LT1785和LT1791解決問(wèn)題RS485接口中的故障

具有 ±1785V 故障的 LT1791 和 LT485 RS422 / RS60 收發(fā)器 寬容解決現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題 RS485接口中的現(xiàn)場(chǎng)故障 電路。RS485 和 RS422 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 用于各種 數(shù)據(jù)通信應(yīng)用。 調(diào)制解調(diào)器和其他計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)RS422 支持更高通信的連接 速度和更好的噪音 遠(yuǎn)距離的免疫力 可以通過(guò) RS232 連接實(shí)現(xiàn)。 使用多點(diǎn)RS485網(wǎng)絡(luò) 用于局域網(wǎng)和工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。 這些應(yīng)用程序是 有時(shí)容易受到未知的影響 外部的惡劣環(huán)境 受控的屏蔽環(huán)境 典型的電氣設(shè)備底盤(pán)。 數(shù)據(jù)線電壓超過(guò) 絕對(duì)最大額定值 收發(fā)器芯片可能導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)故障 傳統(tǒng)收發(fā)器 電路。安裝接線故障， 接地電壓故障和雷電引起的 浪涌電壓都很常見(jiàn) 過(guò)壓條件的原因 會(huì)損壞常規(guī)界面 電路?，F(xiàn)場(chǎng)故障率 RS485收發(fā)芯片中一些高風(fēng)險(xiǎn) 環(huán)境如此之高，以至于 收發(fā)器芯片通常是DIP封裝 安裝在插座中，便于 設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)維修。高 LT1785 的電壓容錯(cuò) 而 LT1791 則提供了 高風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)解決方案 環(huán)境。

除了增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 容錯(cuò)、電氣 LT1785 的性能 和 LT1791 匹配或超過(guò)最佳 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) RS485/RS422 提供數(shù)據(jù)速率的收發(fā)器 高達(dá) 250kbaud。LT1785 和 LT1791 收發(fā)器具有高 擴(kuò)展數(shù)據(jù)的輸入阻抗 網(wǎng)絡(luò)，壓擺控制輸出 EMI 控制，低阻抗電纜驅(qū)動(dòng) 功能，故障安全接收器 設(shè)計(jì)和片上 ±15kV ESD 保護(hù)。 符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 引腳排列，系統(tǒng)可以輕松 升級(jí)以改善環(huán)境 容錯(cuò)。

本質(zhì)安全，最高 ±60V

RS422的電氣標(biāo)準(zhǔn) RS485 需要接收器和 無(wú)源變送器運(yùn)行 帶輸入共模電壓 從?7V到12V，即使傳輸 電壓限制為電壓 地和6V之間的范圍。這 額外的共模范圍允許 對(duì)現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題的一些容忍度 接地電壓差 跨網(wǎng)絡(luò)。不幸的是，對(duì)于 大多數(shù)收發(fā)器，電壓遠(yuǎn)在 超出?7V至12V范圍可能會(huì) 發(fā)生在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中。

RS485 和 RS422 收發(fā)器 通?？蓮膸讉€(gè) 供應(yīng)商都容易受到損害 故障電壓僅略微超出 ?7V至12V工作范圍。 一家供應(yīng)商的 RS485 收發(fā)器具有 絕對(duì)最大額定電壓 數(shù)據(jù)I/O引腳上的?8V至12.5V。 如此狹窄的邊際高于 所需的?7V至12V工作條件 使這種電路非常脆弱 在現(xiàn)實(shí)世界的環(huán)境中。另外 外部保護(hù)電路是 在保護(hù)這些電路方面無(wú)效 不干擾正常 操作信號(hào)電平。

LT1785 和 LT1791 具有 ±60V 驅(qū)動(dòng)器輸出的額定值和 接收器輸入引腳，本質(zhì)上是 在會(huì)破壞的環(huán)境中安全 其他接口電路。是否 電路正在發(fā)送、接收、輸入 待機(jī)或斷電，任何電壓 在±60V以內(nèi)將容忍 芯片無(wú)損壞。數(shù)據(jù)通信 將在期間中斷 故障條件，但電路 會(huì)活著改天說(shuō)話。The I-V 圖1-3所示的曲線說(shuō)明 這。

圖1.LT1791接收器輸入的I–V曲線：?60V至60V。

圖2.LT1791 驅(qū)動(dòng)器輸出的 I–V 曲線：V抄送= 5V， DE = 0V， ?60V < V外< 60V。

圖3.LT1791 驅(qū)動(dòng)器輸出的 I–V 曲線：V抄送= 0V， DE = 0V， ?60V < V外< 60V。

LT1785 和 LT1791 接收器 輸入保持高阻抗，通常 120kΩ，從?60V至60V（參見(jiàn) 圖1）。這種良性特征 存在于所有操作條件下。 數(shù)據(jù)信號(hào)僅在?7V至12V共模電壓下正確接收 模式范圍為RS485，但沒(méi)有 對(duì) LT1785 / LT1791 的損壞將 在整個(gè) ±60V 范圍內(nèi)產(chǎn)生結(jié)果。

LT1785 / LT1791 的驅(qū)動(dòng)器行為比 接收器輸入，必須討論 分別針對(duì)每種操作模式。 圖2顯示了I-V特性 的 LT1791 驅(qū)動(dòng)器輸出，具有 高阻抗模式下的驅(qū)動(dòng)器。下面 ?12V，一些漏電流流動(dòng)， 但這只能達(dá)到2mA的幅度 在?60V時(shí)。與 V外> V抄送（5V 輸入 在這種情況下），小電流 （100μA） 為 傳導(dǎo)，幾乎保持不變 作為 V外增加到60V。 與 V抄送= 0V，驅(qū)動(dòng)器 I-V 曲線為 負(fù)電壓也是如此，但 正電壓下的 100μA 電流 不存在（圖3）。

電路故障條件 正在傳輸導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)程序 輸入當(dāng)前限制。對(duì)于大震級(jí) 故障，電流限制折疊 回到接近零。如果短路 故障條件持續(xù)，熱 關(guān)斷電路將打開(kāi) 司機(jī)下車。圖 4 和圖 5 顯示了 驅(qū)動(dòng)器 I-V 曲線，用于輸出 低州和高州。

圖4.驅(qū)動(dòng)器故障電流（輸出低電平時(shí)）抄送= 5V）。

圖5.輸出高電平時(shí)的驅(qū)動(dòng)器故障電流 （DE = V抄送= 5V）。

超出 ±60V

雖然±60V容錯(cuò)容錯(cuò) 罪孽多，更高 電壓惡魔可能仍然潛伏著。 ESD就是這樣一個(gè)惡魔，電壓 數(shù)千伏的尖峰。這 LT1785 和 LT1791 具有片內(nèi)功能 防靜電保護(hù)，防止損壞 ESD瞬變高達(dá)±15kV。 ESD 保護(hù)器件分流 ESD能量遠(yuǎn)離有源電路 到地面和V抄送供應(yīng) 引 腳。使ESD保護(hù)發(fā)揮作用 正確，用戶必須確保 低 ESR 電源去耦電容器 位于V附近抄送和電路的接地引腳。0.1μF 陶瓷片式電容器工作良好。

其他高壓故障，如 雷電引起的浪涌電壓， 工業(yè)環(huán)境接地回路 或短路到交流線路，不如 作為ESD瞬變的能量有限。 對(duì)于這種高能量故障，外部 必須使用保護(hù)來(lái)保護(hù) 電路。典型保護(hù)網(wǎng)絡(luò) 使用電壓鉗位組合 使用限流網(wǎng)絡(luò)。在 概念，可以使用這樣的網(wǎng)絡(luò) 與大多數(shù)RS485電路負(fù)擔(dān)得起 擴(kuò)展保護(hù)，但在實(shí)踐中， 增加保護(hù)網(wǎng)絡(luò) 干擾 的正常運(yùn)行 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。電壓鉗位 Zeners 或 TransZorbs 不可用 在嚴(yán)格的電壓公差和 此外，它們的內(nèi)部阻抗 產(chǎn)生幾伏特的附加電壓 高于其標(biāo)稱擊穿的潛力 電壓出現(xiàn)在 故障時(shí)受保護(hù)器件的引腳 電流流動(dòng)。保護(hù)電路 具有?8V至12.5V絕對(duì)最大值 額定電壓需要 使用帶電壓的保護(hù)裝置 評(píng)級(jí)遠(yuǎn)低于所需的通用值 RS485網(wǎng)絡(luò)的模式范圍。 保護(hù)二極管的觸發(fā) 會(huì)中斷正常的數(shù)據(jù)傳輸。 兩者之間的巨大差距 工作電壓和 ±60V 絕對(duì)最大限制使 外部保護(hù)是一個(gè)可行的選擇 與 LT1785 和 LT1791 一起使用。?

圖 6 顯示了 使用外部箝位和限制 用于擴(kuò)展 LT1785 的組件 ±60V固有容差大 更高的±170V電平，峰值120VAC 本例中的線路電壓。36 TransZorbs用于夾緊 收發(fā)器線路引腳低于60V 收發(fā)器的額定值。在 短路至 120VAC 線路，峰值浪涌 近3A的電流將流過(guò) 47Ω電阻和多晶開(kāi)關(guān)?限制器。峰值電流額定值和 TransZorbs的串聯(lián)電阻 在選擇時(shí)必須考慮 以確保箝位限制器可以 承受浪涌，并且 峰值電壓將保持在 LT60 的額定電壓為 ±1785V。在3A時(shí)， 即使是高電流的TransZorbs也會(huì) 超過(guò)其標(biāo)稱擊穿電壓 幾伏特，使這個(gè) 保護(hù)方法無(wú)效 收發(fā)器電路，僅 1V 至 4V 絕對(duì)最大裕量高于 他們的操作范圍。多晶開(kāi)關(guān) 限幅器是熱激活的，并且 阻力增加許多訂單 大約 10 毫秒的量級(jí)。后 多晶開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換，故障電流 只有幾毫安。 碳復(fù)合電阻器必須是 用于限制PolySwitch轉(zhuǎn)換前的初始浪涌電流 點(diǎn)。金屬膜電阻器沒(méi)有 有效浪涌過(guò)載額定值和 將在多晶交換機(jī)轉(zhuǎn)換之前失敗 將電流降至可持續(xù) 水平。

圖6.容錯(cuò)擴(kuò)展到 120VAC 線路電壓。

電氣功能增強(qiáng) 大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)完整性

除了其獨(dú)特的容錯(cuò)能力 功能，這些收發(fā)器 提供電氣性能功能 最大限度地提高完整性 延繩數(shù)據(jù)傳輸， 分布式網(wǎng)絡(luò)。受控壓擺率 輸出將 EMI 降至最低 電纜反射問(wèn)題。有限 壓擺率將數(shù)據(jù)速率限制在 最大 250kbaud（圖 7）， 但這并不是大多數(shù)的限制 網(wǎng)絡(luò)。RS485 標(biāo)準(zhǔn)允許數(shù)據(jù) 速率僅快于 250kbaud 小型網(wǎng)絡(luò)，小于 1000 英尺 在長(zhǎng)度上。可控壓擺率降低 連接引起的電纜反射 存根、不完美的端接和 電纜接頭，改善數(shù)據(jù)傳輸 大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)上的完整性。

圖7.250kbaud的正常工作波形。

LT1785 和 LT1791 驅(qū)動(dòng)器輸出 具有額外的驅(qū)動(dòng)能力 與大多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)收發(fā)器相比。 保證輸出電平 驅(qū)動(dòng)低阻抗負(fù)載時(shí) — 低至 36Ω。額外電流驅(qū)動(dòng) 允許廉價(jià)的電話線， 特性阻抗低 作為72Ω，用于網(wǎng)絡(luò) 電纜。這可能導(dǎo)致顯著 在大型網(wǎng)絡(luò)中節(jié)省成本 允許使用現(xiàn)有的布線 許多建筑物。

A 級(jí)設(shè)備可用于 確保在以下情況下的故障安全接收器輸出 輸入斷開(kāi)或短路或 沒(méi)有信號(hào)。接收器 LT1785A 上的門(mén)限和 LT1791A 保證 介于 0.01V 和 0.200V 之間。這是 比 RS485/RS422 標(biāo)準(zhǔn)更緊密 ?0.200V至0.200V門(mén)限。 保證的正電壓 閾值消除歧義 系統(tǒng)故障期間接收的信號(hào) 或待機(jī)條件。開(kāi)放電纜， 電纜短路或所有驅(qū)動(dòng)器都處于高電平 阻抗模式導(dǎo)致零伏 接收器處的差分器。故障安全 接收器功能簡(jiǎn)化了 設(shè)計(jì)軟件來(lái)檢測(cè)這些 條件。任何接收器輸出低電平 條件將被可靠地解釋 作為有效數(shù)據(jù)。

LT1785 和 LT1791 特性 超高接收器輸入阻抗， 最小值為 85kΩ，以最小化數(shù)據(jù)線 加載并允許多達(dá) 128 個(gè) 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的連接。標(biāo)準(zhǔn) RS232 網(wǎng)絡(luò)限制為 32 個(gè)接收器，其中每個(gè)接收器 被認(rèn)為是一個(gè)“單位負(fù)載”。每 LT1785 或 LT1791 可計(jì)為 1/4 單位負(fù)載并與其他混合 網(wǎng)絡(luò)中的 1 單位負(fù)載收發(fā)器。 達(dá)到最大網(wǎng)絡(luò)大小 總共 32 個(gè)單元負(fù)載。

這些電氣特性相結(jié)合 具有堅(jiān)固的過(guò)壓容限， 制造 LT1785 和 LT1791 擴(kuò)展數(shù)據(jù)的絕佳選擇 非良性電氣網(wǎng)絡(luò) 環(huán)境（圖 8）。任何數(shù)據(jù) 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行 環(huán)境，需安裝 錯(cuò)誤或任何其他接線故障，將 使用這些收發(fā)器的好處 獲得無(wú)故障、可靠的數(shù)據(jù) 聯(lián)網(wǎng)。

圖8.半雙工RS485網(wǎng)絡(luò)操作。

審核編輯：郭婷