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，可靠的數(shù)據(jù)傳輸是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。RS-485/RS-422 作為常用的通信接口，在長距離、多節(jié)點(diǎn)通信中發(fā)揮著重要作用。而 ISO14xx 系列 5kVRMS 隔離式 RS-485/RS-422 收發(fā)器，憑借其出色的性能和豐富的特性，成為了工程師們在惡劣工業(yè)環(huán)境中的理想選擇。

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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)，確保了與現(xiàn)有 RS-485 系統(tǒng)的兼容性。同時(shí)，在 5V 總線側(cè)電源下，它能滿足 PROFIBUS 應(yīng)用要求，為工業(yè)自動(dòng)化中的 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)提供了可靠的通信解決方案。

強(qiáng)大的總線保護(hù)

總線 I/O 保護(hù)是該收發(fā)器的一大亮點(diǎn)。它能承受 ±30kV HBM 和 ±16kV IEC 61000 - 4 - 2 接觸放電，以及 ±4kV IEC 61000 - 4 - 4 電氣快速瞬變，有效抵御靜電和瞬態(tài)干擾，保障了總線通信的穩(wěn)定性。

低 EMI 與高速數(shù)據(jù)傳輸

在數(shù)據(jù)傳輸方面，ISO14xx 具有低 EMI 特性，支持 500kbps、12Mbps 和 50Mbps 數(shù)據(jù)速率，能滿足不同應(yīng)用場景對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度的需求。其 1.71V 至 5.5V 邏輯側(cè)電源 $(V{CC 1})$ 和 3V 至 5.5V 總線側(cè)電源 $(V{CC 2})$ ，提供了更靈活的電源選擇，可與多種低壓 FPGA 和 ASIC 連接。

失效防護(hù)與高共?？箶_度

接收器在總線開路、短路和空閑時(shí)具有失效防護(hù)功能，確保了在異常情況下接收器輸出的確定性。此外，1/8 單位負(fù)載設(shè)計(jì)使得多達(dá) 256 個(gè)總線節(jié)點(diǎn)可以連接到總線上，大大擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。其 100kV/μs（典型值）的高共模瞬態(tài)抗擾度，能有效抵抗共模干擾，保證數(shù)據(jù)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的準(zhǔn)確傳輸。

寬溫工作與安全認(rèn)證

工作溫度范圍為 -40°C 至 125°C，使 ISO14xx 能適應(yīng)各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。同時(shí)，它還具備多項(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，以及符合 UL 1577 標(biāo)準(zhǔn)且長達(dá) 1 分鐘的 $5000 ~V_{RMS}$ 隔離，還有 IEC 60950 - 1、IEC 62368 - 1、IEC 60601 - 1 和 IEC 61010 - 1 認(rèn)證等，為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了有力保障。

廣泛應(yīng)用，滿足多樣需求

ISO14xx 的應(yīng)用場景十分廣泛，涵蓋了電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、光伏逆變器、工廠自動(dòng)化與控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及 HVAC 系統(tǒng)和樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，它能有效隔離通信節(jié)點(diǎn)之間的接地回路，允許在存在較大接地電勢差的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。

詳細(xì)解析，深入了解器件

引腳配置與功能

ISO14xx 系列有全雙工和半雙工兩種工作模式，其引腳配置和功能也有所不同。全雙工器件的引腳包括總線側(cè)接收器輸入、驅(qū)動(dòng)器輸入、使能引腳以及電源和接地引腳等；半雙工器件則在引腳功能上進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)收發(fā)功能的切換。通過合理連接這些引腳，工程師可以根據(jù)具體應(yīng)用需求實(shí)現(xiàn)不同的通信模式。

規(guī)格參數(shù)，保障性能

在規(guī)格方面，ISO14xx 規(guī)定了絕對(duì)最大額定值、ESD 等級(jí)、建議運(yùn)行條件、熱性能信息、功率等級(jí)、絕緣規(guī)格等參數(shù)。這些參數(shù)為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考依據(jù)，確保器件在安全可靠的范圍內(nèi)運(yùn)行。例如，絕對(duì)最大額定值規(guī)定了電源電壓、邏輯電壓電平、輸出電流等參數(shù)的上下限，超出這些范圍可能會(huì)對(duì)器件造成永久損壞。

電氣特性與開關(guān)特性

電氣特性部分詳細(xì)描述了驅(qū)動(dòng)器和接收器的各項(xiàng)性能指標(biāo)，如差分輸出電壓幅度、共模輸出電壓、輸入電流、共模瞬態(tài)抗擾度等。開關(guān)特性則涉及到差分輸出上升時(shí)間和下降時(shí)間、傳播延遲、脈寬失真等參數(shù)，這些特性直接影響到數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群蜏?zhǔn)確性。工程師在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，合理選擇器件的工作參數(shù)，以確保系統(tǒng)的性能優(yōu)化。

功能特性說明

ISO14xx 還具備一些獨(dú)特的功能特性，如電磁兼容性（EMC）保護(hù)、失效防護(hù)接收器、熱關(guān)斷和上電/斷電無干擾等。在 EMC 方面，器件包含專用電路，能根據(jù) IEC61000 - 4 - 2 標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)收發(fā)器免受 ±16kV ESD 影響，根據(jù) IEC 61000 - 4 - 4 標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)免受 ±4kV EFT 的影響。失效防護(hù)接收器能在總線開路、短路或空閑時(shí)，輸出確定的邏輯高電平，避免輸出不確定的情況。熱關(guān)斷功能則在芯片溫度過高時(shí)自動(dòng)禁用器件，防止損壞。而上電/斷電無干擾特性確保了在節(jié)點(diǎn)加入或退出網(wǎng)絡(luò)時(shí)，總線上的通信不受影響。

應(yīng)用實(shí)施，助力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

應(yīng)用信息與典型應(yīng)用

ISO14xx 器件旨在實(shí)現(xiàn)多點(diǎn) RS - 485 網(wǎng)絡(luò)上的雙向數(shù)據(jù)傳輸。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，每個(gè) RS - 485 節(jié)點(diǎn)需要一個(gè) ISO14xx 器件和一個(gè)隔離式電源。RS - 485 總線采用并行端接方式，電纜兩端用端接電阻 $R_{T}$ 端接，以消除線路反射。全雙工實(shí)現(xiàn)需要兩個(gè)信號(hào)對(duì)，允許節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；半雙工實(shí)現(xiàn)則通過驅(qū)動(dòng)器和接收器使能引腳，在任何給定時(shí)刻將節(jié)點(diǎn)配置為發(fā)送或接收模式，降低了電纜要求。

設(shè)計(jì)要求與過程

與傳統(tǒng)的光耦合器解決方案相比，ISO14xx 器件只需外部旁路電容器即可工作，簡化了設(shè)計(jì)過程。在設(shè)計(jì) RS - 485 網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要考慮數(shù)據(jù)速率和總線長度、分支線長度以及總線負(fù)載等因素。數(shù)據(jù)速率和總線長度之間存在反比關(guān)系，較低的數(shù)據(jù)速率允許更長的電纜長度。分支線應(yīng)盡可能短，以減少反射的影響。ISO14xx 器件具有 1/8 UL 阻抗收發(fā)器，最多可將 256 個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到總線，大大增加了總線的負(fù)載能力。

電源與布局建議

為確保器件在所有數(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 $(V{CC 1}$ 和 $V{CC 2})$ 處放置 0.1μF 旁路電容器，并盡量靠近電源引腳。$V_{CC 2}$ 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。在 PCB 布局方面，至少需要四層才能實(shí)現(xiàn)低 EMI 設(shè)計(jì)，層堆疊應(yīng)遵循高速信號(hào)層、接地平面、電源平面和低頻信號(hào)層的順序。頂層布置高速走線，底層路由速度較慢的控制信號(hào)，以提高信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和靈活性。

支持與資源，為設(shè)計(jì)保駕護(hù)航

TI 為 ISO14xx 器件提供了豐富的文檔支持和技術(shù)資源，包括數(shù)字隔離器設(shè)計(jì)指南、隔離相關(guān)術(shù)語應(yīng)用手冊、隔離式 RS - 485 半雙工評(píng)估模塊用戶指南等。工程師可以通過這些文檔深入了解器件的特性和應(yīng)用，獲取詳細(xì)的設(shè)計(jì)建議和布局指南。同時(shí)，TI E2E? 中文支持論壇為工程師提供了一個(gè)與專家交流的平臺(tái)，可直接獲得快速、經(jīng)過驗(yàn)證的解答和設(shè)計(jì)幫助。

ISO14xx 系列隔離式 RS - 485/RS - 422 收發(fā)器以其卓越的性能、豐富的特性和完善的支持資源，為工業(yè)通信領(lǐng)域的工程師們提供了一個(gè)可靠、高效的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們可以根據(jù)具體應(yīng)用需求，充分發(fā)揮該器件的優(yōu)勢，打造出穩(wěn)定、可靠的工業(yè)通信系統(tǒng)。你在使用類似收發(fā)器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。