3 kV RMS信號與電源隔離RS - 485收發(fā)器ADM2561E/ADM2563E/ADM2565E/ADM2567E深度解析

在工業(yè)通信領域，RS - 485接口憑借其出色的抗干擾能力和長距離傳輸特性，成為了眾多工程師的首選。而今天要給大家介紹的ADM2561E、ADM2563E、ADM2565E和ADM2567E這幾款3 kV rms信號與電源隔離RS - 485收發(fā)器，更是為RS - 485通信帶來了新的活力。

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產(chǎn)品特性亮點

隔離與低輻射特性

這幾款收發(fā)器具備3 kV rms的隔離能力，能有效隔離信號和電源，避免不同電路之間的干擾。同時，它們集成了低輻射的隔離式dc - to - dc轉(zhuǎn)換器，在2層PCB上就能輕松通過EN 55032 Class B輻射發(fā)射測試，這對于對電磁兼容性要求較高的應用場景來說，無疑是一大優(yōu)勢。

ESD保護能力

在RS - 485的A、B、Y和Z引腳，這些收發(fā)器提供了強大的ESD保護。接觸放電≥±12 kV IEC61000 - 4 - 2，空氣放電≥±15 kV IEC61000 - 4 - 2，能有效抵御靜電干擾，提高設備在復雜環(huán)境下的穩(wěn)定性。

靈活的數(shù)據(jù)速率

不同型號的產(chǎn)品提供了不同的數(shù)據(jù)速率選擇。ADM2565E/ADM2567E支持高達25 Mbps的高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于對數(shù)據(jù)傳輸速度要求較高的場景；而ADM2561E/ADM2563E則提供500 kbps的低速數(shù)據(jù)速率，可用于需要控制EMI的應用。

電源靈活性

輸入VCC電源范圍為3 V至5.5 V，邏輯Vio電源范圍為1.7 V至5.5 V，還可以通過V SEL引腳選擇5 V（ (V_{cc}>4.5 ~V) ）或3.3 V的Viso電源，這種靈活的電源配置能滿足不同系統(tǒng)的供電需求。

其他特性

• 電纜反轉(zhuǎn)智能功能：能夠自動糾正A、B、Y和Z總線引腳的電纜連接錯誤，同時保持接收器的故障安全特性。
• 高共模瞬態(tài)抗擾度：達到250 kV/μs，能有效抵抗共模干擾，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。
• 支持多節(jié)點：可支持192個總線節(jié)點，滿足大規(guī)模通信網(wǎng)絡的需求。
• 熱插拔支持：實現(xiàn)無干擾的上電和掉電操作，方便設備的維護和更換。

工作原理剖析

低EMI集成dc - to - dc轉(zhuǎn)換器

該轉(zhuǎn)換器采用芯片級共面線圈和絕緣材料構建，通過交流信號激勵上層線圈，將功率磁耦合到隔離屏障的另一側(cè)進行整流和調(diào)節(jié)。其輸出電壓可通過VSEL引腳選擇3.3 V或5 V，既能滿足低功耗應用的需求，也能為需要大差分輸出電壓的應用提供支持。在設計PCB時，按照布局建議添加兩個低成本的表面貼裝鐵氧體磁珠，就能有效降低輻射EMI，滿足CISPR32和EN 55032 Class B要求。

穩(wěn)健的低功耗數(shù)字隔離器

采用共面變壓器線圈和開關鍵控調(diào)制方案，在實現(xiàn)高數(shù)據(jù)吞吐量的同時，能有效減少輻射發(fā)射。這種架構使器件在全溫度和電源范圍內(nèi)對共模瞬變具有超過250 kV/μs的抗擾能力，確保信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

高驅(qū)動差分輸出電壓

收發(fā)器采用了具有低驅(qū)動輸出阻抗的專有發(fā)射機架構，提高了驅(qū)動差分輸出電壓。在長電纜傳輸中，這種架構能有效減少信號衰減，提高噪聲容限，延長傳輸距離。當作為5 V收發(fā)器工作時，還能滿足或超過PROFIBUS對最小2.1 V差分輸出電壓的要求。

電氣特性詳解

電源電流

不同型號和工作條件下，電源電流有所不同。例如，在V SEL = GND ISO 且DE = 0 V時，V CC 電源電流典型值為21 mA；在V CC ≥ 4.5 V、V SEL = V ISO 且DE = 0 V時，典型值為28 mA。V IO 邏輯電源電流在DE = 0 V時典型值為0.65 mA，DE = V IO 時典型值為5 mA。

驅(qū)動特性

驅(qū)動的差分輸出電壓在不同負載和電源條件下有不同表現(xiàn)。如在V CC ≥ 3.0 V、V SEL = GND ISO 且R L = 100 Ω時，差分輸出電壓典型值為2.0 V；在V CC ≥ 4.5 V、V SEL = V ISO 且R L = 54 Ω時，典型值為3.1 V。同時，驅(qū)動還具備短路保護和輸出泄漏電流限制等特性。

接收特性

接收器的差分輸入閾值電壓在非反相和反相模式下有不同的取值范圍。非反相時，閾值電壓在?200 mV至?30 mV之間；反相時，在30 mV至200 mV之間。輸入電流和引腳電容等參數(shù)也有相應的規(guī)范，以確保接收器的正常工作。

時序特性

不同型號的收發(fā)器在時序特性上有所差異。例如，ADM2565E/ADM2567E的最大數(shù)據(jù)速率可達25 Mbps，而ADM2561E/ADM2563E的最大數(shù)據(jù)速率為500 kbps。在傳播延遲、輸出偏斜、使能時間和禁用時間等方面，也有各自的參數(shù)范圍。

應用場景與設計要點

應用場景

這些收發(fā)器廣泛應用于加熱、通風和空調(diào)（HVAC）網(wǎng)絡、工業(yè)現(xiàn)場總線、樓宇自動化、公用事業(yè)網(wǎng)絡和電表等領域。其高隔離、低輻射和強大的ESD保護能力，能滿足這些領域?qū)νㄐ欧€(wěn)定性和可靠性的要求。

PCB布局與EMI

為了滿足EN 55032 Class B輻射發(fā)射要求，需要使用兩個外部表面貼裝鐵氧體磁珠。同時，要對VIsoour信號和 (GND _{iso }) 信號進行高頻電流濾波，減小其網(wǎng)絡尺寸。在高環(huán)境溫度下使用時，要確保GND引腳與PCB接地平面之間有良好的熱路徑，以降低芯片溫度。

設備上電

集成的isoPower隔離式dc - to - dc轉(zhuǎn)換器需要10 ms才能上電到3.3 V或5 V的設定點。在上電期間，不建議斷言DE驅(qū)動使能信號。當以3.3 V輸出電壓運行時，VCC電源軌在上電序列期間必須大于3.135 V。

最大數(shù)據(jù)速率與環(huán)境溫度

在大電流負載或高頻操作時，isoPower dc - to - dc轉(zhuǎn)換器的自熱效應會限制最大環(huán)境溫度。在RS - 485總線滿載且 (V_{ISO}=5 ~V) 的應用中，建議保持VCC輸入電源大于4.75 V。否則，對于ADM2565E/ADM2567E，需將最大環(huán)境溫度限制在85°C或最大工作數(shù)據(jù)速率限制在6 Mbps；對于ADM2561E/ADM2563E，需將最大環(huán)境溫度限制在85°C。

總結(jié)

ADM2561E/ADM2563E/ADM2565E/ADM2567E這幾款RS - 485收發(fā)器以其出色的隔離性能、低輻射特性、強大的ESD保護和靈活的電源配置，為工業(yè)通信應用提供了可靠的解決方案。在實際設計中，工程師需要根據(jù)具體的應用場景和需求，合理選擇型號，并注意PCB布局、設備上電和溫度等因素，以充分發(fā)揮這些收發(fā)器的性能優(yōu)勢。你在使用RS - 485收發(fā)器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。