ST4E1216/ST4E1240高速RS485收发器技术解析与应用指南

STMicroelectronics ST4E12x高速3.3V/5V RS485收发器是低功耗差分线路收发器，用于半双工模式下在标准RS485应用中的数据传输。 ST4E1216和ST4E1240兼容3.3V或5V导轨式电源，工作电压范围为3V至5.5V。 这些收发器的运行数据速率高达16Mbps (ST4E1216) 和40Mbps (ST4E1240)。这些元件非常适合用于扩展电缆传输中的多点应用，可耐受ESD瞬变。特别是，总线引脚支持 ±12kV IEC 61000-4-2接触放电。STMicroelectronics ST4E12x高速RS485收发器在开/关切换或热插拔期间还具有强大的热插拔功能。 该收发器采用标准SO-8封装，工作温度范围为-40°C至+125°C (ST4E1216) 和-40°C至+85°C (ST4E1240)。

数据手册；*附件：STMicroelectronics ST4E12x高速3.3V，5V RS485收发器数据手册.pdf

特性

• 符合或超过TIA/EIA-485A标准要求
• 3 V至5.5 V电源电压
• 在5V电源下，差分输出电压（V OD ）超过2.1V，实现PROFIBUS兼容性
• 高速，数据传输速率高达40Mbps
• 总线上有超过64个收发器（多达100个节点）
• 关断模式下的低静态电流
• 自然通风工作温度范围
  • -40 °C至+125 °C (ST4E1216)
  • -40 °C至+85 °C (ST4E1240)
• 采用行业标准SO-8封装
• 集成保护
  • 故障安全接收器（总线开路、空闲和短路）
  • 热关断保护
  • 热插拔功能（寄生电容高达100pF）
  • 总线I/O ESD保护
    • ±12kV IEC61000-4-2接触放电
    • ≥±8kV HBM ESD
    • ±4kV IEC61000-4-4 A类快速瞬态突发 (EFT)

引脚功能图

ST4E1216/ST4E1240高速RS485收发器技术解析与应用指南‌

一、产品概述与核心特性

STMicroelectronics推出的ST4E1216和ST4E1240是专为半双工RS485通信设计的高速差分线路收发器，兼具高性能与强健防护能力：

‌关键特性‌

• ‌宽电压供电‌：3V至5.5V，兼容3.3V/5V系统
• ‌高速传输‌：ST4E1216支持16Mbps，ST4E1240支持40Mbps数据速率
• ‌多节点支持‌：单总线可连接超过64个收发器（最高100节点）
• ‌全面防护‌：
  • ±12 kV IEC61000-4-2接触放电ESD保护
  • ≥±8 kV HBM ESD防护
• ‌工业级温度范围‌：
  • ST4E1216：-40°C至125°C
  • ST4E1240：-40°C至85°C
• ‌热插拔能力‌：支持高达100pF寄生电容场景

二、技术参数深度解析

‌电气性能指标‌

1. ‌驱动端性能‌（VCC=5V）
   • 差分输出电压：典型值3.5V（最小值2.1V）
   • 上升/下降时间：0.5-7.5ns
   • 传播延迟：4-20ns
2. ‌接收端特性‌
   • 正负输入阈值电压：-100mV/-130mV（典型值）
   • 输入滞后电压：30mV（典型值）

‌防护等级详情‌

• 总线引脚A/B具备±12kV IEC61000-4-2接触放电保护
• 4kV IEC61000-4-4快速瞬变脉冲群抗扰度
• 热关断保护：165°C触发（13°C迟滞）

三、功能模式与引脚配置

‌引脚功能定义‌

引脚	名称	类型	功能描述
1	R	输出	接收器数据输出
2	RE	输入	接收器使能（低电平有效）
3	DE	输入	驱动器使能（高电平有效）
4	D	输入	发送数据输入
5	GND	-	接地
6	A	双向	总线I/O A
7	B	双向	总线I/O B
8	VCC	-	3V-5.5V供电

‌工作模式控制‌

• ‌驱动器模式‌：DE=高电平激活，数据从D传输至A/B差分输出
• ‌接收器模式‌：RE=低电平激活，差分信号转换为R端单端输出

四、故障安全与热插拔设计

‌故障安全保障‌

• 总线开路、短路、空闲状态下自动输出高电平
• 防止因总线异常导致的逻辑不确定状态

‌热插拔管理‌

• DE/RE引脚集成动态阻抗控制（6kΩ瞬态电阻）
• 有效消除上电过程中的寄生电容干扰
• 确保系统在插拔过程中的信号完整性

五、典型应用场景

1. ‌工业自动化‌：PLC、运动控制器、传感器网络
2. ‌楼宇控制‌：安防系统、智能照明、HVAC控制
3. ‌基础设施‌：智能电网、交通监控、数据采集系统
4. ‌背板总线‌：机架内设备通信

六、系统设计建议

‌网络拓扑优化‌

• 采用双绞线传输，总线两端需接入54-60Ω终端电阻
• 分支长度尽可能缩短，减少信号反射

‌散热考虑‌

• ST4E1240在40Mbps满负载下功耗达370mW
• 需根据实际工作环境评估散热方案