RS-422/485串行總線隔離技術(shù)及應(yīng)用解決方案

　　1 RS422/485串行總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(guān)系如圖2,可見速率越高傳輸距離就越短。而當(dāng)總線上串?dāng)_增加時，則傳輸距離更短。

　　2 隔離技術(shù)

　　在某些工業(yè)控制領(lǐng)域，由于現(xiàn)場情況十分復(fù)雜，各個節(jié)點(diǎn)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(shè)備需要絕對的人體安全考慮，或者各個節(jié)點(diǎn)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(dāng)?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(yán)重時甚至?xí)龤酒蛢x器設(shè)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(shí)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(shí)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(yīng)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(hù)功能的完全集成式隔離數(shù)據(jù)收發(fā)器，適合用于多點(diǎn)傳輸線路上的高速通信應(yīng)用。具備過熱關(guān)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(shù)，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(jī)和一個isoPowerTM DC/DC轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部框圖及實(shí)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(shí)現(xiàn)了完全隔離的RS-485解決方案。如欲了解更為詳細(xì)的內(nèi)容可參考本文的參考文獻(xiàn)。

　　4 結(jié)語

　　文中使用ADM2587進(jìn)行隔離的方法已成功應(yīng)用于某項(xiàng)目設(shè)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(jìn)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(yuǎn)。以適應(yīng)將來更高速率數(shù)據(jù)容量及更遠(yuǎn)距離的應(yīng)用。