ISO14xx 5kVRMS 隔离式 RS - 485/RS - 422 收发器：助力工业通信稳定运行

在工业通信领域，稳定可靠的数据传输是系统正常运行的关键。而 ISO14xx 系列的 5kVRMS 隔离式 RS - 485/RS - 422 收发器，凭借其出色的性能和丰富的特性，成为了众多工程师在恶劣工业环境中实现数据通信的理想选择。

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特性亮点，铸就卓越性能

标准兼容与应用适配

ISO14xx 器件完全符合 TIA/EIA - 485 - A 标准，并且在 5V 总线侧电源下能满足 PROFIBUS 应用要求。这使得它能够无缝融入各种工业通信网络，为不同的应用场景提供稳定的通信支持。

强大的总线保护能力

在复杂的工业环境中，总线面临着各种干扰和冲击。ISO14xx 器件具备出色的总线 I/O 保护能力，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。这种强大的保护能力大大提高了器件的可靠性，减少了因外界干扰导致的通信故障。

低 EMI 与高速数据传输

在追求高速数据传输的同时，低电磁干扰（EMI）也是至关重要的。ISO14xx 器件在 500kbps、12Mbps 和 50Mbps 数据速率下都能保持低 EMI 特性，确保了数据的准确传输。同时，它支持 1.71V 至 5.5V 的逻辑侧电源（$V{CC 1}$）以及 3V 至 5.5V 的总线侧电源（$V{CC 2}$），为不同的电源配置提供了灵活性。

失效防护与高节点容量

接收器在总线开路、短路和空闲时具有失效防护功能，能够避免因总线异常情况导致的输出不确定。此外，该器件具有 1/8 单位负载，最多可支持 256 个总线节点，满足了大规模工业网络的通信需求。

高共模瞬态抗扰度与宽温度范围

ISO14xx 器件拥有 100kV/µs（典型值）的高共模瞬态抗扰度，能够有效抵抗共模干扰，保证数据传输的稳定性。其工作温度范围为 - 40°C 至 125°C，适用于各种恶劣的工业环境。

安全认证保障

该器件通过了多项安全相关认证，如符合 DIN VDE V 0884 - 11:2017 - 01 标准的 7071VPK VIOTM 和 1500VPK VIORM（增强型和基础型选项），符合 UL 1577 标准且长达 1 分钟的 5000V RMS 隔离，以及 IEC 60950 - 1、IEC 62368 - 1、IEC 60601 - 1 和 IEC 61010 - 1 认证等。这些认证为产品的安全性和可靠性提供了有力保障。

广泛应用，满足多样需求

ISO14xx 器件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。在这些领域中，它能够为数据传输提供可靠的支持，确保系统的稳定运行。

规格参数，深入了解性能

绝对最大额定值

在自然通风条件下的工作温度范围内，ISO14xx 器件的电源电压、逻辑电压电平、输出电流等都有明确的最大和最小限制。例如，$V{CC 1}$ 和 $V{CC 2}$ 的电源电压范围为 - 0.5V 至 6V，结温范围为 - 40°C 至 150°C。了解这些参数对于正确使用器件和确保系统安全至关重要。

ESD 等级

器件的静电放电（ESD）等级是衡量其抗静电能力的重要指标。ISO14xx 器件在不同引脚和不同标准下具有不同的 ESD 等级，如接触放电符合 IEC61000 - 4 - 2 标准时，引脚总线端子和 GND2 可承受 +16000V 的电压。这表明该器件在静电防护方面具有出色的性能。

建议运行条件

为了确保器件的最佳性能，文档中给出了详细的建议运行条件。包括不同工作电压下的电源电压范围、共模电压范围、输入电压阈值、输出电流等参数。例如，$V_{CC 1}$ 在 1.8V 工作电压时的范围为 1.71V 至 1.89V，在 2.5V、3.3V 和 5.5V 工作电压时的范围为 2.25V 至 5.5V。

热性能信息与功率等级

热性能信息和功率等级对于评估器件在不同工作条件下的散热和功耗情况非常重要。文档中给出了不同封装形式下的结至环境热阻、结至外壳热阻等热指标，以及不同型号器件在不同测试条件下的最大功耗。例如，ISO1410_ISO1412 在特定测试条件下的最大功耗为 556mW。

绝缘规格

作为隔离式收发器，绝缘规格是其核心性能之一。ISO14xx 器件在外部间隙、外部爬电距离、绝缘穿透距离等方面都有严格的要求，同时还规定了最大重复峰值隔离电压、最大工作隔离电压、最大瞬态隔离电压等参数。这些规格确保了器件在隔离性能方面的可靠性。

功能特性，保障稳定通信

电磁兼容性（EMC）注意事项

在恶劣工业环境中，电磁干扰是影响通信稳定性的重要因素。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。这使得系统在存在瞬态噪声的情况下仍能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 器件的差分接收器具有失效防护保护功能。接收器会输出一个失效防护逻辑高电平状态，确保输出的确定性。此外，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。

热关断功能

为了防止器件因过热而损坏，ISO14xx 器件具有热关断电路。当芯片温度达到 170°C（典型值）时，器件会自动禁用，以降低温度；当结温降至 165°C（典型值）时，器件会重新启用。这样可以有效避免因驱动器输出短路或总线争用等情况导致的过热问题。

上电和断电无干扰

在 RS485 网络中，新节点的加入或退出不应干扰总线上已存在的通信。ISO14xx 器件在未通电状态下热插拔至网络、在通电状态和禁用状态下热插拔至网络以及在已连接到总线时在禁用状态下上电或断电，都不会导致总线上发生任何错误的数据切换。

应用与实施，构建可靠网络

设计与布局建议

在使用 ISO14xx 器件进行设计时，需要注意一些关键要点。为确保器件在所有数据速率和电源电压条件下可靠运行，建议将 0.1μF 旁路电容器放置在逻辑和收发器电源引脚（$V{CC 1}$ 和 $V{CC 2}$）处，并尽量靠近电源引脚。同时，$V_{CC 2}$ 上的 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。

在 PCB 布局方面，至少需要四层才能实现低 EMI 设计。层堆叠应按照高速信号层、接地平面、电源平面和低频信号层的顺序进行。在顶层布置高速走线，避免使用过孔，以减少电感；在底层路由速度较慢的控制信号，以提高灵活性。此外，还应注意旁路电容器和可选 TVS 二极管的放置和布线方式。

数据速率与总线长度

RS - 485 标准中，信号传输速率和电缆长度之间存在反比关系。在设计时，需要根据实际需求选择合适的数据速率和电缆长度。可以参考文档中提供的电缆长度与数据速率特性间的关系图，进行合理的设计。

分支线长度与总线负载

在 RS - 485 网络中，分支线长度应尽可能短，以减少反射的影响。一般来说，分支线的电气长度或往返延迟应小于驱动器上升时间的十分之一。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，大大提高了总线的负载能力。

总之，ISO14xx 系列的 5kVRMS 隔离式 RS - 485/RS - 422 收发器以其出色的性能、丰富的特性和广泛的应用领域，为工业通信提供了可靠的解决方案。作为电子工程师，在设计工业通信系统时，充分了解和利用该器件的特点和优势，能够构建出更加稳定、高效的通信网络。你在实际应用中是否也遇到过类似的通信问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。