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1、RS-485 总线标准及几种常见的总线标准及几种常见的 RS-485 接口电路介绍接口电路介绍 本文主要简单介绍RS-485总线标准，以及比较几种常见的RS-485电路，并重点介绍美国模拟器公司（ADI）最新量产的具备15 kV ESD 保护功能的完全集成式隔离数据收发器 ADM2582E/ADM2587E，一个集成隔离 DC/DC 电源，适合用于多点传输线路上的高速通信应用的数据收发器。1.引言 随着现代化社会生活的迅速发展，工业自动化的程度越来越高。在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域中，也常常使用简便易用的串行通讯方式作为数据交换的手段。但是，在工业控制等环境中，常会有电气噪声干扰传输线
2、路，使用 RS-232通讯时经常因外界的电气干扰而导致信号传输错误；另外，RS-232 通讯的最大传输距离在不增加缓冲器的情况下只可以达到 15 米。为了解决上述问题，RS-485 标准通常被用作为一种相对经济、具有相当高噪声抑制、相对高的传输速率、传输距离远、宽共模范围的通信平台。RS-485 标准采用平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动总线。因为 RS-485 的远距离、多节点（256 个）以及传输线成本低的特性，是EIA RS-485称为工业应用中数据传输的首选标准。ADI 公司的 ADM2582E/ADM2587E 器件针对均衡的传输线路而设计，符合ANSI/TIA/EIA RS-
3、485-A-98 和 ISO 8482:1987(E)标准。它采用 ADI 公司的iCoupler技术，在单个封装内集成了一个三通道隔离器、一个三态差分线路驱动器、一个差分输入接收机和一个 isoPower DC/DC 转换器。该器件采用 5V 或3.3V 单电源供电，从而实现了完全隔离的 RS-485 解决方案。2RS-485 标准介绍 电子工业协会（EIA）于1983 年制订并发布RS-485标准，并经通讯工业协会（TIA）修订后命名为 TIA/EIA-485-A，习惯地称之为 RS-485 标准。RS-485 标准是为弥补 RS-232 通信距离短、速率低等缺点而产生的。RS-485 标
4、准只规定了平衡发送器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议。RS-485标准数据信号采用差分传输方式（Differential Driver Mode），也称作平衡传输，RS-485 标准的最大传输距离约为 1219 米。通常，RS-485 网络采用平衡双绞线作为传输媒体，平衡双绞线的长度与传输速率成反比。在这里尤为注意并不是所有的 RS-485 收发器都能够支持高达 10Mbps 的通讯速率。如果采用光电隔离方式，则通讯速率一般还会受到光电隔离器件响应速度的限制。3 几种典型的 RS485 电路设计 (1)、传统的 RS485 电路 作为一种常用的通讯接口器件，RS-4
5、85/RS-422 芯片可以在许多半导体公司中找到对应的型号，比如 ADI 公司（器件前缀为 ADM）。大部分工业 RS-485总线的客户应用如下的电路连接方式如图 1 所示，其 485 电路主要由 2 或 3 个快速光耦，RS-485 收发器件以及隔离电源模块组成，优点是连接简单，价格便宜，缺点是用的器件较多，占用的 PCB 面积大，而且光电耦合器的在速度限制、功耗以及 LED 老化上受到限制。图 1 ADM487E 典型应用电路 (2)、带隔离的增强型 RS-485 电路 磁耦隔离 iCoupler 技术，是由 ADI 公司设计开发的一项适合高压环境的隔离电路的专利技术，而非传统的基于光电
6、耦合器所采用的发光二极管（LED）与光敏三极管结合，因采用了高速的 iCOMS 工艺，因此在功耗、体积、集成度、速度等各方面都优于光耦。同时能满足医用设备高电压工业应用、电源以及其它高隔离度环境的严格隔离要求，非常适合在各种工业上的应用，包括数据通信、数据转换器接口、各种总线隔离以及其它多通道隔离应用。ADM2483 是带隔离的增强型 RS-485 收发器，其内部框图如图 2 所示，它包括一个三通道隔离器、一个带三态输出的差分驱动器和一个带三态输入的差分接收器。1/8 单位负载的接收器输入阻抗可允许多达 256 个收发器接入总线，最高传输速率可达 500Kbps。逻辑端兼容 3V/5V 工作电
7、源，总线端 5V 供电。ADM2483 与其它 RS-485 接口芯片相比，集成了磁隔离技术，仅需要一个外部的DC/DC 电源即可。ADM2483 应用电路如图 3 所示，本电路仅供参考，若遇特殊应用，为了设备及系统安全，可以选择相应的其它保护措施，如 TVS 等等。图 2 ADM2483 功能内部框图 图 3 ADM2483BRW 典型应用电路 (3)、完全集成式隔离数据收发器 (a)、功能介绍 ADM2582E/ADM2587E 包含一个集成式隔离 DC/DC 电源，不再需要外部隔离电源模块，是带隔离的增强型 RS-485 收发器，ADM2582E/ADM2587E 是具备15 kV ES
8、D保护功能的完全集成式隔离数据收发器，适合用于多点传输线路上的高速通信应用。它采用 ADI 公司的 isoPowerTM 技术，在单个封装内集成了一个三通道隔离器、一个三态差分线路驱动器、一个差分输入接收机和一个 isoPowerTM DC/DC转换器，其内部框图如图 4 所示，该器件采用 5V 或 3.3V 单电源供电，从而实现了完全隔离的 RS-485 解决方案。ADM2582E/ADM2587E 驱动器带有一个高电平有效使能电路，并且还提供一个高电平接收机有效禁用电路，可使接收机输出进入高阻抗状态。图 4 ADM2582E/ADM2587E 功能内部框图 (b)、ADM2587E 典型应
9、用电路 ADM2582E/ADM2587E 采用 isoPower集成式隔离 DC/DC 技术，是一款隔离的RS-485/RS-422 收发器，可配置成半双工或全双工模式，通信速率分别为数据速率：16 Mbps/500kbps，采用 20 引脚宽体 SOIC 封装，管脚兼容，其额定工作温度范围为工业温度范围(40C to+85C)。ADM2582E/ADM2587E 与其它 RS-485 接口芯片相比，集成了磁隔离技术和 DC/DC电源，是一个真正意义上的单芯片 RS-485 集成芯片，大大的减少了 PCB 板面积。ADM2582E/ADM2587E 应用电路如图 5 所示，本电路仅供参考，若
10、遇特殊应用，为了设备及系统安全，可以选择相应的其它保护措施，如 TVS 等等。图 5 ADM2582E/ADM2587E 典型应用电路 (c)、ADM2582E/ADM2587E 引脚名称功能描述 (d)、ADM2582E/ADM2587E 使用说明 发送真值表 接收真值表 4.其他特性 ADM2582E/ADM2587E 具备过热关断特性，能够防止输出短路，可防止温度过高时芯片因电源的过度损耗而毁坏。当芯片工作温度高于 150时，ADM2582E/ADM2587E 独有的热关断电路会关断驱动器输出；而当温度回到 140时，ADM2582E/ADM2587E 会自动使能驱动器输出。ADM2582E/ADM2587E 最多可允许 256 个收发节点接入总线,隔离电压为 2500V，输入/输出引脚上提供15 kV ESD 保护功能，真正防故障装置的接收输入端，以及大于 25 kV/s 高共模瞬态抑制能力。ADM2582E/ADM2587E 集成了 isoPower 技术，该技术采用高频开关元件通过其变压器传输电力。在 PCB 布局时必须特别注意满足辐射标准。欲了解电路板布局的注意事项，可以参考应用笔记 AN-0971，在此不做更详细介绍。