RS-422/485串行总线隔离技术及应用解决方案

导读：本文概述了RS-422/485串行总线技术标准，并对工业应用现场中可能出现的影响总线误判的因素进行了分析，对目前使用的隔离技术进行对比和总结，给出了实际的解决方案。

　　1 RS422/485串行总线技术标准简介

　　RS-422、RS-485的数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A,另一线定义为B,通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2~+6 V,是一个逻辑状态，负电平在-2~-6 V,是另一个逻辑状态。C为信号地，在RS-485中多一个“使能”端，用于控制收发的方向，而在RS-422中是可选的。如图1.

　　但是RS-422跟RS-485是有所差别的，具体参见表1.

　　在使用24 AWG双绞线时，传输距离与数据速率的关系如图2,可见速率越高传输距离就越短。而当总线上串扰增加时，则传输距离更短。

　　2 隔离技术

　　在某些工业控制领域，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压，或者在数据线缆边上存在高压线或高频线，或者医疗仪器设备需要的人体安全考虑，或者各个节点之间的地之间的压差过大等，虽然RS-422/485接口采用的是差分传输方式，具有相当的抗共模干扰能力，但如果共模电压超过RS-422/485接收器的极限接收电压，即大于+12 V或小于-7 V时，接收端芯片就无法正常工作了，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。

　　解决此类问题的方法是首先通过DC-DC将系统电源和RS-422收发器的电源隔离；然后将输入信号跟系统信号隔离，彻底消除共模电压的影响。实现此方案的途径主要有：光耦隔离，磁隔离，光耦结合变压器隔离等。各种隔离方法的比较见表2.

　　3 实际解决方案

　　光耦隔离及光耦结合变压器的隔离方法是已经应用多年的方法，在众多的文章中已经有过介绍，下面本文就专门介绍采用磁隔离方法的AD公司的ADM2582/2587芯片。

　　ADM2582E/ADM2587E是具备±15 kV ESD保护功能的完全集成式隔离数据收发器，适合用于多点传输线路上的高速通信应用。具备过热关断特性，能够防止输出短路，可防止温度过高时芯片因电源的过度损耗而毁坏。它采用ADI公司的isoPowerTM技术，在单个封装内集成了一个三通道隔离器、一个三态差分线路驱动器、一个差分输入接收机和一个isoPowerTM DC/DC转换器，其内部框图及实际电路如图3所示，该器件采用5 V或3.3 V单电源供电，从而实现了完全隔离的RS-485解决方案。如欲了解更为详细的内容可参考本文的参考文献。

　　4 结语

　　文中使用ADM2587进行隔离的方法已成功应用于某项目设备中，取得了良好的效果。从前面也可以看出该串行数据速率通过电缆传输的上限在10Mbit/s,而在目前光进铜退的时代，通过光缆传输及提高差分端差分电压的方法可以将速率提高到20Mbit/s,传输距离增加到数百KM甚至更远。以适应将来更高速率数据容量及更远距离的应用。