具有±18kV IEC ESD保护功能的THVD15xx 5V RS - 485收发器：工业通信的可靠选择

在工业通信领域，RS - 485接口凭借其远距离传输、多节点连接和抗干扰能力强等优势，成为了众多应用场景的首选。而德州仪器（TI）推出的THVD15xx系列5V RS - 485收发器，更是在性能和可靠性上有了显著提升。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

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一、产品特性亮点

1. 电气性能卓越

THVD15xx系列完全符合或超过TIA/EIA - 485A标准要求，电源电压范围为4.5V至5.5V，能适应多种供电环境。同时，该系列集成了强大的总线I/O保护功能，可承受±30kV HBM ESD、±18kV IEC 61000 - 4 - 2 ESD接触放电、±25kV IEC 61000 - 4 - 2 ESD空气间隙放电以及±4kV IEC 61000 - 4 - 4电气快速瞬变，大大增强了设备在恶劣工业环境下的稳定性。

2. 低功耗设计

在功耗方面，THVD15xx表现出色。低待机电源电流小于1µA，运行期间电流小于1mA，有效降低了系统功耗。此外，它还支持热插拔功能，加电/断电无干扰，进一步提高了使用的便利性和可靠性。

3. 高数据速率与宽温度范围

该系列产品提供了500kbps和50Mbps两种数据速率选择，能满足不同应用场景对数据传输速度的需求。而且，其运行温度范围为 - 40°C至125°C，可在各种极端环境下稳定工作。

4. 大接收器滞后与多节点支持

大接收器滞后设计可有效抑制噪声，提高信号接收的准确性。同时，它还提供1/8单位负载选项，最多可支持256个总线节点，非常适合大规模工业网络应用。

5. 多样化封装形式

THVD15xx系列采用了小尺寸VSSOP封装和SOIC封装。VSSOP封装可节省布板空间，适用于对空间要求较高的应用；SOIC封装则可实现快插兼容性，方便用户进行安装和维护。

二、应用场景广泛

THVD15xx系列产品的应用场景十分广泛，涵盖了电机驱动器、工厂自动化与控制、电网基础设施、楼宇自动化、HVAC系统、视频监控、过程分析以及电信基础设施等多个领域。在这些应用中，RS - 485接口需要具备高可靠性和抗干扰能力，而THVD15xx的出色性能正好满足了这些需求。

三、产品详细说明

1. 器件信息

THVD15xx系列包含THVD1510、THVD1550、THVD1551、THVD1512和THVD1552等多个型号，不同型号在封装和功能上略有差异。例如，THVD1510和THVD1550为半双工收发器，分别采用VSSOP (8)和SOIC (8)封装；THVD1551为全双工且无外部使能引脚的收发器，采用VSSOP (8)封装；THVD1512和THVD1552为全双工收发器，采用VSSOP (10)封装。

2. 修订历史记录

产品在不断发展和完善，从2017年9月的原始版本到2018年12月的修订版本，经历了多次更新。例如，在ESD Ratings中，机器模型（MM）值从±400改为±200；在电气特性表中，VOH MIN值从2.4V改为4V等。这些修订进一步提升了产品的性能和可靠性。

3. 引脚配置与功能

不同型号的THVD15xx在引脚配置和功能上也有所不同。以THVD1510和THVD1550为例，其引脚包括总线输入/输出（A、B）、数字输入（D）、驱动器使能（DE）、接收器使能（RE）、接地（GND）、接收数据输出（R）和电源（Vcc）等。通过合理配置这些引脚，可以实现不同的工作模式。

4. 规格参数

绝对最大额定值

该系列产品的电源电压范围为 - 0.5V至7V，总线引脚电压范围为 - 18V至18V，输入电压范围为 - 0.3V至5.7V等。在使用过程中，必须确保各项参数不超过这些额定值，以免损坏器件。

ESD评级

如前文所述，THVD15xx具有出色的ESD保护能力，接触放电可达±18,000V，空气间隙放电可达±25,000V，人体模型（HBM）可达±30,000V等。

推荐工作条件

推荐的电源电压为4.5V至5.5V，输入电压范围为 - 15V至15V，信号速率方面，THVD1510和THVD1512为500kbps，THVD1550、THVD1551和THVD1552为50Mbps，工作环境温度为 - 40°C至125°C等。

5. 典型特性

文档中给出了多个典型特性图表，如驱动器输出电压与驱动器输出电流的关系、驱动器差分输出电压与驱动器输出的关系等。通过这些图表，我们可以更直观地了解产品在不同工作条件下的性能表现。

6. 参数测量信息

详细介绍了各项参数的测量方法和测量电路，如驱动器差分输出电压、上升/下降时间、传播延迟等的测量，为工程师进行产品测试和验证提供了重要依据。

7. 详细描述

概述

不同型号的THVD15xx在功能上各有特点。例如，THVD1510和THVD1550为低功耗半双工收发器，分别适用于500kbps和50Mbps的数据传输；THVD1551为全使能且无外部使能引脚的收发器；THVD1512和THVD1552具有高电平有效驱动器使能和低电平有效接收器使能。

功能框图

通过功能框图，我们可以清晰地了解产品的内部结构和工作原理。

特性描述

内部ESD保护电路可有效防止静电放电和电气快速瞬变对器件的损坏；接收器输入阈值的内部偏置和大输入阈值滞后设计，可使接收器在总线空闲或短路时输出逻辑高电平，无需外部故障安全偏置电阻。

器件功能模式

以THVD1510和THVD1550为例，当驱动器使能引脚DE为高电平时，驱动器输出跟随数据输入D的逻辑状态；当DE为低电平时，输出为高阻态。接收器使能引脚RE为低电平时，接收器使能，根据差分输入电压与输入阈值的比较输出相应的逻辑状态。

四、应用与实现

1. 应用信息

THVD15xx系列包括半双工和全双工RS - 485收发器，常用于异步数据传输。半双工设备的驱动器和接收器使能引脚可配置不同的工作模式，全双工实现则需要两对信号线，允许每个节点在一对信号线上发送数据的同时，在另一对信号线上接收数据。

2. 典型应用

在RS - 485总线应用中，多个收发器并联连接到总线电缆，为消除线路反射，电缆两端需使用终端电阻RT进行终端匹配，其值应与电缆的特性阻抗Z0相匹配。这种并行终端方法通常可在较长电缆长度上实现更高的数据速率。

3. 设计要求

数据速率与总线长度

数据速率与电缆长度成反比关系，数据速率越高，电缆长度越短；反之亦然。在实际应用中，需要根据具体需求合理选择数据速率和电缆长度。

短截线长度

连接节点到总线时，短截线长度应尽可能短，一般要求其电气长度或往返延迟小于驱动器上升时间的十分之一，以减少反射的影响。

总线负载

RS - 485标准规定，合规驱动器必须能够驱动32单位负载（UL），而THVD15xx系列为1/8 UL收发器，最多可连接256个接收器到总线。

接收器故障安全

THVD15xx系列的差分接收器具有故障安全功能，在总线开路、短路或空闲等无效状态下，接收器输出逻辑高电平，确保输出的确定性。

瞬态保护

该系列产品的总线引脚集成了片上IEC ESD保护，可有效提高设备的抗干扰能力。同时，对于更长持续时间的瞬态，如浪涌瞬变，可能需要额外的保护措施。

4. 详细设计过程

文档中给出了针对1kV浪涌（IEC 61000 - 4 - 5）瞬变的保护电路设计和相关物料清单，包括THVD15xx收发器、脉冲防护厚膜电阻和双向400W瞬态抑制器等。

5. 应用曲线

通过给出的应用曲线，如THVD1510和THVD1550在60Ω终端下的波形图，我们可以直观地了解产品在实际应用中的性能表现。

五、电源供应建议与布局

1. 电源供应建议

为确保产品在所有数据速率和电源电压下可靠运行，每个电源应使用一个100nF陶瓷电容进行去耦，且该电容应尽可能靠近电源引脚，以减少开关电源输出的电压纹波，补偿PCB电源平面的电阻和电感。

2. 布局指南

在PCB设计过程中，应采用高频布局技术，如将保护电路靠近总线连接器、使用Vcc和接地平面提供低电感、合理设计保护组件方向、使用去耦电容和上拉/下拉电阻等，以提高系统的抗干扰能力。

六、器件和文档支持

1. 器件支持

TI提供了丰富的器件支持资源，包括技术文档、支持和社区资源、工具和软件等。通过相关链接，工程师可以快速访问这些资源，获取所需的信息和帮助。

2. 第三方产品免责声明

TI明确表示，其发布的与第三方产品或服务有关的信息，不构成对这些产品或服务的认可或担保，用户应自行评估其适用性。

3. 相关链接

文档中列出了各个型号的快速访问链接，包括产品文件夹、立即订购、技术文档、工具与软件、支持和社区等，方便工程师获取相关信息。

4. 接收文档更新通知

用户可以在TI.com.cn上注册，接收产品文档的更新通知，及时了解产品的最新信息。

5. 社区资源

TI E2E™在线社区为工程师提供了一个交流和协作的平台，用户可以在其中咨询问题、分享知识和经验，共同解决技术难题。

6. 商标与术语表

文档中还包含了相关的商标信息和术语表，方便用户对文档中的术语和缩写进行理解。

七、机械、封装和可订购信息

详细介绍了不同型号的封装形式、尺寸、包装数量、载体、RoHS合规性、引脚镀层材料、湿度敏感度等级和峰值回流温度等信息，为工程师进行产品选型和采购提供了参考。

综上所述，THVD15xx系列5V RS - 485收发器凭借其卓越的性能、丰富的功能和可靠的保护机制，成为了工业通信领域的理想选择。在实际设计过程中，工程师需要根据具体应用需求，合理选择型号、优化布局和电源供应，以充分发挥产品的优势，实现稳定可靠的通信系统。你在使用RS - 485收发器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区留言分享。