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4種RS485隔離通訊方案

電子工程師筆記 ? 來源:嵌入式技術(shù)開發(fā) ? 作者:嵌入式技術(shù)開發(fā) ? 2022-11-08 09:12 ? 次閱讀

RS485具有抗干擾能力強、成本低等特點,廣泛應用于工業(yè)智能儀表,通訊設備等各個領域。

RS485電路可以分為非隔離型和隔離型。隔離型電路是在非隔離型電路的基礎上增加隔離性能,使得電路具有更強的抗干擾性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。今天介紹幾種隔離RS485的方案。

1.什么情況需要485隔離

當485通信接口外部節(jié)點連接高壓時,極易損壞后端電路,甚至可能會在使用端產(chǎn)生觸電;

當485通信節(jié)點距離太遠時,每個節(jié)點的參考地都接于本地的大地,當兩端大地之間存在較大的壓差時,地電勢會以共模電壓的方式疊加在信號線上,從而有可能超出端口可承受的共模電壓范圍,影響正常通信,甚至會損壞后端電路

當距離較遠的485通信節(jié)點之間的地平面利用線纜進行連接時(如485屏蔽電纜),地線會和大地形成地環(huán)路,該環(huán)路會耦合外部共模噪聲,并產(chǎn)生地環(huán)路電流,可能會導致整個電路系統(tǒng)失效。

2.隔離RS485方案

首先不管哪種方案,要實現(xiàn)隔離485通訊,必須有個隔離電源。一般可以采用類似這種小型的集成電源模塊。

而485的隔離有多種方式:

2.1光耦隔離

光耦是最常用的隔離器件,且成本較低。下圖為3個光耦實現(xiàn)的485隔離通訊,需要注意的是,光耦的速率要滿足波特率的要求,一般選擇高速光耦做485隔離。

920c2a58-5ef5-11ed-8abf-dac502259ad0.png

2.2專用數(shù)字隔離芯片

普通光耦的通訊速率有限,即使高速光耦也無法跟專用的數(shù)字隔離芯片媲美,如ADuM1301,三通道數(shù)字隔離器,最大通訊速率可達幾十Mbps(一般485通訊也用不到這么高的速率)。而且相對于光耦,PCB面積更小,但成本也相對較高。電路圖如下:

9220bd42-5ef5-11ed-8abf-dac502259ad0.png

2.3集成式485隔離芯片

上面兩種方案都是隔離芯片+485芯片實現(xiàn),還有一種芯片是集成式的485隔離芯片,即將隔離芯片和485電平轉(zhuǎn)換芯片集成在一起,如ADI的ADM2483、TI的ISO1410、國產(chǎn)的也有納芯微的NSi83085、芯力特的SIT3485ISO。這種方式占用PCB面積最小,通訊速率適中,能滿足大部分應用,價格也適中。電路圖如下:

92300748-5ef5-11ed-8abf-dac502259ad0.png

2.4帶電源的隔離芯片

上述三種方案都是采用單獨的隔離電源模塊,還有一種方案是在芯片中實現(xiàn)了電源隔離和信號隔離,如ISOW7841。該芯片集成隔離電源功能,可對外提供3.3V或5V電源,輸出電流可達幾十到100mA,可以給通用的485電平轉(zhuǎn)換芯片供電。該方案與2.2介紹的類似,只是不再需要單獨的隔離電源,可以進一步減小PCB面積,但成本也較高。

3.總結(jié)

方案 通訊速率 占用PCB面積 成本
光耦隔離
專用數(shù)字隔離芯片 較大
集成485隔離芯片 適中 較小 適中
帶電源的隔離芯片

總的來說,集成式的485隔離芯片的方案能滿足大部分應用,性價比最高。

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:4種RS485隔離通訊方案

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