帶有±60V故障保護的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故障保護和真正的失效保護等功能。由于該器件簡化了外部電路，因而特別適合在高電壓系統(tǒng)、48V/72V RS-485網(wǎng)絡等系統(tǒng)中應用。文章介紹了該芯片的結構、特別與應用信息，給出了典型應用電路。

    關鍵詞：MAX3443E 故障保護 真正的失效保護RS-485

1 概述

MAX3443E是將通訊總線上的信號故障提供±60V保護的RS-485收發(fā)器。它含有一個帶三態(tài)輸出的差分驅(qū)動器和一個帶三態(tài)輸入的差分接收器。其1/4單位負載的接收器輸入阻抗可允許多達128個收發(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10Mbps。當接收器輸入為開路、短路、或空閑時，真正的失效保護可使接收器的輸出邏輯變高。若在上電過程或接入一個已上電的底板時，其熱插拔回路可消除由于其對使能和差分接收器輸入端的擾動而導致的錯誤數(shù)據(jù)，同時還帶有低功耗關斷模式和片上±15kV的靜電保護功能。MAX3443E采用8腳SO和DIP封裝，具有工業(yè)級的工作溫度范圍，其主要特點如下：

*具有±15kV的靜電保護功能；

*具有±60V的故障保護功能；

*數(shù)據(jù)傳輸速率可達10Mbps；

*熱插拔電路可消除熱插過程中的數(shù)據(jù)擾動；

*具有真正的失效保護工作特性；

*允許多達128個收發(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)部結構如圖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 使用說明

3.1 驅(qū)動器

MAX3443E中的驅(qū)動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）。當驅(qū)動器輸入使能無效時，驅(qū)動器的輸出（A和B）將進入高阻狀態(tài)。MAX3443E的真值表見表1，表中的“×”表示無關。

表1 驅(qū)動真值表

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	關斷	關斷
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，并把它轉(zhuǎn)換成單一民平輸出（RO），當接收器輸入使能無效時，接收器的輸入（A和B）進入高阻狀態(tài)。它的真值表見表2，表中的“×”表示無關。

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	關斷

3.3 低功耗關斷模式

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

3.4 ±60V故障保護

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

3.5 真正的失效保護

通常當RS-485總線短路、開路或空閑時，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)和無有效驅(qū)動器驅(qū)動總線的情況下，接收器的輸出會出現(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標準，同時又能保證0V輸入時，接收器的輸出為邏輯1。

3.6 熱插拔

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

3.7 允許多收發(fā)器總線接入

MAX3443E有1/4單位負載的接收器輸入阻擾（48kΩ），最多可允許128個收發(fā)器接入總線，而一般的RS-485器件最多只能有32個收發(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，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，通過簡單的連接，還可把MAX3443E的DE與RE短接，并用一個I/O輸出端控制，空閑時，RE有效。

5 結束語

由于MAX3443E提供有±60V故障保護功能、真正的失效保護功能和熱插拔能力，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)絡等系統(tǒng)中應用。