RS-485系統通常用于連接多個系統，電纜鋪設距離很長（有時超過4000米），因此總線和所連接的各系統之間的隔離非常關鍵。今年越來越普及的數字隔離技術在RS-485電纜網絡和與之連接的系統之間提供了重要的隔離，并防止過壓瞬變，同時避免在RS-485網絡中形成接地環路。

在工業應用中，如今對隔離和數據收發存在兩大需求：更高的數據速率和更低功耗的工作模式。ADI公司的iCoupler數字隔離器和RS-485收發器產品系列可以很好地滿足這兩大需求。

對于高性能電機控制編碼器應用而言，通常需要更高的數據速率、更小的 RS-485 收發器封裝和 IEC 61000-4-2 ESD 保護。ADM3065E/ADM3066E 50 Mbps 收發器采用節省空間的 10 引腳 LFCSP 封裝，可提供±12 kV（接觸）和±12 kV（空氣）的 IEC 61000-4-2 ESD 保護功能，為 EnDat 編碼器提供了一套可靠的解決方案（請參考 AN-1397 應用筆記了解更多 信息）。

此外，在 ADM3065E/ADM3066E 中添加高速穩定的信號和功率隔離可以通過 isoPower ADuM6401 或 isoPower ADuM6000 及 iCoupler ADuM241D 來實現，如本應用筆記中所述。

在電池供電系統、井下應用（例如，采礦）以及在 4 mA 至 20 mA 環路中工作的過程控制系統中，往往對低功耗工作模式具有較高需求。ADI 公司生產的微功耗數字隔離器 ADuM1441 在關斷模式下的靜態功耗低于 23 μA。ADM3483 3.3 V、250 kbps RS-485 收發器的靜態功耗極低，關斷模式下通常僅 2 nA。

圖 1 所示為適合井下應用穩定可靠的低功耗隔離式 RS-485 解決方案。ADM3483 和 ADuM1441 共用可提供一條通往遠程地下測量節點的可靠低功耗鏈路。系統接口卡包括 ARM Cortex 微控制器單元(MCU)、ADuCM3027 和集成模擬前端(AFE)AD7124-4，用于遠程溫度和壓力測量。系統接口卡的固件更新通過遠距離 RS-485 電纜提供，更新后能夠在最長 1 km 的遠距離內實現低數據速率傳輸（例如，9.6 kbps）。

圖 1. 適合井下應用穩定可靠的低功耗隔離式 RS-485 解決方案

隔離式高速 RS-485

利用 iCoupler 和 isoPower 技術，可以向 ADM3065E 中增添兼具加強絕緣和 5 kV rms 瞬態耐受電壓的電流隔離。ADuM6401 提供了所需的四通道 5 kV rms 信號隔離、最高 25 Mbps 的工作速率以及集成式 DC/DC 轉換器。ADuM6401 配合 ADM3065E（如圖 2 所示）需將 VISO 引腳配置為 3.3 V，具體方法是將 VSEL 引腳連接到 GNDISO 引腳，并將 5V 電源連接到 VDD1 引腳。在 3.3V 電壓下工作，即使數據速率達 25 Mbps，也可以確保 ADM3065E 仍保持在 ADuM6401 的負載能力范圍內。

利用 ADuM241D 四通道數字隔離器和 ADuM6000 隔離式 DC/DC 轉換器，可以實現 50 Mbps 數據速率以及 ADM3065E 隔離，如圖 3 所示。ADuM241D 的數據速率最高可達 150 Mbps，能夠提供完全支持 ADM3065E 以 50 Mbps 數據速率工作所需的精確時序。

不過，以 50 Mbps 數據速率工作的前提是使 ADM3065E 工作在 3.3 V 電壓下。

如果需要在 5V 電壓下工作，可以將 ADuM6000 上的 VSEL 引腳連接到 VISO，但支持的最大數據速率會降低（例如，<10 Mbps）。更多信息，請參考 ADuM241D 和 ADuM6000 數據手冊。

ADuM6401 和 ADuM6000 isoPower 器件中的 DC/DC 轉換器可為 ADM3065E（和 ADuM241D）提供穩壓隔離電源。這兩款 isoPower 器件利用高頻開關元件，通過變壓器傳輸功率。用戶必須遵循輻射標準進行印刷電路板(PCB)布局。如需 PCB 布局建議，請參考 AN-0971 應用筆記。

圖 2. 信號和電源隔離的 25 Mbps RS-485 解決方案（簡化圖，未顯示全部連接）

圖 3. 信號和電源隔離的 50 Mbps RS-485 解決方案（簡化圖，未顯示全部連接）

隔離式低功耗 RS-485

圖 4 顯示了 ADuM1441 微功耗、四通道、數字隔離器和 ADM3483 低功耗、半雙工 RS-485 收發器的組合。

當 ADM3483 處于關斷模式（驅動器使能 DE 引腳為低電平且接收器使能引腳為高電平）時，靜態電源電流通常僅為 2 nA（最大規范值為 1 μA）。如圖 4 所示，ADuM1441 的引腳 7 和引腳 10 分別連接至 GND1 和 GND2。這意味著當 ADuM1441 隔離器處于無總線通信活動的關斷模式時，其靜態電流低于 23 μA?？傮w來說，該解決方案的靜態功耗低至 24 μA 以下。

如果 ADuM1441 的引腳 7 和引腳 10 分別直接連接到 VDD1 和 VDD2，則 ADuM1441 的靜態功耗僅 1.2 μA。這可以通過 PCB 上的跳線連接來實現，用戶可以選擇將引腳 7 連接到 VDD1 或 GND1，還可以選擇將引腳 10 連接到 VDD2 或 GND2。將 ADuM1441 中的 1.2 μA 靜態功耗特性添加到 ADM3483 靜態電源中，可實現一個在關斷或待機模式下僅消耗 2 μA 電流的完全隔離式 RS-485 節點。為了確保隔離器正常工作，ADuM1441 的引腳 7 和引腳 10 必須分別連接到 GND1 和 GND2。

圖 4. 低功耗、隔離式 RS-485 節點

本文小結

RS-485總線標準是使用最廣泛的物理層總線設計標準之一。以數字方式（ADI公司的iCoupler和isoPower）將RS-485與連接至總線的各系統隔離開來，可減少信號失真和誤差，并防止系統和組件發生系統和總線電壓和接地適配。并且通過不同隔離器和RS-485收發器型號的搭配，可輕松滿足工業應用中高速率和低功耗的不同應用場景需求。

編輯：jq