用于在隔离式RS-485节点中分区隔离电源的选项和解决方案

ADI公司的集成式RS-485隔离式收发器产品组合具有灵活性和性能，可满足具有挑战性的系统设计要求，与光耦合器方法相比具有显著优势。

隔离RS-485节点中的信号和电源可能会给实现满足系统要求（如小尺寸、低功耗、数据速率、EMI和物料清单成本）的最佳配置带来设计挑战。传统的分立式解决方案（如光耦合器）存在与光耦合器寿命耗尽相关的问题，以及由于光耦合器技术背后的固有物理特性，每通道功率隔离度高。此外，光耦合器技术的成本随着数据速率的增加而大幅增加，制造复杂性随着元件数量的增加而增加。分立式隔离式DC-DC转换器的实施需要了解变压器设计，将隔离式DC-DC转换器的其他功率组件与变压器相匹配。该设计容易受到与这些元件相关的寄生电阻、电感和电容的影响。幸运的是，如今有新一代高度集成的隔离式收发器解决方案可以解决这些设计挑战。

在过去七年中，ADI开发了一系列创新的集成隔离式RS-485收发器，将ADI在RS-485接口技术方面的进步与ADI的i耦合器数字信号隔离技术相结合，最近还与ADI公司的isoPower隔离DC-DC转换器技术相结合。这些隔离式收发器产品设计用于恶劣环境中的各种应用，如工业自动化、太阳能和风能、仪器仪表和电力线监控。使用这些产品系列的一些工业通信协议的例子是PROFIBUS，Interbus，Modbus，BacNet等。®®®

该系列集成隔离式RS-485/RS-422收发器为设计人员提供了基于电源链系统分区（特别是隔离式总线侧电压电源）的集成隔离的最佳选择。

ADI的产品组合基本上涵盖了隔离式RS-485节点电源链分区的三大分类：

完全集成的信号和电源隔离RS-485/RS-422解决方案

集成信号隔离和集成变压器驱动器（部分电源链集成）

信号隔离的RS-485/RS-422收发器，可灵活选择总线侧电压电源的源

图1显示了ADI公司ADM2867E的紧凑配置，ADM2867E是一款集成信号和电源隔离RS-485收发器。ADI公司的i耦合器和iso电源隔离技术实现了这种集成水平，与传统方法相比，这些技术在易用性、小尺寸和RS-485给定负载下输入功率更低方面具有令人印象深刻的优势。ADM2867E/ADM2582E信号和电源隔离RS-485收发器采用20引脚宽体SOIC封装，是业界尺寸最小的解决方案;它们也是业界首款信号和电源隔离的RS-485/RS-422收发器，可提供与大批量表面贴装制造技术兼容的集成解决方案。此选项非常适合在设计时和小外形规格约束下的客户。

图1.典型的RS-483/RS-422隔离。

2007年，ADI公司发布了业界首款符合PROFIBUS标准的信号隔离RS-485收发器，内置集成变压器驱动器ADM2485，采用16引脚宽体SOIC。ADM2485是ADI提供的具有集成变压器驱动器功能的三款隔离式RS-485收发器之一。图2显示了ADM2485驱动变压器初级侧，为总线侧电路提供隔离电源。

图2.带电源的RS-485/RS-422隔离。

图2所示的配置效率很高，对于具有严格温度限制的设计，输入电压电源为5 V时典型值为81%。外部变压器允许DC-DC转换器以500 kHz的频率工作，为受非常严格辐射要求限制的设计人员提供低EMI解决方案。对于系统设计人员来说，图1和图2解决方案之间的关键权衡是更紧凑的尺寸和易用性，以及更高的效率和更低的频率发射频谱。

在典型的可编程逻辑控制器设计中，I/O以及通信端口需要各种隔离电源。这就需要定制电源，以便从同一变压器铁芯生成多个隔离电源，例如±15 V、5 V和3.3 V电源。在这种情况下，最佳成本选择是选择仅集成信号隔离的隔离式RS-485收发器，如ADM2486，符合PROFIBUS标准的隔离式RS-485收发器。这提供了选择现有5 V或3.3 V隔离电源的灵活性，或者使用变压器上的单独过风来产生总线侧隔离电压。图3显示了分立式DC-DC转换器的简化案例，以说明此配置如何与ADM2486收发器配合使用。

图3.RS-485/RS-422 隔离，带电源和外部开/关功能。

ADI的隔离式RS-485/RS-422收发器系列还提供高达20 Mbps的各种数据速率、总线上多达256个节点以及半双工和全双工操作。此外，这些集成隔离式RS-485收发器均已通过UL和VDE全面认证，可根据要求提供CSA认证。它们经过 100% 生产测试，最高可达 6800 V rms，具体取决于隔离产品。

ADI公司的集成式RS-485隔离式收发器产品组合具有满足系统设计要求的灵活性和性能，同时与光耦合器方法相比具有许多优势。使能i耦合变压器技术自2001年开始批量生产，出货量超过40亿个通道，其可靠性得到了证明。我耦合器的使用寿命超过50年，并且不会受到传统磨损的影响，而传统磨损是替代光耦合器技术的基础。