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RS-485自收发电路的参考设计

2011-01-10 16:04
Radow
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  RS-485标准在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域中使用广泛。但是,在工业控制等现场环境中,情况复杂,常会有电气噪声干扰传输线路;在多系统互联时,不同系统的地之间会存在电位差,形成接地环路,会干扰整个系统,严重时会造成系统的灾难性损毁;还可能存在损坏设备或危害人员的潜在电流浪涌等高电压或大电流。因此,对RS-485接口的隔离是非常有必要的。

  ADM2483是一款集成了信号通道隔离和RS-485收发器的芯片。以单芯片实现了对RS-485接口的隔离,电路连接简单,设计方便,性能上远高于繁琐的光耦隔离485电路设计。在某些系统应用中,由于I/O口数量有限,因此我们希望半双工的RS-485收发器能够实现自收发功能,以节省用于控制RE与DE的两路I/O端口。目前,实现这一功能的主流方案是采用74HC14芯片。下面,我们采用74HC14与ADM2483实现RS-485接口的信号隔离自收发设计。

  硬件电路

  隔离RS-485接口电路

  之前我们经常采用的485接口隔离电路是利用三个光耦隔离收发及控制信号,加上485收发器共需要4片IC,且采用光耦隔离需要限流及输出上拉电阻,必要时还会使用三极管驱动。设计电路繁琐,耗费时间长,如果没有之前使用光耦的经验,那么在选用光耦限流及输出上拉电阻方面会耗费很多不必要的时间;且光耦的输出信号上升时间较长,在与数字I/O端口相接时,需另加施密特整形才能保证信号的波形符合标准,如在FPGA、DSP等系统中的应用。

  ADM2483是内部集成了磁隔离通道和485收发器的芯片,内部集成的磁隔离通道原理与光耦不同,在输入输出端分别有编码解码电路和施密特整形电路,确保了输出波形的质量。且磁隔离功耗仅为光耦的1/10,传输延时为ns级,从直流到高速信号的传输都具有超越光耦的性能优势。内部集成的低功耗485收发器,信号传输速率可达500Kbps,后端总线可支持挂载256个节点。具有真失效保护、电源监控以及热关断功能。

  要实现隔离RS-485接口的电路设计只需在ADM2483的电源与地之间接一个104的去耦电容即可。当然,DC-DC隔离电源是必不可少的。其电路连接如下图:

  

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