3.3V RS-485 收发器 RAA78817x 系列：设计与应用详解

在工业自动化、智能建筑等众多领域，RS - 485 通信标准凭借其高可靠性、长传输距离等优势得到了广泛应用。Renesas 推出的 RAA78817x 系列 3.3V 单收发器，为 RS - 485 通信带来了更优的解决方案。今天，我们就来深入探讨一下这个系列产品的特点、设计要点以及应用场景。

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一、产品概述

RAA78817x 系列包括 RAA788170、RAA788172、RAA788173、RAA788175、RAA788176 和 RAA788178 等型号，这些 3.3V 供电的单收发器具有高输出驱动能力，以及出色的 EFT（电气快速瞬变）和 ESD（静电放电）保护性能。它们能够承受 ±3kV 的 IEC61000 - 4 - 4 EFT 瞬变，以及 ±15kV 的 IEC61000 - 4 - 2 ESD 冲击而不发生闩锁。同时，该系列器件的总线电流较低（+125µA / - 100µA），呈现出真正的 1/8 单位负载，这意味着在不违反 RS - 485 规范 32 单位负载上限的情况下，无需使用中继器，网络上最多可连接 256 个收发器。

二、关键特性剖析

2.1 高防护性能

• ESD 保护：RS - 485 I/O 引脚具有 ±15kV 的 IEC61000 ESD 保护，其他引脚的 ESD 等级达到 Class 3（>7kV HBM），能有效防止静电对器件的损坏。在实际应用中，静电可能会通过人体接触、设备插拔等方式产生，强大的 ESD 保护可以大大提高产品的可靠性。
• EFT 免疫：总线 I/O 引脚具备 ±3kV 的 EFT 免疫能力，可应对工业环境中常见的电气快速瞬变干扰，确保通信的稳定性。

2.2 故障安全设计

接收器采用了全故障安全设计，当接收器输入处于浮空、短路或终端未驱动状态时，能确保接收器输出为逻辑高电平。这种设计在一些对可靠性要求极高的应用场景中非常重要，比如远程电表读数系统，即使出现线路故障也能保证系统的基本状态正常。

2.3 热插拔功能

热插拔电路确保在电源稳定期间，Tx 和 Rx 输出保持高阻抗状态，避免在设备上电时对总线造成干扰。这一功能在需要频繁插拔设备的应用中尤为实用，能有效防止因误操作导致的总线故障。

2.4 低负载与高节点数

真正的 1/8 单位负载特性，使得网络上可连接多达 256 个设备，大大减少了中继器的使用，降低了系统成本和复杂度。在一些大型的工业监控网络中，这一特性可以显著提高系统的可扩展性。

2.5 高速数据传输

最高数据速率可达 20Mbps，能够满足大多数高速通信的需求。不同型号的产品在数据速率上有所差异，工程师可以根据具体的应用场景选择合适的型号。

2.6 低功耗设计

静态电源电流低至 800µA（最大值），超低温关断电源电流仅为 10nA，有助于降低系统功耗，延长设备的使用寿命。对于一些电池供电的设备或者对功耗敏感的应用来说，这是一个非常重要的特性。

三、引脚信息与真值表

3.1 引脚分配

不同封装的引脚分配有所不同，常见的有 8 引脚和 10 引脚等封装。例如，在 10 Ld MSOP 封装中，引脚包括 RO（接收器输出）、RE（接收器输出使能）、DE（驱动器输出使能）、DI（驱动器输入）、GND（接地）、VCC（系统电源输入）等。了解引脚的功能和分配是进行电路设计的基础。

3.2 真值表

文档中给出了发送和接收状态下的真值表，通过真值表可以清晰地了解输入输出之间的逻辑关系。在设计过程中，根据真值表来配置引脚状态，能够确保收发器正常工作。

四、规格参数解读

4.1 绝对最大额定值

需要注意各个参数的最大和最小值，如 VCC 到 GND 的电压范围为 7V，输入电压和输入/输出电压也有相应的限制。在设计电路时，必须确保器件在这些额定值范围内工作，否则可能会导致器件损坏。

4.2 ESD 与 EFT 性能

ESD 评级和 EFT 性能是衡量器件防护能力的重要指标。如前文所述，RS - 485 引脚的 ESD 保护能力很强，EFT 免疫能力也达到了 ±3kV，这为器件在复杂电磁环境下的稳定运行提供了保障。

4.3 推荐工作条件

推荐的环境温度范围为 - 40°C 到 +85°C，在实际应用中，要根据具体的使用环境来考虑是否需要额外的散热或防护措施。

4.4 电气规格

电气规格包括直流特性、驱动和接收的各种参数，如驱动器的差分输出电压、接收器的输入电阻等。这些参数对于评估器件的性能和设计合适的外围电路非常重要。例如，在设计负载电阻时，需要参考驱动器的输出电压和负载能力来选择合适的值。

五、典型应用场景

5.1 自动电表读数系统

在远程电表读数系统中，每个电表的读数通过 RS - 485 网络传输到集中器。RAA78817x 系列的高节点数特性可以减少中继器的使用，降低系统成本。同时，其良好的防护性能和故障安全设计也能确保读数的准确性和可靠性。

5.2 高节点数系统

在一些工业自动化生产线中，存在大量的传感器和执行器需要进行通信，RAA78817x 系列可以满足这种高节点数系统的需求，实现设备之间的稳定通信。

5.3 现场总线网络

在工业现场的总线网络中，可能会存在各种电磁干扰和电气瞬变，RAA78817x 系列的 EFT 免疫和 ESD 保护性能可以有效抵抗这些干扰，保证网络的正常运行。

六、总结与思考

RAA78817x 系列 3.3V RS - 485 收发器具有诸多优秀的特性，为工程师在设计 RS - 485 通信系统时提供了更多的选择和便利。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和场景，合理选择型号，并注意设计过程中的各种细节，如引脚的连接、外围电路的匹配等。

同时，随着工业自动化和物联网的不断发展，对通信的可靠性和高速性提出了更高的要求。我们可以思考如何进一步优化使用 RAA78817x 系列产品，以满足未来更复杂的应用场景。例如，如何通过合理的布局和布线来降低干扰，提高信号的质量；如何结合其他技术，实现更高效的通信和数据处理。

希望今天的分享能对大家在使用 RAA78817x 系列产品进行设计时有所帮助，也欢迎大家在评论区分享自己的使用经验和见解。