587E的AB线上不需要偏置电阻，当总线开路、短路或故障时导致接收器终端电阻为0V时，接收器的输出确保为高电平。

　　具有热关断保护功能

　　ADM2587E内部具有热关断保护电路，在故障条件下防止器件功耗过大。将发送器的输出短路至一个低阻抗源会导致很大的驱动器电流，热传感器电路检测此状态下芯片的温度并关闭驱动器输出。该电路作用于芯片温度达150℃时关闭驱动器，当芯片温度冷却到140℃时，驱动器会被重新使能。

　　电路设计简单方便

　　ADM2587E电路使用非常简单，与普通的RS485收发器定义相同。只需要注意将VISOout 与VISOin在外部连接起来，并且由于内部的DC-DC属于高频器件，所以输入输出电源旁，必须要加旁路电容，一般推荐值为在每路输入输出电源旁加0.1UF与10UF的电容。

　4、 ADM2587E引脚定义说明

引脚	名称	功能描述
1、3、9、10	GND1	逻辑侧地（与微控制器的地连接）。
2、8	VDD	电源输入（兼容3.3V或5V），要求与GND1之间接两颗去耦电容。推荐容值为0.1μF和10μF。
4	RXD	接收器数据输出。当(A-B)>-0.03V且RE为0或悬空时，输出高。当(A-B)<-0.2V且RE为0或悬空时，输出低。当RE为高时，输出为高阻状态
5	RE	接收器使能输入。低电平有效。输入低电平时接收器工作，输入高电平时接收器禁止。
6	DE	驱动器使能输入。高电平有效。输入高电平时驱动器工作，输入低电平时驱动器禁止。
7	TXD	驱动器输入。需要驱动器发送的数据从该引脚输入。
11、14、16、20	GND2	总线侧地。
12	VISOOUT	隔离电源输出。该引脚必须连接到外部的VISOIN。要求与GND2之间接两颗去耦电容。推荐容值为0.1μF和10μF。
13	Y	驱动器同相输出，半双工时13脚与18脚短接。
15	Z	驱动器反相输出，半双工时15脚与17脚短接。
17	B	接收器反相输入，半双工时17脚与15脚短接。
18	A	接收器同相输入，半双工时18脚与13脚短接。
19	VISO IN	隔离电源输入。该引脚必须连接到外部的VISOOUT。要求与GND2之间接两颗去耦电容。推荐容值为0.1μF和10μF。