帶有±60V故障保護(hù)的RS-485收發(fā)器

摘要：MAX3443E是MAXIM公司新推出的RS-485收發(fā)器，它具有±60V故障保護(hù)和真正的失效保護(hù)等功能。由于該器件簡(jiǎn)化了外部電路，因而特別適合在高電壓系統(tǒng)、48V/72V RS-485網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)中應(yīng)用。文章介紹了該芯片的結(jié)構(gòu)、特別與應(yīng)用信息，給出了典型應(yīng)用電路。

    關(guān)鍵詞：MAX3443E 故障保護(hù) 真正的失效保護(hù)RS-485

1 概述

MAX3443E是將通訊總線上的信號(hào)故障提供±60V保護(hù)的RS-485收發(fā)器。它含有一個(gè)帶三態(tài)輸出的差分驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)帶三態(tài)輸入的差分接收器。其1/4單位負(fù)載的接收器輸入阻抗可允許多達(dá)128個(gè)收發(fā)器接入總線。在5V電源供電下它的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)10Mbps。當(dāng)接收器輸入為開路、短路、或空閑時(shí)，真正的失效保護(hù)可使接收器的輸出邏輯變高。若在上電過(guò)程或接入一個(gè)已上電的底板時(shí)，其熱插拔回路可消除由于其對(duì)使能和差分接收器輸入端的擾動(dòng)而導(dǎo)致的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，同時(shí)還帶有低功耗關(guān)斷模式和片上±15kV的靜電保護(hù)功能。MAX3443E采用8腳SO和DIP封裝，具有工業(yè)級(jí)的工作溫度范圍，其主要特點(diǎn)如下：

*具有±15kV的靜電保護(hù)功能；

*具有±60V的故障保護(hù)功能；

*數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)10Mbps；

*熱插拔電路可消除熱插過(guò)程中的數(shù)據(jù)擾動(dòng)；

*具有真正的失效保護(hù)工作特性；

*允許多達(dá)128個(gè)收發(fā)器總線接入；

*可降低EMI和反射；

*兼容普通的RS-485收發(fā)器。

2 引腳功能

MAX3443E的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。各引腳的功能如下：

RO:接收輸出；

RE:接收輸出使能，低電平有效；

DI：發(fā)送輸入；

DE：發(fā)送使能，高電平有效；

A:輸入/輸出同相端；

B：輸入/輸出反相端；

Vcc：電源，接+5V；

GND：地。

3 使用說(shuō)明

3.1 驅(qū)動(dòng)器

MAX3443E中的驅(qū)動(dòng)器可接收單一邏輯電平輸入（DI），并把它轉(zhuǎn)換成差分RS-485電平輸出（A和B）。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器輸入使能無(wú)效時(shí)，驅(qū)動(dòng)器的輸出（A和B）將進(jìn)入高阻狀態(tài)。MAX3443E的真值表見表1，表中的“×”表示無(wú)關(guān)。

表1 驅(qū)動(dòng)真值表

輸    入			輸    出
RE	DE	DI	A	B
0	0	x	高阻	高阻
0	1	1	1	0
0	1	0	0	1
1	0	x	關(guān)斷	關(guān)斷
1	1	1	1	0
1	1	0	0	1

3.2 接收器

MAX3443E中的接收器可接收差分RS-485電平輸入（A和B）信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換成單一民平輸出（RO），當(dāng)接收器輸入使能無(wú)效時(shí)，接收器的輸入（A和B）進(jìn)入高阻狀態(tài)。它的真值表見表2，表中的“×”表示無(wú)關(guān)。

表2 接收真值表

輸    入			輸  出
RE	DE	(A-B)	RO
0	x	≥-0.05V	1
0	x	≤-0.2V	0
0	x	開路/短路	1
1	1	x	高阻
1	0	x	關(guān)斷

3.3 低功耗關(guān)斷模式

MAX3443E提供有低功耗關(guān)斷模式。當(dāng)RE為高且為低時(shí)，可關(guān)斷MAX3443E。關(guān)斷時(shí)，有50ns的延時(shí)以防止器件進(jìn)入由于發(fā)送和接收模式轉(zhuǎn)換而導(dǎo)致的意外關(guān)斷。因此，只有保持RE為高且DE為低的時(shí)間至少800ns，才會(huì)進(jìn)入關(guān)斷模式，在關(guān)斷模式中，器件的最大消耗電波為20μA。

3.4 ±60V故障保護(hù)

在工業(yè)應(yīng)用中，根據(jù)EIA/TIA-485標(biāo)準(zhǔn)，一般要有-7～+12V的電壓故障保護(hù)。通常的RS-485器件可提供-8～+12.5V的電壓故障保護(hù)。在重要的應(yīng)用系統(tǒng)中（如在高電壓系統(tǒng)中），一般需要比較昂貴的器件來(lái)進(jìn)行故障保護(hù)。而MAX3443E能夠受±60V的對(duì)地故障而不損壞，而且無(wú)論器件在關(guān)斷、激活、不供電狀態(tài)，MAX3443E都能提供這種保護(hù)。

3.5 真正的失效保護(hù)

通常當(dāng)RS-485總線短路、開路或空閑時(shí)，總線差分電壓為0V。由于該電壓處于RS-485接收器±200mV門限的中間。因此，在故障狀態(tài)和無(wú)有效驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)總線的情況下，接收器的輸出會(huì)出現(xiàn)不確定狀態(tài)。在早期，一般采用在接收器輸入端加上拉電阻的方法克服，但這僅對(duì)開路有效。MAX3443E則可以精確地將接收器的門限規(guī)定為-50～-200mV，因此完全符合RS-485標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)又能保證0V輸入時(shí)，接收器的輸出為邏輯1。

3.6 熱插拔

當(dāng)電路板插入一個(gè)正在工作或已上電的底板時(shí)，電路使能和差分接收器輸入端的擾動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。隨著電路板的初次插入，處理器要經(jīng)歷一個(gè)上電過(guò)程。期間，輸出驅(qū)動(dòng)器為高阻態(tài)且不能驅(qū)動(dòng)DE輸入到確定的邏輯電平，由于高阻輸出端出現(xiàn)10μA的漏電流就會(huì)使DE漂移到不確定的邏輯狀態(tài)，同時(shí)，電路板的寄存電容也會(huì)造成由Vcc或GND到DE的耦合。這些因素都會(huì)錯(cuò)誤地使能驅(qū)動(dòng)器。為了阻止這些情況的出現(xiàn)，MAX3443E內(nèi)部在DE和RE上都有一個(gè)熱插拔回路，因而可方便地阻止驅(qū)動(dòng)器在熱插拔過(guò)程中被使能。

3.7 允許多收發(fā)器總線接入

MAX3443E有1/4單位負(fù)載的接收器輸入阻擾（48kΩ），最多可允許128個(gè)收發(fā)器接入總線，而一般的RS-485器件最多只能有32個(gè)收發(fā)器接入總線。

4 典型接口電路

圖2為MAX3443E的典型接口電路，圖中，RX為異步串行通訊口的數(shù)據(jù)接收端，TX為異步串行通訊口的數(shù)據(jù)發(fā)送端。IO1、IO2為可控制的I/O輸出端。使用時(shí)，只需控制IO1、IO2上的邏輯電平，就可控制MAX3443E的狀態(tài)，IO1為MAX3443E的DE邏輯反。另外，通過(guò)簡(jiǎn)單的連接，還可把MAX3443E的DE與RE短接，并用一個(gè)I/O輸出端控制，空閑時(shí)，RE有效。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于MAX3443E提供有±60V故障保護(hù)功能、真正的失效保護(hù)功能和熱插拔能力，所以MAX3443E與同步產(chǎn)品相比，工作更加穩(wěn)定可靠，特別適合在高電壓系統(tǒng)和48V/74V的RS-485網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)中應(yīng)用。