MAX14943 5kVRMS隔离、20Mbps半双工PROFIBUS DP/RS-485收发器技术手册

概述
MAX14943为一颗隔离型RS-485/PROFIBUS DP收发器，为器件的电缆侧(RS-485驱动器/接收器侧)和UART侧之间提供5000VRMS (60s)电隔离。对于那些端口间地的电位差大，通过隔离断开接地环路降低噪声提高通信性能。器件支持高达20Mbps的可靠通信。

器件包括集成了一个450kHz变压器驱动器，可以为使用外部变压器将功率传递至收发器的电缆侧。一个内置的LDO为IC的电缆侧供电提供了一个结构简单高效解决方案。

器件包括一路半双工驱动器/接收器通道。接收器为1/4单位负载，允许一条共用总线上挂接多达128个收发器。

集成真失效保护电路确保在输入短路或开路时，接收器输出为逻辑高电平。当电缆侧或UART侧电源低于工作电平时，欠压锁定功能禁用驱动器。

驱动器输出/接收器输入具有高达±35kV对电缆侧GNDB的静电放电(ESD)保护，符合人体模式(HBM)要求。

MAX14943采用16引脚宽体SOIC封装，工作温度范围-40°C至+105°C。
数据表：*附件：MAX14943 5kVRMS隔离、20Mbps半双工PROFIBUS DP RS-485收发器技术手册.pdf

应用

• HVAC
• 工业自动控制
• 电表
• 可编程逻辑控制器

特性

• 高度集成简化设计
  • 集成LDO用于电缆侧电源
  • 集成变压器驱动器，将电源传递至电缆侧，150mA负载时的效率高达80%
• 高性能收发器支持灵活的设计
  • 兼容RS-485和EIA 61158-2 Type 3 PROFIBUS DP标准
  • 20Mbps (最大值)数据率
  • 总线上允许挂接多达128片器件
• 集成保护，达到可靠的通信
  • 驱动器输出/接收器输入上具有±35kV ESD (HBM)保护
  • 5kVRMS隔离耐压，可持续60s (V ISO )
  • 1200VPEAK最大重复峰值隔离电压(V IORM )
  • 848VRMS最大工作隔离电压(V IOWM )
  • 额定工作电压下的寿命长于30年
  • 承受±10kV浪涌，符合IEC 61000-4-5标准
  • 热关断

框图

DC电气特性

典型操作特性

引脚配置描述

详细说明

MAX14943 隔离式 RS - 485/PROFIBUS DP 收发器提供 5000VRMS（60 秒）的电流隔离，实现 RS - 485/PROFIBUS 电缆侧与 UART 侧之间的隔离。该器件允许在隔离屏障两侧接地之间存在较大电位差时，以高达 20Mbps 的速率跨越隔离屏障进行通信。

隔离

数据和电力均可跨越隔离屏障传输。数据隔离通过集成电容隔离实现，允许在 UART 侧与收发器的电缆侧之间进行数据传输。

为实现电源隔离，该器件集成了变压器驱动器，可驱动外部中心抽头变压器，将电力从隔离的 UART 侧传输至电缆侧。连接变压器的初级侧至器件的变压器驱动器输出 TD1 和 TD2。将初级中心抽头连接至 VDDA。

集成低压差稳压器（LDO）

该器件集成了一个内部低压差稳压器，其输出为 5V（典型值），用于为芯片的电缆侧供电。LDO 的输出为 VDDB 。LDO 具有 300mA（典型值）的电流限制。如果 LDO 未使用，将 VLDO 连接到 GNDB ，并将 + 5V 直接施加到 VDDB 。

真正的故障安全特性

该器件可确保当接收器输入短路、开路，或者连接到端接传输线且所有驱动器均禁用时，接收器输出为逻辑高电平。接收器阈值固定在 - 50mV 至 - 200mV 之间。如果差分接收器输入电压（VA - VB）大于或等于 - 50mV ，RXD 为逻辑高电平。在端接总线且所有发送器均禁用的情况下，接收器的差分输入电压会被端接电阻拉至零。由于该器件的接收器阈值特性，此时 RXD 输出为逻辑高电平。

驱动器输出保护

有两种机制可防止因故障或总线竞争导致的输出电流过大和功率耗散：第一，输出级的折返模式电流限制可立即防止整个共模电压范围内的短路；第二，热关断电路会在芯片温度超过 + 160°C（典型值）时，将驱动器输出强制进入高阻抗状态。

热关断

该器件通过集成的热关断电路防止过温损坏。当结温（TJ）超过 + 160°C（典型值）时，驱动器输出将进入高阻抗状态，从而终止正常运行。当 TJ 降至 145°C（典型值）以下时，器件恢复正常运行。

变压器驱动器过流限制

该器件具备过流限制功能，以保护集成变压器驱动器在对大电容负载或驱动内部电路充电时免受过大电流的影响。过流限制分两个阶段实现：初级电路监测输出电流，当检测到 1.2A 阈值峰值电流时，内部电路将输出电流降低至 730mA 限流值。该器件的变压器驱动器逐周期限制电流，直到短路消除。

在过流限制期间，器件的变压器驱动器可能会耗散大量功率，导致 IC 进入热关断状态。当驱动器的结温超过热关断阈值时，TD1 和 TD2 驱动器输出将被禁用。当温度降至热关断滞后温度以下时，驱动器恢复正常运行。

变压器选择

集成的推挽式变压器驱动器可将工作功率从 UART 侧传输到器件的隔离侧。450kHz 变压器驱动器可与中心抽头初级变压器配合使用。选择变压器时，ET 积应大于或等于驱动器的 ET 积，以确保变压器不会进入饱和状态。确定在任何一个周期内施加到变压器的最大时间。计算变压器初级的最小 ET 积如下：

其中 VMAX 是 VDDA 上的最坏情况最大电源电压，tMIN 是在该电源电压下施加到变压器的最小频率时间。例如，使用 5.5V 和 350kHz 时，所需的最小 ET 积为 7.9Vμs。表 1 包含推荐的变压器列表。