MAX13487E评估套件深度解析：特性、配置与应用指南

在电子设计领域，RS - 485和RS - 422通信标准应用广泛，而相关的评估套件对于工程师设计验证至关重要。今天就来详细探讨MAXIM公司的MAX13487E评估套件（EV kit），它不仅能帮助工程师评估MAX13487E，还能评估MAX13488E，下面将从多方面对其进行分析。

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一、总体概述

MAX13487E评估套件是一块经过全面组装和测试的印刷电路板（PCB）。它包含一个带有ESD保护的半双工RS485/RS - 422自动方向控制收发器，电路具有差分驱动器和接收器。其接收器是RS - 485总线的1/4单位负载，通信速率可达500kbps，同时还展示了MAX13487E的自动方向和降低驱动器压摆率等特性。此外，该套件也可用于评估能实现高达16Mbps通信速率的MAX13488E IC。

二、电源供应与电路设计

电源转换

套件中的收发器电路电源由MAX256 H桥DC/DC转换器提供，该转换器为MAX13487E RS - 485/RS - 422电路的隔离部分供电。采用H桥设计，有效减少了输入纹波电流和辐射噪声，且隔离式H桥DC - DC转换器工作频率为420kHz。输入电源可以是+5V直流电源。

电压调节

DC - DC转换器电路使用表面贴装变压器提供电隔离和全波整流器，为MAX13487E提供稳定的+5V电压。MAX1659线性低压差（LDO）稳压器提供稳压输出，最大电流可达300mA。输出电流限制和热关断功能确保了隔离式RS - 485/RS - 422收发器电路和电源的稳定性，且收发器和电源电路以及PCB设计支持2500VRMS的隔离。

三、组件清单

套件包含多种电子元件，如不同规格的电容、二极管、电阻、变压器、集成电路等。部分关键组件如下：	DESIGNATION	QTY	DESCRIPTION
C1	1	10µF ±10%, 10V X7R陶瓷电容（1206）Murata GRM31CR71A106K
D1, D2	2	30V, 1A肖特基二极管（SOD123）Diodes Inc. B130LAW
R1	1	39.2k Ω ±1%电阻（0603）
T1	1	500µH, 1.5W, 3:8匝数, 400kHz变压器（6引脚鸥翼式）HALO Electronics TGM - 380NARL
U1	1	半双工高速收发器（8 SO）Maxim MAX13487EESA+

四、功能特性

1. 自动方向特性展示：展示了MAX13487E的自动方向功能，方便工程师了解其工作原理。
2. 高隔离设计：设计支持2500VRMS隔离，能有效减少干扰，提高通信稳定性。
3. 低负载设计：1/4 RS - 485单位负载，降低了对总线的负载影响。
4. 通信速率：支持500kbps半双工RS - 485/RS - 422通信，满足大多数应用需求。
5. 电源范围：+5V直流输入范围，便于电源供应。
6. 隔离输出：提供隔离的+5V输出，增强了电路的安全性。
7. 整流输出：采用中心抽头全波整流器输出，降低输出电压纹波。
8. 开关频率：420kHz开关频率，优化了电源转换效率。
9. 保护功能：输出电流限制和热关断功能，保障电路安全。
10. 低成本设计：采用低成本集成FET H桥设计，降低了成本。
11. 兼容性：更换IC后可评估MAX13488E，增加了套件的通用性。
12. 组装与测试：套件已完全组装和测试，节省了工程师的时间和精力。

五、快速启动

所需设备

在开始测试前，需要准备以下设备：

1. 一个带内置电流表的+5V 550mA限流电源。
2. 一个电压表。
3. 一个逻辑信号发生器。
4. 一个带差分探头的示波器。

操作步骤

1. 将电压表连接到VOUT和GND PC焊盘。
2. 确保跳线JU1的引脚间未安装分流器（U2启用）。
3. 确保跳线JU2的1 - 2引脚间安装了分流器（U1启用）。
4. 确保跳线JU3（自动方向启用）、JU4（下拉）、JU6（上拉）和JU5（总线端接）的引脚间安装了分流器。
5. 将+5V电源连接到VIN焊盘，将电源的地连接到PGND焊盘。
6. 打开电源，验证VOUT处的电压表读数为+5V。
7. 使用逻辑信号发生器，向TXD PCB焊盘和PGND施加+5V逻辑信号。
8. 使用示波器和差分探头，验证A - B焊盘（隔离侧）的信号。

六、硬件详细描述

收发器电路

套件采用8引脚SO表面贴装封装的MAX13487E IC，展示了具有ESD保护的MAX13487E RS - 485/RS - 422自动方向收发器。差分驱动器和接收器配置为半双工操作，通信速率可达500kbps，且收发器电路在接收器总线上为1/4单位负载。

信号隔离

套件通过PCB焊盘方便与非隔离侧的驱动器/接收器逻辑信号进行接口，MAX13487E IC由隔离的VOUT电源供电。光耦合器U4为接收器的RO信号（RXD焊盘）提供隔离，U5为数据输入DI信号（TXD焊盘）提供隔离。

压摆率限制

套件展示了MAX13487E压摆率限制驱动器，可有效减少电磁干扰（EMI）辐射，光耦合器U4和U5的额定速率高达15Mbps。

接收器信号

MAX13487E接收器信号在RO引脚输出，当A - B > +200mV时，RO引脚输出逻辑高电平；当A - B < -200mV时，RO引脚输出逻辑低电平。

电源电路

输入电源通常为+5V直流电源，为MAX256集成初级侧控制器和H桥驱动电路提供至少450mA的电流。MAX256包含板载振荡器、保护电路和内部H桥FET，为变压器T1的初级提供电源。其可编程振荡器通过电阻R1编程为420kHz，开关频率占空比固定为50%，以控制能量传输到变压器T1的隔离输出。

隔离设计

表面贴装变压器T1提供电隔离，VOUT输出由中心抽头全波整流电路（D1或D2）供电，以减少输出电压纹波。它为配置为+5V输出的MAX1659 LDO稳压器供电，LDO输出具有电流限制和热关断功能，可提供高达300mA的电流。两层PCB设计支持2500VRMS隔离，PGND和GND平面之间间距为300密耳，U2下方的底部PCB PGND平面用作MAX256热增强SO封装的散热片。

七、跳线选择

关机控制

套件通过两个跳线配置电路的关机模式，跳线JU1配置MAX256 DC - DC转换器，JU2配置MAX13487E IC的关机模式。具体配置如下表：	JU1 SHUNT POSITION	MAX256 MODE PIN	JU2 SHUNT POSITION	MAX13487E SHDN PIN	EV KIT OPERATION MODE
Not installed	Connected to VIN through R2	1 - 2	Connected to VOUT	All ICs operational
Installed	Connected to PGND	2 - 3	Connected to GND	Shutdown
Not installed	Connected to VIN through R2	2 - 3	Connected to GND	MAX13487E shutdown, all other ICs operational

自动方向和接收器启用选择

套件通过2引脚跳线JU3设置MAX13487E接收器的操作模式，即自动方向或接收器输出启用。具体配置如下表：	SHUNT POSITION	RE PIN	MAX13487E AUTODIRECTION OR RECEIVER MODE
Installed	Connected to VOUT	AutoDirection enabled*
Not installed	Connected to GND through R9	Receiver RO output enabled

*To avoid bus contention, ensure that only one driver has control of the bus at a time.

RS - 485总线上下拉和端接电阻配置

跳线JU6和JU4分别用于将上拉和下拉电阻连接到RS - 485总线的A和B线上，跳线JU5用于在MAX13487E EV套件连接到RS - 485总线末端时对A和B总线进行端接。具体配置如下表：	SHUNT POSITION	A AND B LINE SIGNAL
None	Not pulled up or down
Installed	A signal pulled up, connected to VOUT B signal pulled down to GND

SHUNT POSITION	A - B PINS AND RS - 485 BUS TERMINATION	EV KIT BUS CONNECTION
None	Not terminated	Mid point
Installed	Terminated	End of bus line

八、其他评估与设计考虑

MAX13488E评估

该套件也可用于评估MAX13488E IC，只需将IC U1更换为MAX13488E即可。需要注意的是，MAX13488E驱动器压摆率不受限制，允许高达16Mbps的传输速度。

变压器设计

套件的两层PCB设计支持2500VRMS隔离，变压器T1额定电压为3000VRMS，光耦合器U4和U5可承受3750VRMS。如果需要小于2500VRMS的隔离，可以使用较小的2000VRMS变压器以节省电路板面积，但整个电路的隔离电压将变为2000VRMS。

在实际应用中，工程师可以根据具体需求灵活配置MAX13487E评估套件，充分发挥其功能，为RS - 485/RS - 422通信设计提供有力支持。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。