关于RS485通信接口的选择思路
一、RS485接口标准: 传输方式:差分 传输介质:双绞线
标准节点数:32
接收器输入灵敏度:±200mV
最远通信距离:1200m 接收器输入阻抗:≥12kΩ
【注意:根据规定,标准RS-485接口的输入阻抗为≥12kΩ,相应的标准驱动节点数为32。为适应更多节点的通信场合,有些芯片的输入阻抗设计成1/2负载(≥24kΩ)、1/4负载(≥48kΩ)甚至1/8负载(≥96kΩ),相应的节点数可增加到64、128和256。】
二、解决电磁一类问题的方法是通过DC-DC 将系统电源和RS-485收发器的电源隔离;通过隔离器件将信号隔离,彻底消除共模电压的影响。实现此方案的途径可分为:
(1)传统方式:用光耦、带隔离的DC-DC、RS-485芯片构筑电路; (2)使用二次集成芯片,例如:ADM2582、ADM2483、ADM2587E、MAX1480B 等。
三、传统光电隔离的典型电路:
共模电压最大、最小值:+12V;-7V 差分输入范围:-7V~+12V
以上三张电路图均为备用电路图,用于确认电路图的标准一致性。
由图可知,传统光电隔离的典型电路包含三个模块: ① 隔离的DC—DC电源转换器
此隔离电源模块主要用B0505S-1W,+5V供电。
② 高速光电藕合器光耦的参数主要有: 1、电流传输比 2、隔离电压
3、集电极-发射极电压
综合考虑,对于目前广泛应用于RS485的光耦,主要有以下几种:TIL117、NEC2501、TLP521、6N137、6N136,这三种光耦均是高速光耦。6N137供电范围比6N136小,6N136可达到15V,6N137速率达到10Mb/s,6N136速率1Mb/s,所以,在常规情况,6N137在RS485的电路中应用较为广泛,NEC2501、TLP521光电耦合器不但可以起到反馈作用还可以起到电气隔离作用,也特别好用。
③ 数据(或线路)收发器
在此收发器种类有很多,有美信公司的MAX系列芯片,德州仪器的SN系列,均为无源、非隔离的收发器,具体指标如下表所示:
MAX系列元器件性能对比
电子工业出版的《51单片机C语言实例精讲》中,用了MAX481作为收发器,在网络上,比较常见的是MAX487、MAX490。
抗静电或抗雷击的芯片可有效避免损失,常见的芯片有MAX485E、MAX487E、MAX1487E,特别是SN75LBC184,可以抵抗8kV的电压干扰。
解决电磁干扰和终端反射这一问题,某些芯片的驱动器设计成限斜率方式,有效扼制干扰的产生。如MAX487、SN75LBC184等都具有此功能。
故障保护技术是近两年产生的,一些新的RS-485芯片都采用了此项技术,如SN75276、MAX3080~MAX3089。解决故障保护此类问题的方法有两种:(1)使用带故障保护的芯片,它会在总线开路、短路和空闲情况下,使接收器的输出为高电平。例如,SN75276的灵敏度为0mV/-300mV,因而达到故障保护的目的。(2)若使用不带故障保护的芯片,如SN75176、MAX1487等时,可在软件上作一些处理。
对外置设备为防止强电磁(雷电)冲击,建议选用SP485E、SN75LBC184 等集成ESD增强保护功能的RS-485收发器;对节点数要求较多的,可选用SP485R、MAX487增强型1/10单位负载RS-485 收发器;
对于3V 的应用系统,可以选用3V的RS-485 收发器,比如SP3483芯片。
综合以上,考虑到MAX487既能扼制干扰的产生,又能够抗静电,节点多、是一种比较优良的芯片;而SN75176能够故障保护,成本比较低,是一种可取的芯片,MAX485也是比较不错芯片。以下广州致远电子做的RS485,但用的芯片有些陌生:
四、二次集成芯片
查到的芯片主要有ADM2483、ADM2582、ADM2587E、MAX1480,除了第一个是无源的芯片,价格在15元左右;后面的三个都是有源并且具有完全隔离的功能,并且价格都基本在30元左右。其中MAX1480是集成了MAX485这种收发器。所以在上面,我们还可以考虑用MAX485试一下。对于上面四种集成芯片见附件资料。如果在ADM2483基础上给一个BO0505S-1W(13元)的隔离电源的话,成本也差不多。
ADM2483B,速率500kb/s,256个节点,低功耗; MAX1480B,速率250 kb/s,32个节点,5V供电;
ADM2582E,速率16Mb/s,256个节点,5V或者3.3V供电,15kV电
压ESD保护;ADM2587E,速率500kb/s,256个节点,5V或者3.3V供电15kV电压ESD保护;
ADM2582、ADM2587E中文资料
综合考虑,如果是批量生产的话,建议自行购买ADM2483、BO0505S-1W来实现。 五、总结
整体讲来,如果时间不是很急,生产不是很多,可以考虑用电路设计RS485,收发器选择SN75176、MAX487、MAX485其中一种;如果要求仪器体积有限,可以考虑使用ADM2483,生产不是很多的话,可以忽略成本,可以用ADM2582、ADM2587E,MAX1480,可以忽略成本。其他相关的,如果要适当的考虑节点数目、速率、抗干扰性能的话,可以从附件资料里面另外选择。