RS-422/485串行總線隔離技術及應用解決方案

　　1 RS422/485串行總線技術標準簡介

　　RS-422、RS-485的數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為A,另一線定義為B,通常情況下，發(fā)送驅(qū)動器A、B之間的正電平在+2~+6 V,是一個邏輯狀態(tài)，負電平在-2~-6 V,是另一個邏輯狀態(tài)。C為信號地，在RS-485中多一個“使能”端，用于控制收發(fā)的方向，而在RS-422中是可選的。如圖1.

　　但是RS-422跟RS-485是有所差別的，具體參見表1.

　　在使用24 AWG雙絞線時，傳輸距離與數(shù)據(jù)速率的關系如圖2,可見速率越高傳輸距離就越短。而當總線上串擾增加時，則傳輸距離更短。

　　2 隔離技術

　　在某些工業(yè)控制領域，由于現(xiàn)場情況十分復雜，各個節(jié)點之間存在很高的共模電壓，或者在數(shù)據(jù)線纜邊上存在高壓線或高頻線，或者醫(yī)療儀器設備需要絕對的人體安全考慮，或者各個節(jié)點之間的地之間的壓差過大等，雖然RS-422/485接口采用的是差分傳輸方式，具有相當?shù)目构材８蓴_能力，但如果共模電壓超過RS-422/485接收器的極限接收電壓，即大于+12 V或小于-7 V時，接收端芯片就無法正常工作了，嚴重時甚至會燒毀芯片和儀器設備。

　　解決此類問題的方法是首先通過DC-DC將系統(tǒng)電源和RS-422收發(fā)器的電源隔離；然后將輸入信號跟系統(tǒng)信號隔離，徹底消除共模電壓的影響。實現(xiàn)此方案的途徑主要有：光耦隔離，磁隔離，光耦結(jié)合變壓器隔離等。各種隔離方法的比較見表2.

　　3 實際解決方案

　　光耦隔離及光耦結(jié)合變壓器的隔離方法是已經(jīng)應用多年的方法，在眾多的文章中已經(jīng)有過介紹，下面本文就專門介紹采用磁隔離方法的AD公司的ADM2582/2587芯片。

　　ADM2582E/ADM2587E是具備±15 kV ESD保護功能的完全集成式隔離數(shù)據(jù)收發(fā)器，適合用于多點傳輸線路上的高速通信應用。具備過熱關斷特性，能夠防止輸出短路，可防止溫度過高時芯片因電源的過度損耗而毀壞。它采用ADI公司的isoPowerTM技術，在單個封裝內(nèi)集成了一個三通道隔離器、一個三態(tài)差分線路驅(qū)動器、一個差分輸入接收機和一個isoPowerTM DC/DC轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部框圖及實際電路如圖3所示，該器件采用5 V或3.3 V單電源供電，從而實現(xiàn)了完全隔離的RS-485解決方案。如欲了解更為詳細的內(nèi)容可參考本文的參考文獻。

　　4 結(jié)語

　　文中使用ADM2587進行隔離的方法已成功應用于某項目設備中，取得了良好的效果。從前面也可以看出該串行數(shù)據(jù)速率通過電纜傳輸?shù)纳舷拊?0Mbit/s,而在目前光進銅退的時代，通過光纜傳輸及提高差分端差分電壓的方法可以將速率提高到20Mbit/s,傳輸距離增加到數(shù)百KM甚至更遠。以適應將來更高速率數(shù)據(jù)容量及更遠距離的應用。