THVD24x9：小型封装、高防护的RS - 485收发器解决方案

在工业自动化、楼宇自动化、电网基础设施等众多领域，可靠的数据传输至关重要。RS - 485作为一种常用的通信标准，在长距离、多点通信中表现出色。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（TI）推出的THVD24x9系列RS - 485收发器，看看它是如何满足这些应用场景需求的。

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一、产品概述

THVD24x9系列包括THVD2419和THVD2429两款器件，是半双工RS - 485收发器，具备集成浪涌保护功能。它有标准8引脚SOIC（D）封装和小型10引脚VSON封装两种选择，能适应不同的应用需求。该系列产品有两种速度等级，THVD2419最高支持250kbps的数据传输速率，THVD2429则能达到20Mbps，可满足不同场景下对数据传输速率的要求。

二、产品特性

（一）电气特性

1. 宽电源电压范围：支持3V至5.5V的电源电压，采用VSON封装的器件还支持额外的VIO电源，可在低至1.65V的电源电平下运行I/O，这使得它在不同的电源环境下都能稳定工作。
2. 高信号速率：提供250kbps（THVD2419）和20Mbps（THVD2429）两种信号速率选择，能满足不同应用对数据传输速度的要求。
3. 低功耗：在关断模式下功耗小于5µA，并且在不同的工作模式下，如驱动和接收同时启用、驱动启用接收禁用、驱动禁用接收启用等，都有较低的静态电流，有助于降低系统功耗。

（二）保护特性

1. ESD保护：总线引脚具备片上ESD保护，可承受±15kV HBM和±8kV IEC 61000 - 4 - 2接触放电，有效防止静电对器件的损害。
2. EFT保护：内部ESD保护电路能保护收发器免受±4kV EFT的影响，在电感负载产生高频瞬变的环境中也能稳定工作。
3. 浪涌保护：集成浪涌保护功能，无需外部保护元件。SOIC封装可承受±3kV/42Ω IEC 61000 - 4 - 5 1.2/50μs浪涌，VSON封装可承受±1.5kV/42Ω IEC 61000 - 4 - 5 1.2/50μs浪涌，提高了设备在工业环境中的可靠性。

（三）其他特性

1. 宽共模电压范围：共模范围达到±25V，适用于长线缆上的多点应用，能有效抑制噪声干扰。
2. 高总线故障保护：可承受±42V直流总线故障，增强了器件在复杂工业环境中的稳定性。
3. 1/8单位负载：允许多达256个总线节点连接，大大增加了系统的扩展性。

三、应用场景

（一）工业自动化

在工厂自动化系统中，RS - 485通信常用于连接各种设备，如PLC、传感器、执行器等。THVD24x9的高防护性能和宽共模电压范围，能有效抵抗工业环境中的噪声干扰和浪涌冲击，确保数据的可靠传输。同时，其低功耗特性也有助于降低整个系统的能耗。

（二）楼宇自动化

在楼宇自动化系统中，需要对各种设备进行集中控制和管理，如照明系统、空调系统、门禁系统等。THVD24x9的高速信号传输能力和高总线节点支持能力，能满足多个设备之间的通信需求，实现高效的楼宇自动化控制。

（三）电网基础设施

电网基础设施中，通信的可靠性至关重要。THVD24x9的浪涌保护和EFT保护功能，能有效抵御雷击、开关操作等产生的瞬态干扰，确保电网系统中数据的准确传输，保障电网的稳定运行。

四、引脚配置和功能

THVD24x9的引脚配置在SOIC - 8和VSON - 10封装中有不同的定义，但功能基本一致。主要引脚包括VIO（为R、D、RE和DE提供1.8V至5V电源）、R（接收器数据输出）、RE（接收器使能，低电平有效）、DE（驱动器使能，高电平有效）、D（驱动器数据输入）、GND（设备接地）、A和B（总线I/O端口）、VCC（为设备提供3.3V至5V电源）。了解这些引脚的功能，对于正确使用该器件至关重要。

五、设计要点

（一）电源设计

为了确保器件在所有数据速率和电源电压下可靠运行，每个电源都应使用一个100nF的陶瓷电容进行去耦，并且该电容应尽可能靠近电源引脚放置。这样可以减少开关电源输出端的电压纹波，补偿PCB电源平面的电阻和电感。

（二）布局设计

1. 使用电源和地平面：提供低电感路径，高频电流会倾向于沿着阻抗最小的路径流动。在电路板上，应在收发器、UART和/或控制器IC的VCC/VIO引脚附近尽可能靠近地放置100nF至220nF的去耦电容。
2. 减少过孔电感：对于去耦电容的VCC/VIO和地连接，至少使用两个过孔，以最小化过孔的有效电感。
3. 限制噪声电流：使用1kΩ至10kΩ的上拉和下拉电阻来连接使能线，以限制瞬态事件期间这些线路中的噪声电流。

六、总结

THVD24x9系列RS - 485收发器以其小型封装、集成浪涌保护、高总线故障保护、宽电源电压范围和多种信号速率选择等特点，为工业自动化、楼宇自动化、电网基础设施等领域的通信应用提供了可靠的解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择器件的封装和信号速率，并注意电源设计和布局设计的要点，以充分发挥该器件的性能优势。你在使用RS - 485收发器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和想法。