概述
ADM2682E/ADM2687E是具備±15 kV ESD保護功能的完全集成式5 kV rm信號和電源隔離數據收發器,適合多點傳輸線路上的高速通信應用。ADM2682E/ADM2687E集成了一個5 kV rms隔離DC/DC電源,省去了外部DC/DC隔離模塊。
數據表:*附件:ADM2682E ADM2687E 16Mbps、5 kV rms信號和電源隔離RS-485收發器技術手冊.pdf
器件針對平衡傳輸線路而設計,符合ANS/TIA/EIA-485-A-98和ISO 8482:1987(E)標準。
該器件集成ADI公司的iCoupler ^?^ 技術,將一個3通道隔離器、一個三態差分線路驅動器,一個差分輸入接收器和ADI公司的isoPower ^?^ DC/DC轉換器集成于單封裝中。它們采用5V或者3.3V單電源供電,實現完全集成的信號和電源隔離RS-485解決方案。
ADM2682E/ADM2687E驅動器具有高電平有效使能特性。此外具有低電平有效接收器使能特性,禁用時可使接收器輸出進入高阻態。
這些器件具有限流和熱關斷特性,可防止發生輸出短路以及總線競爭導致功耗過大的情況。額定溫度范圍為工業溫度范圍,提供16引腳、寬體SOIC高集成度封裝,爬電距離和電氣間隙大于8 mm。
ADM2682E/ADM2687E采用isoPower技術,使用高頻開關元件通過變壓器傳輸電力。設計印刷電路板(PCB)布局時應特別小心,必須符合相關輻射標準。有關電路板布局考量因素的詳細信息,請參考AN-0971應用筆記:“ isoPower器件的輻射控制建議 ”。
應用
特性
- 5 kV rms隔離RS-485/RS-422收發器,可配置為半雙工或全雙工
- isoPower ^?^ 集成式隔離DC/DC轉換器
- RS-485輸入/輸出引腳
提供±15 kV ESD保護 - 符合ANSI/TIA/EIA RS-485-A-98和ISO 8482:1987(E)標準
- 數據速率:16 Mbps
- 5 V或3.3 V電源供電
- 總線最多支持與256個節點連接
- 開路和短路故障保護接收器輸入
- 高共模瞬變抗擾度:>25 kV/μs
- 欲了解更多特性,請參考數據手冊
框圖
引腳配置描述
典型性能特征
測試電路
應用信息
絕緣壽命
絕緣結構在承受電壓應力時會逐漸損壞,長期處于電壓應力下會導致絕緣性能下降。絕緣老化速度取決于所施加電壓的特性。 Analog Devices 開展了由相關機構執行的加速壽命測試,還進行了大量評估,以確定 ADM2882E/ADM2887E 絕緣系統的使用壽命。
Analog Devices 進行加速壽命測試,測試電壓水平高于額定連續工作電壓。加速因子用于計算實際工作條件下的使用壽命。這些因子考慮了幾個工作條件,例如連續工作電壓。表 17 中的值總結了 ADM2882E/ADM2887E 的工作條件。連續工作電壓超過額定值會縮短使用壽命,超過器件額定電壓會導致過早絕緣失效。
PCB 布局
ADM2882E/ADM2887E 隔離式 RS-422/RS-485 收發器集成了 iCoupler 數字隔離器和 dc-dc 轉換器,邏輯接口無需外部電源。在輸入電源引腳和 ADuM2250EB 引腳對之間進行電源去耦是推薦的做法,如圖 41 所示。去耦電容應盡可能靠近器件放置,以利用芯片級變壓器的優勢。此外,數據引腳上的開關瞬變會占用電源電流。
多個工作頻率需要去耦電容。噪聲抑制需要低電感、高頻電容,而紋波抑制和適當調節需要大容量電容。這些電容連接如下:Pin 1(VDD1)和 Pin 2(GND1)、Pin 7(VCC1)和 Pin 8(GND1)用于 VCC1。Pin 9(VDD2)和 Pin 10(VDD2GND)、Pin 15(VCCA)和 Pin 16(GNDA)用于 VCCA。Pin 18(VDD3)和 Pin 19(VDD3GND)用于 VDD3。建議在每個電源引腳上使用 0.1μF 的陶瓷電容來抑制噪聲和紋波。更小的電容應靠近引腳放置,更大的電容(1μF 或更大)應靠近輸入電源放置。對于 VCC1,推薦在 Pin 1 和 Pin 2 以及 Pin 7 和 Pin 8 處使用 0.1μF 電容;對于 VCCA,推薦在 Pin 9 和 Pin 10 以及 Pin 15 和 Pin 16 處使用 0.1μF 電容;對于 VDD3,推薦在 Pin 18 和 Pin 19 處使用 0.1μF 電容。VCC1 的輸入電源引腳應使用低電感陶瓷電容,或等效的長引腳電容,以減小電壓降。電容頂部或底部與輸入電源引腳之間的總引線長度不應超過 10mm。
在涉及高共模瞬變的應用中,確保電路板布局(跨隔離柵)的設計使耦合最小化。此外,電路板布局應設計為:在給定的器件側,任何產生的耦合都能均勻影響所有引腳。若不這樣做,可能會導致引腳間出現電壓差,超過器件的絕對最大額定值,進而致使器件閂鎖或永久損壞。
ADM2882E/ADM2887E 耗散約 675mW 的功率,幾乎全部作為熱量通過 GND 引腳耗散到 PCB 中。由于該器件本質上是隔離器件,其主要散熱路徑是通過 GND 引腳到 PCB 的熱傳導。為 Pin 1、Pin 8、Pin 9、Pin 16 和 Pin 19 提供足夠的焊盤,以實現良好的熱傳導,如圖 41 所示。這些焊盤應足夠大,以將熱量從芯片傳導到 PCB 地面,從而顯著降低芯片的溫度。焊盤的尺寸由設計師決定,并取決于可用的電路板空間。
EMI 考慮
ADM2882E/ADM2887E 的 dc-dc 轉換器部分以非常高的頻率工作。為了最小化電磁干擾(EMI),應盡可能短地連接初級側和次級側的去耦電容。這可以減少高頻電流環路,從而減少 EMI。
該器件的 dc-dc 轉換器會產生高頻噪聲,這些噪聲可以耦合到電路板接地層和功率電流中,從而在數字和模擬電路中傳播。建議使用接地屏蔽或接地平面來隔離這些噪聲源。對于對 EMI 敏感的應用,建議遵循 ADuM5401 應用筆記中的 PCB 布局指南。關于隔離式電源轉換器的更多信息,請參閱《隔離式電源考慮因素》。
隔離電源注意事項
隔離輸出電壓為 3.3V。ADM2882E/ADM2887E 中集成的隔離式 iPower dc-dc 轉換器的典型溫度裕量為 55°C,這是在環境溫度為 80°C 時器件的額定值。這表明內部 RS-485 電路所需的電流很小,VCCA 上有額外的電流可用于外部應用。
ADM2682E/ADM2687E 用于全雙工 RS - 485 節點的一個示例應用,如圖 42 所示電路原理圖。關于該電路中電容的推薦布局,可參考 “印刷電路板布局” 部分。終端電阻((R_T) )的放置取決于節點位置和網絡配置。若需 RS - 485/RS - 422 電路實現方面的應用指導,可參考 AN - 960《應用筆記:RS - 485/RS - 422 電路實現指南》 。
圖 43 和圖 44 展示了 ADM2682E/ADM2687E 在半雙工和全雙工 RS - 485 網絡中的典型應用,最多可連接 256 個收發器到 RS - 485 總線。為減少反射,在接收端以其特性阻抗端接,且盡量縮短總線主干長度。對于半雙工操作,這意味著線路兩端都需端接,因為任一端都可能作為接收端 。
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