川土微電子 | 如何隔離 RS-485 系統(tǒng)

1 介紹：

RS-485標(biāo)準(zhǔn)通信是電信行業(yè)協(xié)會(huì)(TIA)與電子工業(yè)聯(lián)盟(EIA) 二十年前建立的，現(xiàn)已經(jīng)被廣泛采用，應(yīng)用于各種程序。RS-485可實(shí)現(xiàn)1000米遠(yuǎn)距離可靠通信，因?yàn)槠洳捎秒p絞線結(jié)構(gòu)發(fā)送差分信號(hào)。適用于電機(jī)控制、工廠自動(dòng)化、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和其它高壓的系統(tǒng)，高電壓和低電壓之間的通訊，需要隔離RS485系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)。隔離RS–485可實(shí)現(xiàn)保護(hù)電路，保護(hù)操作員。隔離RS-485 系統(tǒng)可防止接地環(huán)路產(chǎn)生噪聲影響通訊，從而防止干擾 RS-485 總線通信。本文針對(duì)不同RS-485節(jié)點(diǎn)提供不同的解決方案，并提供使用方案。

2 信號(hào)隔離

通常有兩種方法來(lái)隔離RS-485系統(tǒng)。第一種方法是數(shù)字隔離器和RS-485收發(fā)器的解決方案。在此解決方案中，對(duì)啟用(RE, DE)、發(fā)射(D)、和接收(R)信號(hào)用數(shù)字隔離器進(jìn)行隔離，如MCU和RS-485收發(fā)器之間的CA-IS3741。圖1為使用CA-IS3741和RS-485收發(fā)器的解決方案示例。這個(gè)分離式解決方案的優(yōu)點(diǎn)是可靈活的選擇收發(fā)器，可根據(jù)具體應(yīng)用選擇最適合的收發(fā)器。但是，由于這是多芯片方案，對(duì)外部電路的要求較高，對(duì)PCB板要求空間也較大。

第二種方法是使用集成解決方案，將數(shù)字隔離器和RS-485收發(fā)器集成在一起。 CA-IS3082W 是一款高可靠性的隔離半雙工RS-485 收發(fā)器， 符合TIA/EIA-485-A 標(biāo)準(zhǔn)， 具有高電磁抗擾度和低輻射特性。 具有失效保護(hù)功能，在接收狀態(tài)時(shí)，如果輸入端開(kāi)路或短路接收器側(cè)輸出低電平。 同時(shí)具有高絕緣能力，有助于防止數(shù)據(jù)總線或其他電路上的噪聲和浪涌進(jìn)入本地接地端，從而干擾或損壞敏感電路。高CMTI 能力有望保證數(shù)字信號(hào)的正確傳輸。 CA-IS3082W 器件采用16 引腳寬體SOIC 封裝，支持絕緣耐壓高達(dá)5kVRMS。 該解決方案的優(yōu)點(diǎn)是需要較少的PCB板空間，外圍電路需要的更少。圖2 為RS-485集成隔離方案CA-IS3082的應(yīng)用電路。 更多信息見(jiàn)規(guī)格書。

3 帶電源485隔離

前面講的兩種隔離方法，都需要一個(gè)隔離的電源來(lái)供電。而CA-IS3092的隔離方案，則是將隔離電源和接口隔離芯片集成到了一起。CA-IS3092W 是集成隔離電源的隔離式RS-485收發(fā)器，具有高電磁抗擾度和低輻射特性。為半雙工模式。CA-IS3092W器件具有高絕緣能力，有助于防止數(shù)據(jù)總線或其他電路上的噪聲和浪涌進(jìn)入本地接地端，從而干擾或損壞敏感電路。高CMTI 能力可以保證數(shù)字信號(hào)的正確傳輸。CA-IS3092W解決方案的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需隔離電源，可減少PCB板的尺寸，使應(yīng)用更容易通過(guò)安全認(rèn)證。

4 總結(jié)

RS-485隔離方案有多種，具體選用可根據(jù)實(shí)際使用進(jìn)行選擇。使用CA-IS3741+RS-485收發(fā)器方案可靈活選擇RS-485收發(fā)器，CA-IS3082W方案只需要更少的外圍器件就可以實(shí)現(xiàn)RS-485隔離，有更高的可靠性。CA-IS3092W隔離方案集成了隔離電源，并具有最大0.5W的電源輸出能力，為RS-485隔離提供了更加方便的選擇。

審核編輯：符乾江