輸入輸出隔離的半/全雙工RS-485/RS-422介面隔離晶片電路
原文來自與部落格園的vonly先生，原文連結：點選開啟連結
RS-485標準是一種常見的匯流排架構，其通用性及遠距離傳輸能力使其廣泛應用於各種介面。在多數情況下，由於應用環境的惡劣，需要對RS-485介面採用隔離方案以防止出現接地環路。
對RS-485介面的隔離方案有很多，老式的光耦隔離電路由於佔用空間、體積太大，需要分立、快取驅動及電路設計繁瑣，已經不適合應用於當今要求越來越嚴格的高速數字通訊系統。因此，我們可以採用ADI公司的iCoupler磁隔離解決方案，它能夠提供多通道數字隔離、整合RS-485收發器的數字隔離、整合isoPower磁隔離的數字隔離等多種靈活的隔離方案。在體積、功耗、速率等眾多方面提供優於光耦的解決方案。
在這裡，我們瞭解一下目前最簡單，整合度最高的RS-485介面隔離方案。本方案採用隔離型RS-485收發器ADM2582E/ADM2587E，以單實現完全的半/全雙工RS-485介面隔離。ADM2582E/ADM2587E整合isoPower磁隔離電源，無需外部隔離電源供電。在單晶片內還集成了數字隔離通道和RS-485收發器，與傳統光耦隔離電路相比，面積縮小84%，數減少83%。
ADM2582E/ADM2587E是具備±15 kV ESD保護功能的完全整合式隔離資料收發器，適合用於多點傳輸線路上的高速通訊應用。其內部整合的RS-485驅動器帶有一個高電平有效使能電路，並且還 提供一個高電平接收機有效禁用電路，可使接收機輸出進入高阻抗狀態。該器件具備限流和過熱關斷特性，能夠防止輸出短路，並防止出現由於匯流排爭用而引起功耗 過大的情況。
圖1、ADM2582E/ADM2587E功能框圖
根據ADM2582E/ADM2587E的功能框圖，我們可以看出其內部含有isoPower技術，具有反饋控制的高頻開關穩壓電路。 對於TxD、RxD、DE和RE均採用iCoupler磁隔離技術對其數字訊號進行隔離。此外，還包含一個能夠實現半/全雙工的RS-485/RS- 422收發器。以單晶片實現了能適應各種需求的RS-485/RS-422介面隔離方案，其晶片封裝僅為SOIC-20。
ADM2582E/ADM2587E通過簡單的外部電路連線即可實現介面隔離功能，下面以ADM2587E為例，來實現半雙工和全雙工的RS-485/RS-422介面隔離。
半雙工隔離ADM2587E帶有RE/DE使能控制引腳，能夠支援半雙工應用，其應用電路圖如下：
圖2、ADM2587E用於半雙工RS-485/RS-422介面隔離
由於ADM2587E後端有A、B、Y、Z四路輸出，當用作半雙工電路時，需要將A和Y連線，作為半雙工的A訊號線，將B和Z連線，作 為半雙工的B訊號線。兩個VCC引腳的輸入端和GND1引腳之間接有0.01uF、10uF及2個0.1uF電容，這些電容是必要的，能夠去耦及濾波，保 證輸入電源的平穩。 同樣，Visoin與GND2引腳之間的0.1uF和0.01uF電容，Visoout和GND2引腳之間的0.1uF和10uF電容都是晶片工作所需要 的。在ADM2587E的匯流排輸出側的Visoin引腳和Visoout引腳必須連線在一起，從圖1的功能框圖中我們可以看到，Visoout引腳是 ADM2587E內部隔離電源的輸出引腳，而Visoin引腳是內部整合RS-485/RS-422收發器的電源輸入引腳。
全雙工隔離ADM2587E的全雙工隔離電路非常簡單，將邏輯側引腳與控制晶片連線，匯流排側引腳與匯流排相接即可。其應用電路圖如下：
圖3、ADM2587E用於全雙工RS-485/RS-422介面隔離
ADM2587E的全雙工隔離電路與半雙工隔離電路類似，其後端的A、B、Y、Z直接與全雙工匯流排相連即可。
結語
ADM2582E/ADM2587E均可採用3.3V或5V供電，能夠方便的與普通5V供電系統和低功耗的3.3V供電系統連線。A、 B、Y、Z引腳上帶有±15KV的ESD保護及25KV/us的共模抑制能力，能夠為晶片引腳提供大部分的保護功能，在惡劣的應用環境中，可以在總線上添 加TVS管等器件以增強晶片對大的浪湧電流、電壓的防護能力。
總的來說，ADM2582E/ADM2587E整合度高，外圍電路簡單，整體效能穩定，非常適合於工業、電力等惡劣通訊環境中的RS- 485/RS-422介面隔離應用。