具有±18kV IEC ESD保護(hù)功能的THVD15xx 5V RS - 485收發(fā)器：工業(yè)通信的理想之選

在工業(yè)通信領(lǐng)域，可靠的數(shù)據(jù)傳輸是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。RS - 485作為一種常用的通信標(biāo)準(zhǔn)，在工業(yè)自動化、樓宇控制等眾多場景中得到了廣泛應(yīng)用。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（TI）推出的具有±18kV IEC ESD保護(hù)功能的THVD15xx 5V RS - 485收發(fā)器系列產(chǎn)品，看看它是如何滿足工業(yè)環(huán)境下的嚴(yán)苛需求的。

文件下載：thvd1512.pdf

產(chǎn)品概述

THVD15xx系列是一系列專為惡劣工業(yè)環(huán)境設(shè)計的抗噪RS - 485/RS - 422收發(fā)器。該系列產(chǎn)品的總線引腳能夠耐受高級別的IEC電氣快速瞬變（EFT）和IEC靜電放電（ESD）事件，無需額外的系統(tǒng)級保護(hù)組件，大大簡化了設(shè)計。每個器件由5V單電源供電，具有擴(kuò)展共模電壓范圍，適用于長電纜上的多點應(yīng)用。此外，該系列器件采用小型VSSOP封裝，適用于空間受限的應(yīng)用，并且在自然通風(fēng)環(huán)境下的額定溫度范圍為–40°C至125°C，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境。

產(chǎn)品特性亮點

電氣性能出色

• 電源電壓范圍：支持4.5V至5.5V的電源電壓，能更好地適應(yīng)不同的電源系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的靈活性。
• 高ESD和EFT保護(hù)：集成了強(qiáng)大的總線I/O保護(hù)，具備±30kV HBM ESD、±18kV IEC 61000 - 4 - 2 ESD接觸放電、±25kV IEC 61000 - 4 - 2 ESD空氣間隙放電以及±4kV IEC 61000 - 4 - 4電氣快速瞬變保護(hù)能力，有效保障了設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的可靠性。
• 擴(kuò)展級運行共模：具備±15V的擴(kuò)展級運行共模范圍，能夠有效抑制共模干擾，確保信號在長距離傳輸過程中的穩(wěn)定性。
• 寬數(shù)據(jù)速率：支持低EMI的500kbps和50Mbps數(shù)據(jù)速率，可滿足不同應(yīng)用場景對數(shù)據(jù)傳輸速率的需求。

低功耗設(shè)計

• 低待機(jī)電源電流：小于1μA的低待機(jī)電源電流，以及運行期間小于1mA的電流，大大降低了系統(tǒng)的功耗，延長了設(shè)備的使用壽命。
• 熱插拔功能：支持無干擾加電/斷電的熱插拔功能，方便設(shè)備的安裝和維護(hù)。

其他特性

• 失效防護(hù)：具備開路、短路和空閑總線失效防護(hù)功能，確保在各種異常情況下系統(tǒng)仍能正常工作。
• 多節(jié)點支持：提供1/8單位負(fù)載選項，最多可支持256個總線節(jié)點，滿足大規(guī)模工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的需求。
• 小尺寸封裝：采用小尺寸VSSOP封裝（可節(jié)省布板空間）或SOIC封裝（可實現(xiàn)快插兼容性），為不同的設(shè)計需求提供了更多選擇。

產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域

THVD15xx系列收發(fā)器具有廣泛的應(yīng)用場景，包括但不限于以下幾個方面：

• 電機(jī)驅(qū)動器：在電機(jī)控制系統(tǒng)中，可靠的通信是確保電機(jī)精確運行的關(guān)鍵。THVD15xx的高抗干擾能力和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸性能，能夠滿足電機(jī)驅(qū)動器對通信的嚴(yán)格要求。
• 工廠自動化與控制：在工廠自動化生產(chǎn)線中，大量的傳感器和執(zhí)行器需要進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。THVD15xx的多節(jié)點支持和寬數(shù)據(jù)速率特性，能夠滿足工廠自動化系統(tǒng)對高效、穩(wěn)定通信的需求。
• 電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施：在電網(wǎng)監(jiān)測和控制系統(tǒng)中，設(shè)備需要在復(fù)雜的電磁環(huán)境下可靠運行。THVD15xx的高ESD和EFT保護(hù)能力，使其能夠適應(yīng)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中的惡劣條件。
• 樓宇自動化：在樓宇自動化系統(tǒng)中，如門禁系統(tǒng)、照明控制等，需要實現(xiàn)多個設(shè)備之間的通信。THVD15xx的小尺寸封裝和低功耗特性，使其成為樓宇自動化應(yīng)用的理想選擇。
• HVAC系統(tǒng)：在HVAC系統(tǒng)中，傳感器和控制器之間的通信需要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時性。THVD15xx的高可靠性和寬數(shù)據(jù)速率特性，能夠滿足HVAC系統(tǒng)對通信的要求。
• 視頻監(jiān)控：在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的實時傳輸至關(guān)重要。THVD15xx的高速數(shù)據(jù)傳輸能力和低EMI特性，能夠確保視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
• 過程分析：在工業(yè)過程分析中，需要對各種參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測和傳輸。THVD15xx的高抗干擾能力和精確的數(shù)據(jù)傳輸性能，能夠滿足過程分析系統(tǒng)對通信的需求。
• 電信基礎(chǔ)設(shè)施：在電信基站和數(shù)據(jù)中心等電信基礎(chǔ)設(shè)施中，對設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性要求極高。THVD15xx的高ESD和EFT保護(hù)能力，能夠確保電信設(shè)備在惡劣環(huán)境下的正常運行。

產(chǎn)品詳細(xì)規(guī)格

絕對最大額定值

該系列產(chǎn)品的絕對最大額定值包括：電源電壓VCC為–0.5至7V，任何總線引腳（A、B、Y或Z）的電壓范圍為–18至18V，任何邏輯引腳（D、DE或RE）的輸入電壓范圍為–0.3至5.7V，接收器輸出電流IO為–24至24mA，存儲溫度Tstg為–65至150°C。需要注意的是，超過這些額定值可能會導(dǎo)致設(shè)備永久性損壞。

ESD和EFT評級

在ESD和EFT保護(hù)方面，該系列產(chǎn)品表現(xiàn)出色。接觸放電、空氣間隙放電、人體模型（HBM）、充電設(shè)備模型（CDM）、機(jī)器模型（MM）以及電氣快速瞬變（EFT）等各項指標(biāo)都達(dá)到了較高的水平，具體數(shù)值可參考產(chǎn)品文檔。

推薦工作條件

推薦的工作條件涵蓋了電源電壓、輸入電壓、輸出電流、負(fù)載電阻、信號速率以及工作溫度等多個方面。例如，電源電壓Vcc推薦范圍為4.5至5.5V，輸入電壓在任何總線終端的范圍為–15至15V，不同型號的信號速率分別為500kbps和50Mbps，工作環(huán)境溫度范圍為–40°C至125°C等。

熱信息和功耗

文檔中還提供了詳細(xì)的熱信息和功耗數(shù)據(jù)，包括不同封裝形式下的熱阻、結(jié)溫等參數(shù)，以及在不同測試條件下的功耗值。這些數(shù)據(jù)對于工程師在設(shè)計散熱方案和評估系統(tǒng)功耗時非常重要。

產(chǎn)品布局和設(shè)計建議

電源供應(yīng)

為了確保產(chǎn)品在所有數(shù)據(jù)速率和電源電壓下的可靠運行，每個電源都應(yīng)使用一個100nF的陶瓷電容器進(jìn)行去耦，并將其盡可能靠近電源引腳放置。這樣可以有效減少開關(guān)模式電源輸出上的電源電壓紋波，補(bǔ)償PCB電源平面的電阻和電感。

PCB布局

在PCB設(shè)計過程中，為了保護(hù)設(shè)備免受工業(yè)環(huán)境中可能出現(xiàn)的浪涌瞬變影響，需要采用外部瞬態(tài)保護(hù)設(shè)備，并應(yīng)用高頻布局技術(shù)。具體建議包括：將保護(hù)電路靠近總線連接器放置，防止噪聲瞬變在電路板上傳播；使用VCC和接地平面提供低電感；將保護(hù)組件設(shè)計在信號路徑的方向上，避免瞬態(tài)電流偏離信號路徑；在VCC引腳附近使用100 - nF至220 - nF的去耦電容器；使用至少兩個過孔連接去耦電容器和保護(hù)設(shè)備的VCC和接地；使用1 - kΩ至10 - kΩ的上拉和下拉電阻來限制使能線路中的噪聲電流；如果TVS鉗位電壓高于收發(fā)器總線引腳的指定最大電壓，則在A和B總線線路中插入脈沖保護(hù)電阻；對于高達(dá)1kV的浪涌瞬變，純TVS保護(hù)可能足夠，但對于更高的瞬變，則需要使用金屬氧化物壓敏電阻（MOVs）和瞬態(tài)阻斷單元（TBUs）。

總結(jié)

THVD15xx系列5V RS - 485收發(fā)器憑借其出色的電氣性能、低功耗設(shè)計、高ESD和EFT保護(hù)能力以及廣泛的應(yīng)用場景，成為工業(yè)通信領(lǐng)域的理想之選。無論是在復(fù)雜的電磁環(huán)境下，還是對空間和功耗有嚴(yán)格要求的應(yīng)用中，該系列產(chǎn)品都能夠提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。電子工程師在進(jìn)行工業(yè)通信系統(tǒng)設(shè)計時，不妨考慮一下這款性能卓越的收發(fā)器產(chǎn)品。

大家在使用THVD15xx系列收發(fā)器的過程中，有沒有遇到過什么問題或者有什么獨特的應(yīng)用經(jīng)驗?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流！