ISO14xx：5kVRMS隔离式RS - 485/RS - 422收发器的卓越之选

在工业通信领域，可靠和高效的信号传输是系统稳定运行的关键。而ISO14xx系列作为5kVRMS隔离式RS - 485/RS - 422收发器，以其卓越的性能和丰富的特性，成为众多电子工程师的理想选择。接下来，我们就深入剖析这款产品。

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特性亮点：铸就卓越性能

标准兼容性强

ISO14xx符合TIA/EIA - 485 - A标准，并且在5V总线侧电源下满足PROFIBUS应用要求，这使得它能够无缝融入各种工业通信网络，为工程师们提供了极大的便利。

强大的总线保护

总线I/O保护功能是该系列产品的一大亮点。它能够承受±30kV HBM、±16kV IEC 61000 - 4 - 2接触放电以及±4kV IEC 61000 - 4 - 4电气快速瞬变，有效抵御各种静电和瞬态干扰，确保数据传输的稳定性。

低EMI与高速率

在不同的数据速率下，如500kbps、12Mbps和50Mbps，ISO14xx都能保持低EMI特性，同时支持1.71V至5.5V逻辑侧电源 (V{CC1}) 和3V至5.5V总线侧电源 (V{CC2}) ，为多样化的电源配置提供了可能。

失效防护设计

接收器在总线开路、短路和空闲时具有失效防护功能，避免了因总线异常状态导致的数据不确定性。此外，1/8单位负载的设计允许多达256个总线节点，大大拓展了网络的扩展性。

高共模瞬态抗扰度

高达100kV/µs（典型值）的高共模瞬态抗扰度，使得该系列产品能够在复杂的工业电磁环境中稳定工作，有效避免共模干扰对数据传输的影响。

宽温度范围与安全认证

工作温度范围为 - 40°C至125°C，适用于各种恶劣的工业环境。同时，它还具备多种安全相关认证，如符合DIN VDE V 0884 - 11:2017 - 01标准、UL 1577标准以及IEC 60950 - 1、IEC 62368 - 1、IEC 60601 - 1和IEC 61010 - 1认证等，为产品的安全性和可靠性提供了坚实保障。

应用广泛：满足多样需求

ISO14xx的应用领域十分广泛，涵盖了电网基础设施、光伏逆变器、工厂自动化与控制、电机驱动器以及HVAC系统和楼宇自动化等多个领域。在这些领域中，它能够稳定地实现数据的双向传输，为系统的智能化和自动化提供有力支持。

规格细节：精准把控性能

绝对最大额定值

在电源电压、逻辑电压电平、输出电流、总线引脚电压、结温以及贮存温度等方面，产品都有明确的绝对最大额定值限制。例如， (V{CC1}) 和 (V{CC2}) 的电源电压范围为 - 0.5V至6V，在设计和使用过程中，我们必须严格遵守这些额定值，以确保产品的安全运行。

ESD等级

根据不同的标准和引脚情况，产品的ESD等级也有所不同。如接触放电符合IEC61000 - 4 - 2标准时，引脚总线端子和GND2的 (V_{(ESD)}) 为 + 16000V等。了解这些ESD等级，有助于我们在设计中采取相应的防护措施，提高产品的抗静电能力。

建议运行条件

在建议运行条件方面，对电源电压、共模电压、输入电压、输出电流、负载电阻、信令速率以及工作环境温度等都有详细的要求。例如， (V_{CC1}) 在不同工作电压下有不同的范围，信令速率根据不同型号也有所差异。严格按照这些建议条件运行，能够充分发挥产品的性能。

热性能信息

热性能信息包括结至环境热阻、结至外壳热阻、结至电路板热阻等参数。这些参数对于评估产品在不同散热条件下的工作状态至关重要，我们可以根据这些信息合理设计散热方案，确保产品在高温环境下也能正常工作。

功率等级

不同型号的ISO14xx在最大功耗方面有所不同，包括两侧最大功耗、1侧最大功耗和2侧最大功耗。了解这些功率等级，有助于我们合理选择电源供应，避免因功率不足或过热导致的产品故障。

绝缘规格

绝缘规格是该系列产品的重要特性之一，包括外部间隙、外部爬电距离、绝缘穿透距离、相对漏电起痕指数等参数。同时，还规定了最大重复峰值隔离电压、最大工作隔离电压、最大瞬态隔离电压、最大浪涌隔离电压等。这些绝缘规格确保了产品在电气隔离方面的可靠性，有效防止信号干扰和电气安全事故。

安全相关认证

多种安全相关认证为产品的质量和安全性提供了有力证明。这些认证不仅表明产品符合国际标准，也为工程师们在设计和使用过程中提供了更多的信心和保障。

电气特性

驱动器和接收器的电气特性详细描述了产品在不同条件下的性能表现，如驱动器差分输出电压幅度、共模输出电压、短路输出电流、输入电流以及接收器的总线输入电流、正向输入阈值电压、负向输入阈值电压等。了解这些电气特性，有助于我们在实际应用中正确设置参数，确保数据传输的准确性和稳定性。

电源电流特性

电源电流特性包括1侧（ (I{CC1}) ）和2侧（ (I{CC2}) ）在不同工作模式下的电源电流情况。通过了解这些特性，我们可以合理规划电源功耗，提高系统的能源效率。

开关特性

驱动器和接收器的开关特性描述了产品在信号切换过程中的性能表现，如差分输出上升时间和下降时间、传播延迟、脉宽失真、禁用时间和启用时间等。这些特性对于高速数据传输尤为重要，能够确保信号的快速和准确切换。

详细设计与应用实施：确保系统稳定

功能概述

ISO14xx器件采用16引脚宽体SOIC封装，内部集成了3通道数字隔离器和RS - 485收发器。基于二氧化硅的电容隔离栅支持5kV RMS的隔离耐受电压和1500V PK的隔离工作电压，有效破坏通信节点之间的接地环路，实现了在存在较大接地电势差情况下的数据稳定传输。

特性说明

电磁兼容性（EMC）

在恶劣工业环境中，电磁干扰是影响系统稳定性的重要因素。ISO14xx器件包含专用电路，能够根据IEC61000 - 4 - 2标准保护收发器免受±16kV ESD影响，根据IEC 61000 - 4 - 4标准保护收发器免受±4kV EFT的影响。通过精心的系统设计，能够满足±4kV EFT标准A，确保在存在瞬态噪声的情况下实现节点之间的数据通信，且数据丢失极少甚至无数据丢失。

失效防护接收器

当总线出现开路、短路或空闲等无效状态时，ISO14xx的差分接收器具有失效防护保护功能。内部失效防护偏置功能无需传统隔离式RS - 485收发器通常需要的两个外部电阻器，简化了电路设计。

热关断

产品具备热关断电路，当芯片温度达到170℃（典型值）时，会监测芯片温度升高并禁用器件，当结温降至165℃（典型值）时，器件重新启用。这一功能有效防止了因驱动器输出短路或总线争用等情况导致的过热损坏。

上电和断电无干扰

在新节点加入或退出网络时，ISO14xx能够确保总线上已存在的通信不受干扰。在电源斜升速率从100µs提高至10ms的禁用状态下，上电或断电时不会导致总线上发生任何错误的数据切换。

器件功能模式

驱动器和接收器具有明确的功能模式，通过控制驱动器使能引脚DE和接收器使能引脚RE，可以实现不同的输出状态。例如，当DE为高电平时，驱动器输出跟随数据输入的逻辑状态；当RE为低电平时，接收器被启用。

应用设计

ISO14xx器件旨在实现多点RS - 485网络上的双向数据传输。在设计网络时，需要为每个RS - 485节点配备一个ISO14xx器件和一个隔离式电源。电缆两端需用端接电阻 (R_{T}) 端接，以消除线路反射。在数据速率和总线长度方面，两者呈反比关系，我们可以根据实际需求选择合适的电缆和数据速率。同时，分支线应尽可能短，其电气长度或往返延迟应小于驱动器上升时间的十分之一，以减少反射干扰。此外，ISO14xx器件具有1/8 UL阻抗收发器，最多可将256个节点连接到总线，为大规模网络设计提供了可能。

电源与布局建议：优化设计方案

电源相关建议

为确保器件在所有数据速率和电源电压条件下可靠运行，建议在逻辑和收发器电源引脚（ (V{CC1}) 和 (V{CC2}) ）处放置0.1μF旁路电容器，并尽量靠近电源引脚。此外，在 (V_{CC2}) 上添加10µF大容量电容器可以在发送模式下的总线转换期间提高收发器的性能。如果应用中只有一个初级侧电源，可以借助TI的SN6505B器件等变压器驱动器为次级侧生成隔离式电源。

布局指南

至少需要四层PCB才能实现低EMI设计，层堆叠顺序为高速信号层、接地平面、电源平面和低频信号层。在顶层布置高速走线可避免使用过孔及其引入的电感，在高速信号层旁边放置实心接地平面可以为传输线互连建立受控阻抗，并为返回电流提供低电感路径。在接地平面旁边放置电源平面会额外产生大约100pF/in的高频旁路电容。底层路由速度较慢的控制信号可实现更高的灵活性。对于运行速度低于150 Mbps且迹线长度达10英寸的数字电路板，建议使用标准FR - 4 UL94V - 0印刷电路板。

器件与文档支持：助力设计无忧

TI为ISO14xx系列产品提供了丰富的文档支持，包括数字隔离器设计指南、隔离相关术语应用手册、隔离式RS - 485半双工评估模块用户指南等。同时，还提供了相关链接，方便工程师们快速访问技术文档、支持和社区资源、工具和软件以及进行立即购买。此外，工程师们还可以通过导航至ti.com上的器件产品文件夹，点击通知进行注册，接收文档更新通知。TI E2E™中文支持论坛也是获取快速解答和设计帮助的重要途径。

ISO14xx系列5kVRMS隔离式RS - 485/RS - 422收发器以其卓越的性能、广泛的应用领域和完善的支持体系，为电子工程师们在工业通信设计中提供了一个可靠而强大的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体需求，合理选择型号，严格遵循规格要求，优化电源和布局设计，以充分发挥产品的优势，实现系统的稳定和高效运行。