MAX3535E評(píng)估套件：2500VRMS隔離RS - 485/RS - 422收發(fā)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

今天給大家介紹一款MAXIM公司的MAX3535E評(píng)估套件（EV kit）。這個(gè)套件在RS - 485/RS - 422通信領(lǐng)域有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，下面我們就來一起深入了解它。

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1. 一般描述

MAX3535E評(píng)估套件是一塊經(jīng)過完全組裝和測(cè)試的PCB板，它包含一個(gè)具有ESD保護(hù)功能的2500VRMS隔離RS - 485/RS - 422收發(fā)器。該套件電路有一個(gè)差分驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器，接收器是RS - 485總線的1/8單位負(fù)載，通信速率最高可達(dá)1000kbps。同時(shí)，它還能輕松展示和重新配置MAX3535E的故障安全電路和驅(qū)動(dòng)器壓擺率特性。

套件采用H橋DC - DC轉(zhuǎn)換器為MAX3535E RS - 485/RS - 422電路的隔離部分供電，輸入電源為+3V至+5.5VDC。電路使用全波整流器處理未調(diào)節(jié)的輸出，并為MAX3535E內(nèi)部的線性低壓差（LDO）穩(wěn)壓器提供未調(diào)節(jié)的電壓。H橋設(shè)計(jì)可最大程度減少輸入紋波電流和輻射噪聲，欠壓鎖定（UVLO）和熱關(guān)斷功能則為隔離的RS - 485/RS - 422收發(fā)器電路和電源提供了強(qiáng)大的保護(hù)。表面貼裝變壓器可提供高達(dá)2500VRMS的電流隔離，輸出由中心抽頭的全波整流電路供電，以減少輸出電壓紋波。此外，420kHz的隔離H橋DC - DC轉(zhuǎn)換器運(yùn)行頻率允許使用僅陶瓷輸出電容器和小型變壓器。

2. 組件列表

3. 特性

• 隔離設(shè)計(jì)：專為2500VRMS隔離而設(shè)計(jì)，具備1/8 RS - 485單位負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)1000kbps的全雙工RS - 485/RS - 422通信（也可配置為半雙工）。
• 寬輸入范圍：輸入電壓范圍為+3.0V至+5.5VDC。
• 隔離輸出：具備隔離的VCC2輸出，采用中心抽頭的全波整流器輸出。
• 高頻開關(guān)：開關(guān)頻率為420kHz，具有欠壓鎖定（UVLO）和熱關(guān)斷功能。
• 低成本設(shè)計(jì)：采用低成本的集成FET H橋設(shè)計(jì)，并且經(jīng)過完全組裝和測(cè)試。

4. 訂購(gòu)信息

注：“+”表示無鉛且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)估套件。*此有限溫度范圍僅適用于評(píng)估套件PCB，MAX3535E IC的溫度范圍為 - 40°C至+85°C。

5. 組件供應(yīng)商

在聯(lián)系這些組件供應(yīng)商時(shí)，請(qǐng)表明您正在使用MAX3535E。

6. 快速啟動(dòng)

所需設(shè)備

• 一個(gè)5V、1A限流電源，帶有內(nèi)置電流表
• 一個(gè)電壓表
• 一個(gè)邏輯信號(hào)發(fā)生器
• 一個(gè)示波器

操作步驟

1. 將電壓表連接到VCC2和SGND PC焊盤。
2. 驗(yàn)證跳線JU1的2 - 3引腳之間是否安裝了分流器（接收器啟用）。
3. 驗(yàn)證跳線JU2的引腳之間是否未安裝分流器（快速壓擺率）。
4. 驗(yàn)證跳線JU3和JU4的引腳之間是否安裝了分流器（半雙工）。
5. 將+5V電源連接到VCC1焊盤，將電源的接地端連接到GND焊盤。
6. 打開電源，驗(yàn)證VCC2處的電壓表讀數(shù)是否超過+5V。
7. 將邏輯信號(hào)施加到DI PCB焊盤和GND，使用示波器驗(yàn)證A - B、RO2和RO1輸出焊盤處的信號(hào)。

需要注意的是，為MAX3535E評(píng)估套件供電的+5V電源必須限流在1A。

7. 詳細(xì)描述

電路配置

評(píng)估套件采用28針寬SO表面貼裝封裝的MAX3535E IC，展示了具有ESD保護(hù)功能的2500VRMS隔離RS - 485/RS - 422收發(fā)器。電路的差分驅(qū)動(dòng)器和接收器可配置為全雙工或半雙工操作，通信速率最高可達(dá)1000kbps，接收器總線為1/8單位負(fù)載。

信號(hào)接口

套件的PCB焊盤方便與驅(qū)動(dòng)器和接收器的邏輯信號(hào)進(jìn)行接口。在非隔離側(cè)，DI焊盤是驅(qū)動(dòng)器輸入焊盤，RO1焊盤是接收器信號(hào)輸出焊盤。電阻R3將DI焊盤上拉至VCC1，電阻R4將DE焊盤上拉至VCC1。在隔離側(cè)，RO2焊盤是接收器輸出。

故障安全電路

MAX3535E的故障安全電路信號(hào)通過RO1（接收器輸出）和RO2（隔離接收器輸出）PC焊盤提供。如果A - B > - 10mV，或者A - B浮空或短路，任一焊盤都會(huì)輸出邏輯高電平；如果A - B < - 200mV，則輸出邏輯低電平。更多關(guān)于故障安全電路和操作的信息，請(qǐng)參考MAX3535E IC數(shù)據(jù)手冊(cè)中的故障安全部分和表3。

電源供應(yīng)

電路的輸入電源通常為+5VDC，也可使用+3V至+5.5VDC的電源，但隔離側(cè)的輸出電壓會(huì)相應(yīng)降低。評(píng)估套件電路的直流電源必須提供至少350mA的電流，也可以在符合UVLO限制的較低電壓下運(yùn)行。

驅(qū)動(dòng)和控制

MAX3535E集成了初級(jí)側(cè)控制器和H橋驅(qū)動(dòng)器，包含板載振蕩器、保護(hù)電路和內(nèi)部FET驅(qū)動(dòng)器，可為變壓器T1的初級(jí)提供高達(dá)500mW的功率。

壓擺率配置

通過評(píng)估套件上的跳線JU2可重新配置MAX3535E驅(qū)動(dòng)器的壓擺率。壓擺率可配置為400kbps（慢速）以最小化EMI輻射，或1000kbps（快速）。具體配置方法請(qǐng)參考?jí)簲[率選擇部分。

電源轉(zhuǎn)換

電路的H橋DC - DC轉(zhuǎn)換器為MAX3535E的隔離部分供電。這種易于使用的H橋DC - DC轉(zhuǎn)換器拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)之一是，其固有的平衡設(shè)計(jì)可最大程度減少輸入紋波電流和輻射噪聲，且輸入電流不會(huì)中斷。UVLO和熱關(guān)斷功能為隔離電源提供了強(qiáng)大的保護(hù)，熱關(guān)斷電路可防止因過熱而損壞，MAX3535E IC的UVLO功能可在電源啟動(dòng)和掉電期間實(shí)現(xiàn)受控開啟。

變壓器設(shè)計(jì)

表面貼裝變壓器提供高達(dá)2500VRMS的電流隔離，輸出由中心抽頭的全波整流電路供電，以減少輸出電壓紋波。420kHz的隔離H橋DC - DC轉(zhuǎn)換器運(yùn)行頻率允許使用僅陶瓷輸出電容器和小型變壓器，開關(guān)頻率占空比固定為50%，以控制能量傳輸?shù)礁綦x輸出并防止變壓器中出現(xiàn)直流電流。

PCB設(shè)計(jì)

PCB設(shè)計(jì)用于2500V隔離，GND和SGND平面之間的間距為300密耳。PCB上提供了測(cè)試點(diǎn)TP1（GND）和TP2（SGND），用于探測(cè)相應(yīng)的接地平面，或在非隔離評(píng)估電路時(shí)將GND連接到SGND平面。

8. 跳線選擇

驅(qū)動(dòng)器和接收器啟用選擇

注：為避免總線爭(zhēng)用，請(qǐng)確保只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器控制總線。

壓擺率選擇

全/半雙工通信配置

電阻R1和R2配置

雖然A - B線路的上拉和下拉電阻焊盤是可選的，但在總線所有節(jié)點(diǎn)都處于接收模式或電纜斷開的情況下，使用這些電阻可以保證接收器輸入處于已知狀態(tài)。這些電阻的具體值會(huì)因應(yīng)用而異，例如，兩端均端接120Ω電阻的電纜可使用750Ω電阻，而未端接的電纜可使用10kΩ電阻。由于MAX3535E具有故障安全接收器，可在電纜斷開或A - B之間短路時(shí)保證高輸出，因此這些電阻不是必需的。R1和R2建議使用表面貼裝0805尺寸的電阻。

9. 評(píng)估其他變壓器配置/設(shè)計(jì)

評(píng)估HALO TGM - 350NA變壓器

可以使用MAX3535E評(píng)估套件的布局來評(píng)估TGM - 340的其他引腳對(duì)引腳變壓器替代品。例如，TGM - 350的匝數(shù)比為1:1，可降低初級(jí)電流消耗，可替代默認(rèn)的3:4匝數(shù)比變壓器。較低的匝數(shù)比會(huì)導(dǎo)致電路輸出電壓降低，但能提供稍多的電流。使用TGM - 350變壓器時(shí)，輸入電源電壓范圍將降至+3.6V至+5.5V。根據(jù)應(yīng)用的具體需求，還可以對(duì)變壓器匝數(shù)比進(jìn)行其他更改。更多信息請(qǐng)參考MAX3535E IC數(shù)據(jù)手冊(cè)，如需獲取TGM - 350NA變壓器，請(qǐng)聯(lián)系HALO Electronics。

小型變壓器和2kV隔離設(shè)計(jì)

變壓器（T1）是評(píng)估套件電路耐壓的重要組成部分。MAX3535E IC保證可承受2500VRMS電壓一分鐘。電路使用隔離變壓器將功率從初級(jí)側(cè)傳輸?shù)酱渭?jí)側(cè)，在設(shè)計(jì)和測(cè)試評(píng)估套件電路時(shí)，必須考慮變壓器和MAX3535E的耐壓。例如，如果需要小于3kV的隔離，可以使用較小的2kV變壓器以節(jié)省電路板面積，但整個(gè)電路的隔離電壓將僅為2kV。

MAX3535E評(píng)估套件為電子工程師提供了一個(gè)全面且靈活的平臺(tái)，用于測(cè)試和開發(fā)RS - 485/RS - 422通信系統(tǒng)。通過合理配置跳線和組件，可以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似的評(píng)估套件使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。