LT1785和LT1791解决问题RS485接口中的故障

具有 ±1785V 故障的 LT1791 和 LT485 RS422 / RS60 收发器 宽容解决现实世界的问题 RS485接口中的现场故障 电路。RS485 和 RS422 数据网络 用于各种 数据通信应用。 调制解调器和其他计算机外围设备 使用点对点RS422 支持更高通信的连接 速度和更好的噪音 远距离的免疫力 可以通过 RS232 连接实现。 使用多点RS485网络 用于局域网和工业控制网络。 这些应用程序是 有时容易受到未知的影响 外部的恶劣环境 受控的屏蔽环境 典型的电气设备底盘。 数据线电压超过 绝对最大额定值 收发器芯片可能导致现场故障 传统收发器 电路。安装接线故障， 接地电压故障和雷电引起的 浪涌电压都很常见 过压条件的原因 会损坏常规界面 电路。现场故障率 RS485收发芯片中一些高风险 环境如此之高，以至于 收发器芯片通常是DIP封装 安装在插座中，便于 设备的现场维修。高 LT1785 的电压容错 而 LT1791 则提供了 高风险数据网络解决方案 环境。

除了增强网络系统 容错、电气 LT1785 的性能 和 LT1791 匹配或超过最佳 执行标准 RS485/RS422 提供数据速率的收发器 高达 250kbaud。LT1785 和 LT1791 收发器具有高 扩展数据的输入阻抗 网络，压摆控制输出 EMI 控制，低阻抗电缆驱动 功能，故障安全接收器 设计和片上 ±15kV ESD 保护。 符合行业标准 引脚排列，系统可以轻松 升级以改善环境 容错。

本质安全，最高 ±60V

RS422的电气标准 RS485 需要接收器和 无源变送器运行 带输入共模电压 从−7V到12V，即使传输 电压限制为电压 地和6V之间的范围。这 额外的共模范围允许 对现实世界问题的一些容忍度 接地电压差 跨网络。不幸的是，对于 大多数收发器，电压远在 超出−7V至12V范围可能会 发生在实际网络中。

RS485 和 RS422 收发器 通常可从几个 供应商都容易受到损害 故障电压仅略微超出 −7V至12V工作范围。 一家供应商的 RS485 收发器具有 绝对最大额定电压 数据I/O引脚上的−8V至12.5V。 如此狭窄的边际高于 所需的−7V至12V工作条件 使这种电路非常脆弱 在现实世界的环境中。另外 外部保护电路是 在保护这些电路方面无效 不干扰正常 操作信号电平。

LT1785 和 LT1791 具有 ±60V 驱动器输出的额定值和 接收器输入引脚，本质上是 在会破坏的环境中安全 其他接口电路。是否 电路正在发送、接收、输入 待机或断电，任何电压 在±60V以内将容忍 芯片无损坏。数据通信 将在期间中断 故障条件，但电路 会活着改天说话。The I-V 图1-3所示的曲线说明 这。

图1.LT1791接收器输入的I–V曲线：−60V至60V。

图2.LT1791 驱动器输出的 I–V 曲线：V抄送= 5V， DE = 0V， −60V < V外< 60V。

图3.LT1791 驱动器输出的 I–V 曲线：V抄送= 0V， DE = 0V， −60V < V外< 60V。

LT1785 和 LT1791 接收器 输入保持高阻抗，通常 120kΩ，从−60V至60V（参见 图1）。这种良性特征 存在于所有操作条件下。 数据信号仅在−7V至12V共模电压下正确接收 模式范围为RS485，但没有 对 LT1785 / LT1791 的损坏将 在整个 ±60V 范围内产生结果。

LT1785 / LT1791 的驱动器行为比 接收器输入，必须讨论 分别针对每种操作模式。 图2显示了I-V特性 的 LT1791 驱动器输出，具有 高阻抗模式下的驱动器。下面 −12V，一些漏电流流动， 但这只能达到2mA的幅度 在−60V时。与 V外> V抄送（5V 输入 在这种情况下），小电流 （100μA） 为 传导，几乎保持不变 作为 V外增加到60V。 与 V抄送= 0V，驱动器 I-V 曲线为 负电压也是如此，但 正电压下的 100μA 电流 不存在（图3）。

电路故障条件 正在传输导致驱动程序 输入当前限制。对于大震级 故障，电流限制折叠 回到接近零。如果短路 故障条件持续，热 关断电路将打开 司机下车。图 4 和图 5 显示了 驱动器 I-V 曲线，用于输出 低州和高州。

图4.驱动器故障电流（输出低电平时）抄送= 5V）。

图5.输出高电平时的驱动器故障电流 （DE = V抄送= 5V）。

超出 ±60V

虽然±60V容错容错 罪孽多，更高 电压恶魔可能仍然潜伏着。 ESD就是这样一个恶魔，电压 数千伏的尖峰。这 LT1785 和 LT1791 具有片内功能 防静电保护，防止损坏 ESD瞬变高达±15kV。 ESD 保护器件分流 ESD能量远离有源电路 到地面和V抄送供应 引 脚。使ESD保护发挥作用 正确，用户必须确保 低 ESR 电源去耦电容器 位于V附近抄送和电路的接地引脚。0.1μF 陶瓷片式电容器工作良好。

其他高压故障，如 雷电引起的浪涌电压， 工业环境接地回路 或短路到交流线路，不如 作为ESD瞬变的能量有限。 对于这种高能量故障，外部 必须使用保护来保护 电路。典型保护网络 使用电压钳位组合 使用限流网络。在 概念，可以使用这样的网络 与大多数RS485电路负担得起 扩展保护，但在实践中， 增加保护网络 干扰 的正常运行 数据网络。电压钳位 Zeners 或 TransZorbs 不可用 在严格的电压公差和 此外，它们的内部阻抗 产生几伏特的附加电压 高于其标称击穿的潜力 电压出现在 故障时受保护器件的引脚 电流流动。保护电路 具有−8V至12.5V绝对最大值 额定电压需要 使用带电压的保护装置 评级远低于所需的通用值 RS485网络的模式范围。 保护二极管的触发 会中断正常的数据传输。 两者之间的巨大差距 工作电压和 ±60V 绝对最大限制使 外部保护是一个可行的选择 与 LT1785 和 LT1791 一起使用。®

图 6 显示了 使用外部箝位和限制 用于扩展 LT1785 的组件 ±60V固有容差大 更高的±170V电平，峰值120VAC 本例中的线路电压。36 TransZorbs用于夹紧 收发器线路引脚低于60V 收发器的额定值。在 短路至 120VAC 线路，峰值浪涌 近3A的电流将流过 47Ω电阻和多晶开关™限制器。峰值电流额定值和 TransZorbs的串联电阻 在选择时必须考虑 以确保箝位限制器可以 承受浪涌，并且 峰值电压将保持在 LT60 的额定电压为 ±1785V。在3A时， 即使是高电流的TransZorbs也会 超过其标称击穿电压 几伏特，使这个 保护方法无效 收发器电路，仅 1V 至 4V 绝对最大裕量高于 他们的操作范围。多晶开关 限幅器是热激活的，并且 阻力增加许多订单 大约 10 毫秒的量级。后 多晶开关转换，故障电流 只有几毫安。 碳复合电阻器必须是 用于限制PolySwitch转换前的初始浪涌电流 点。金属膜电阻器没有 有效浪涌过载额定值和 将在多晶交换机转换之前失败 将电流降至可持续 水平。

图6.容错扩展到 120VAC 线路电压。

电气功能增强 大型网络数据完整性

除了其独特的容错能力 功能，这些收发器 提供电气性能功能 最大限度地提高完整性 延绳数据传输， 分布式网络。受控压摆率 输出将 EMI 降至最低 电缆反射问题。有限 压摆率将数据速率限制在 最大 250kbaud（图 7）， 但这并不是大多数的限制 网络。RS485 标准允许数据 速率仅快于 250kbaud 小型网络，小于 1000 英尺 在长度上。可控压摆率降低 连接引起的电缆反射 存根、不完美的端接和 电缆接头，改善数据传输 大多数网络上的完整性。

图7.250kbaud的正常工作波形。

LT1785 和 LT1791 驱动器输出 具有额外的驱动能力 与大多数竞争收发器相比。 保证输出电平 驱动低阻抗负载时 — 低至 36Ω。额外电流驱动 允许廉价的电话线， 特性阻抗低 作为72Ω，用于网络 电缆。这可能导致显着 在大型网络中节省成本 允许使用现有的布线 许多建筑物。

A 级设备可用于 确保在以下情况下的故障安全接收器输出 输入断开或短路或 没有信号。接收器 LT1785A 上的门限和 LT1791A 保证 介于 0.01V 和 0.200V 之间。这是 比 RS485/RS422 标准更紧密 −0.200V至0.200V门限。 保证的正电压 阈值消除歧义 系统故障期间接收的信号 或待机条件。开放电缆， 电缆短路或所有驱动器都处于高电平 阻抗模式导致零伏 接收器处的差分器。故障安全 接收器功能简化了 设计软件来检测这些 条件。任何接收器输出低电平 条件将被可靠地解释 作为有效数据。

LT1785 和 LT1791 特性 超高接收器输入阻抗， 最小值为 85kΩ，以最小化数据线 加载并允许多达 128 个 数据网络上的连接。标准 RS232 网络限制为 32 个接收器，其中每个接收器 被认为是一个“单位负载”。每 LT1785 或 LT1791 可计为 1/4 单位负载并与其他混合 网络中的 1 单位负载收发器。 达到最大网络大小 总共 32 个单元负载。

这些电气特性相结合 具有坚固的过压容限， 制造 LT1785 和 LT1791 扩展数据的绝佳选择 非良性电气网络 环境（图 8）。任何数据 工业网络运行 环境，需安装 错误或任何其他接线故障，将 使用这些收发器的好处 获得无故障、可靠的数据 联网。

图8.半双工RS485网络操作。

审核编辑：郭婷