Texas Instruments THVD1400V半双工RS-422/RS-485收发器具有灵活的I/O电源和集成IEC ESD保护，可提供5μA关断电源电流。该收发器包括一个转换速率控制引脚 (SLR)，用于将收发器设置为最大的20Mbps模式或转换速率受限的500kbps模式。 THVD1400V 收发器 具有差分输出，在5V电源下可超过2.1V，以兼用PROFIBUS，并支持1.65V至5.5V低电平逻辑接口。该收发器用于工厂自动化和控制、楼宇自动化、电机驱动、电力输送、工业运输、HVAC系统、智能电表和通信基础设施。

数据手册：*附件：Texas Instruments THVD1400V半双工RS-422，RS-485收发器数据手册.pdf

THVD1400V收发器满足或超过TIA/EIA-485A标准的要求。该收发器的工作温度范围为–40°C至125°C，采用3mmx3mm VSON（10 引脚）封装。

特性

• 达到或超出TIA/EIA-485A标准的要求
• 差分输出超过2.1V，可实现与5V电源的PROFIBUS兼容性
• RS-485电源电压范围：3V至5.5V
• 1.65V到5.5V逻辑信号接口电源
• 半双工RS-422/RS-485
• 可配置的最大数据速率：
  • SLR = 500kbps（高）
  • SLR = 20Mbps（低或浮动）
• 总线I/O保护：
  • ±16kV HBM ESD
  • ±12kV IEC 61000-4-2接触放电
  • ±12kV IEC 61000-4-2气隙放电
  • ±4V IEC 61000-4-4快速瞬态脉冲
  • ±16V总线故障保护（总线引脚上的绝对最大电压）
• 低功耗：
  • 关断电源电流：5μA
  • 工作期间静态电流：<3mA
• 用于热插拔功能的无干扰上电和断电
• 开路、短路和空闲总线失效防护
• 1/8单位负载（多达256个总线节点）
• 小型热效率高的10引脚VSON封装 (3 MM x 3 MM)

简化版应用电路图

德州仪器THVD1400V汽车级RS-485收发器技术解析

一、关键特性

1. 电气特性

• ‌宽工作电压范围‌：总线电源3V至5.5V，逻辑接口1.65V至5.5V
• ‌高速数据传输‌：SLR引脚可配置最大数据速率(低摆率500kbps/高摆率20Mbps)
• ‌低功耗设计‌：工作静态电流<3mA，关断电流<5μA

2. 保护特性

• ‌ESD保护‌：
  • ±16kV HBM(总线引脚)
  • ±12kV IEC 61000-4-2接触放电
  • ±4kV IEC 61000-4-4快速瞬变脉冲群
• ‌总线故障保护‌：±16V总线引脚绝对最大电压

3. 系统集成优势

• 1/8单位负载(最多支持256个总线节点)
• 开路/短路/空闲总线故障保护
• 热插拔无干扰功能

二、工作原理

THVD1400V采用半双工通信架构，驱动器与接收器通过DE和RE引脚独立控制：

1. 驱动器模式

当DE为高电平时：

• D=高电平 → A=高，B=低 (VOD=VA-VB为正)
• D=低电平 → A=低，B=高 (VOD为负)

2. 接收器模式

当RE为低电平时：

• VID=VA-VB > VTH+ → R=高
• VID < VTH- → R=低
• VTH- < VID < VTH+ → 输出不确定

三、典型应用设计

1. 网络拓扑设计

建议采用终端匹配的RS-485网络结构：

• 总线两端各接120Ω终端电阻
• 节点到主干线的分支长度应尽量短
• 计算公式：L(STUB) ≤ 0.1 × tr × v × c

2. 保护电路设计

针对工业环境中的瞬态干扰，建议增加外部保护：

• TVS二极管：如CDSOT23-SM712(双向400W)
• 脉冲电阻：10Ω厚膜电阻(如CRCW0603010RJNEAHP)
• 典型保护电路布局应靠近总线连接器

3. 电源设计

• 每个电源引脚就近放置100nF去耦电容
• VCC和VIO压差|VIO-VCC|必须小于0.3V
• 上电顺序：VCC/VCCI先于VOFFSET

四、PCB布局指南

1. ‌热设计‌：
   • 热焊盘通过多个过孔连接至地层
   • 建议使用2oz铜厚以提高散热能力
   • 最大结温150°C(需根据应用降额)
2. ‌信号完整性‌：
   • 保持开关节点面积最小化
   • 敏感信号线(CSP/CSN)采用差分走线
   • 避免在接收器输入端附近布置快速开关信号
3. ‌EMI优化‌：
   • 使用完整地平面
   • 关键信号远离板边
   • 必要时增加共模扼流圈

五、应用领域

1. ‌工业自动化‌：
   • PLC系统
   • 电机驱动器
   • 过程控制设备
2. ‌基础设施‌：
   • 智能电表
   • HVAC系统
   • 楼宇自动化
3. ‌交通运输‌：
   • 车载通信网络
   • 站台控制系统
   • 信号传输系统

六、可靠性设计要点

1. ‌热管理‌：
   • 环境温度监控
   • 功率降额设计
   • 热阻优化(θJA=53.3°C/W)
2. ‌ESD防护‌：
   • 接触放电路径设计
   • 机壳接地策略
   • 接口隔离方案
3. ‌故障诊断‌：
   • 总线状态监测
   • 开路/短路检测
   • 热关断保护(典型170°C)

七、总结

THVD1400V为工业RS-485通信提供了高集成度解决方案，其灵活的电源架构和强大的保护特性使其适用于严苛环境。设计时需特别注意：

• 摆率选择与电缆长度的平衡
• 严格的电源时序要求
• 优化的PCB布局与热设计
• 适当的瞬态保护方案

该器件的小尺寸封装和低功耗特性使其成为空间受限应用的理想选择，特别是在需要长距离可靠通信的工业自动化系统中。