ISO14xx：高性能隔離式 RS - 485/RS - 422 收發(fā)器的卓越之選

在工業(yè)通信領(lǐng)域，RS - 485/RS - 422 接口憑借其長距離通信和多節(jié)點(diǎn)連接能力，成為了眾多應(yīng)用的首選。然而，在惡劣的工業(yè)環(huán)境中，如何確保通信的穩(wěn)定性和可靠性，一直是工程師們面臨的挑戰(zhàn)。今天，我們就來深入探討一款性能優(yōu)異的 5kVRMS 隔離式 RS - 485/RS - 422 收發(fā)器——ISO14xx。

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一、特性亮點(diǎn)，鑄就卓越性能

標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)與應(yīng)用適配

ISO14xx 符合 TIA/EIA - 485 - A 標(biāo)準(zhǔn)，在 5V 總線側(cè)電源下也能滿足 PROFIBUS 應(yīng)用要求，這使得它能夠廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)通信場景。無論是電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、光伏逆變器，還是工廠自動化與控制、電機(jī)驅(qū)動器等領(lǐng)域，ISO14xx 都能游刃有余地發(fā)揮作用。

強(qiáng)大的總線 I/O 保護(hù)

在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，靜電放電（ESD）和電氣快速瞬變（EFT）等干擾無處不在。ISO14xx 具備出色的總線 I/O 保護(hù)能力，能夠承受 ±30kV HBM、±16kV IEC 61000 - 4 - 2 接觸放電以及 ±4kV IEC 61000 - 4 - 4 電氣快速瞬變，為設(shè)備提供了可靠的防護(hù)。

低 EMI 與高速數(shù)據(jù)傳輸

在數(shù)據(jù)傳輸方面，ISO14xx 表現(xiàn)同樣出色。它支持 500kbps、12Mbps 和 50Mbps 數(shù)據(jù)速率，同時具備低電磁干擾（EMI）特性，能夠在高速傳輸?shù)耐瑫r，有效減少對周圍設(shè)備的干擾。此外，其 1.71V 至 5.5V 邏輯側(cè)電源（$V{CC1}$）和 3V 至 5.5V 總線側(cè)電源（$V{CC2}$），為不同的應(yīng)用場景提供了靈活的電源選擇。

失效防護(hù)與多節(jié)點(diǎn)連接

ISO14xx 的接收器在總線開路、短路和空閑時具有失效防護(hù)功能，確保在各種異常情況下，接收器輸出不會出現(xiàn)不確定狀態(tài)。而且，它具有 1/8 單位負(fù)載，多達(dá) 256 個總線節(jié)點(diǎn)的連接能力，大大提高了總線的負(fù)載能力。

高共模瞬態(tài)抗擾度與寬溫度范圍

高達(dá) 100kV/μs（典型值）的高共模瞬態(tài)抗擾度，使得 ISO14xx 能夠在存在較大共模電壓差的環(huán)境中穩(wěn)定工作。同時，其 - 40°C 至 125°C 的工作溫度范圍，也適應(yīng)了各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。

安全認(rèn)證保障

ISO14xx 通過了多項(xiàng)安全相關(guān)認(rèn)證，如符合 DIN VDE V 0884 - 11:2017 - 01 標(biāo)準(zhǔn)的 7071VPK VIOTM 和 1500VPK VIORM（增強(qiáng)型和基礎(chǔ)型選項(xiàng)），符合 UL 1577 標(biāo)準(zhǔn)且長達(dá) 1 分鐘的 5000V$_{RMS}$ 隔離，以及 IEC 60950 - 1、IEC 62368 - 1、IEC 60601 - 1 和 IEC 61010 - 1 認(rèn)證等，為設(shè)備的安全運(yùn)行提供了有力保障。

二、器件比較，滿足多樣需求

ISO14xx 系列包含了多種不同型號的器件，如 ISO141x、ISO143x 和 ISO145x，它們分別支持高達(dá) 500kbps、12Mbps 和 50Mbps 的信號傳輸速率，工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行選擇。同時，還有增強(qiáng)型和基礎(chǔ)型隔離選項(xiàng)可供選擇，以滿足不同的安全等級要求。

三、引腳配置，清晰明了

全雙工器件引腳功能

對于全雙工器件，ISO14xx 的引腳配置清晰合理。以 DW 封裝 16 引腳 SOIC 全雙工器件為例，每個引腳都有明確的類型和功能說明。例如，A 引腳（編號 14）為總線側(cè)接收器非反相輸入，B 引腳（編號 13）為總線側(cè)接收器反相輸入，D 引腳（編號 6）為驅(qū)動器輸入等。這些引腳的合理配置，確保了器件能夠?qū)崿F(xiàn)高效的信號傳輸和控制。

半雙工器件引腳功能

半雙工器件的引腳配置也有其特點(diǎn)。與全雙工器件類似，每個引腳都有特定的功能，以實(shí)現(xiàn)信號的接收和發(fā)送。例如，A 引腳（編號 12）和 B 引腳（編號 13）為總線側(cè)收發(fā)器非反相輸入或輸出（VO），D 引腳（編號 6）為驅(qū)動器輸入等。

四、規(guī)格參數(shù)，精準(zhǔn)把握

絕對最大額定值與 ESD 等級

在使用 ISO14xx 時，了解其絕對最大額定值和 ESD 等級非常重要。絕對最大額定值規(guī)定了器件在正常工作時所能承受的最大電壓、電流和溫度等參數(shù)，超出這些范圍可能會對器件造成永久損壞。而 ESD 等級則反映了器件對靜電放電的耐受能力，ISO14xx 在這方面表現(xiàn)出色，能夠承受較高的 ESD 電壓。

建議運(yùn)行條件與熱性能信息

為了確保器件的穩(wěn)定運(yùn)行，建議工程師按照建議運(yùn)行條件進(jìn)行設(shè)計。這些條件包括電源電壓、輸入輸出電壓、數(shù)據(jù)速率等。同時，熱性能信息也為散熱設(shè)計提供了參考，例如結(jié)至環(huán)境熱阻、結(jié)至外殼熱阻等參數(shù)，有助于工程師合理設(shè)計散熱方案，保證器件在合適的溫度范圍內(nèi)工作。

絕緣規(guī)格與安全相關(guān)認(rèn)證

ISO14xx 的絕緣規(guī)格和安全相關(guān)認(rèn)證是其重要的特性之一。絕緣規(guī)格規(guī)定了器件的絕緣性能，如最大重復(fù)峰值隔離電壓、最大工作隔離電壓等。而安全相關(guān)認(rèn)證則證明了器件符合相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)，為設(shè)備的安全運(yùn)行提供了保障。

五、詳細(xì)說明，深入了解

功能方框圖與特性說明

ISO14xx 的功能方框圖清晰地展示了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和信號流程，有助于工程師理解器件的工作原理。同時，特性說明部分詳細(xì)介紹了器件的各項(xiàng)特性，如電磁兼容性（EMC）注意事項(xiàng)、失效防護(hù)接收器、熱關(guān)斷和上電和斷電無干擾等功能。

器件功能模式

器件功能模式包括驅(qū)動器功能模式和接收器功能模式。通過這些模式的介紹，工程師可以了解如何控制驅(qū)動器和接收器的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。

六、應(yīng)用與實(shí)施，實(shí)戰(zhàn)指南

應(yīng)用信息

ISO14xx 旨在實(shí)現(xiàn)多點(diǎn) RS - 485 網(wǎng)絡(luò)上的雙向數(shù)據(jù)傳輸。在設(shè)計 RS - 485 網(wǎng)絡(luò)時，每個節(jié)點(diǎn)需要一個 ISO14xx 器件和一個隔離式電源。同時，電纜兩端需要用端接電阻進(jìn)行端接，以消除線路反射。全雙工實(shí)現(xiàn)需要兩個信號對（四根電線），而半雙工實(shí)現(xiàn)則可以降低電纜要求。

典型應(yīng)用

典型應(yīng)用部分給出了 ISO1410 器件的應(yīng)用電路示例。在設(shè)計應(yīng)用電路時，ISO14xx 只需外部旁路電容器即可工作，相比需要多個外部元件的光耦合器解決方案，更加簡單方便。同時，工程師還需要考慮數(shù)據(jù)速率、電纜長度、分支線長度和總線負(fù)載等因素，以確保系統(tǒng)的性能。

七、電源與布局，關(guān)鍵要點(diǎn)

電源相關(guān)建議

為了確保器件在所有數(shù)據(jù)速率和電源電壓條件下可靠運(yùn)行，建議在邏輯和收發(fā)器電源引腳（$V{CC1}$ 和 $V{CC2}$）處放置 0.1μF 旁路電容器，并盡量靠近電源引腳。此外，$V_{CC2}$ 上的 10μF 大容量電容器可以在發(fā)送模式下的總線轉(zhuǎn)換期間提高收發(fā)器的性能。

布局指南

在 PCB 布局方面，至少需要四層才能實(shí)現(xiàn)低 EMI PCB 設(shè)計。層堆疊應(yīng)按照高速信號層、接地平面、電源平面和低頻信號層的順序進(jìn)行。在頂層布置高速走線，避免使用過孔，以減少電感。同時，將 $V{CC2}$ 旁路電容器放置在頂層并盡可能靠近器件引腳，不使用過孔完成與 $V{CC2}$ 和 GND2 引腳的連接。

八、總結(jié)與展望

ISO14xx 作為一款高性能的隔離式 RS - 485/RS - 422 收發(fā)器，憑借其卓越的特性、豐富的功能和可靠的性能，為工業(yè)通信領(lǐng)域提供了一個優(yōu)秀的解決方案。無論是在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，還是對通信穩(wěn)定性和可靠性要求較高的應(yīng)用場景，ISO14xx 都能展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢。

作為電子工程師，我們在設(shè)計過程中需要充分了解器件的特性和規(guī)格，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行合理的設(shè)計和布局。同時，我們也期待 ISO14xx 在未來能夠不斷創(chuàng)新和發(fā)展，為工業(yè)通信帶來更多的可能性。

希望通過本文的介紹，能夠幫助各位工程師更好地了解和應(yīng)用 ISO14xx 器件，在實(shí)際項(xiàng)目中取得更好的成果。如果你在使用過程中遇到任何問題，歡迎在評論區(qū)留言交流。