MAX3535E评估套件：2500VRMS隔离RS - 485/RS - 422收发器的设计与应用

今天给大家介绍一款MAXIM公司的MAX3535E评估套件（EV kit）。这个套件在RS - 485/RS - 422通信领域有着独特的优势，下面我们就来一起深入了解它。

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1. 一般描述

MAX3535E评估套件是一块经过完全组装和测试的PCB板，它包含一个具有ESD保护功能的2500VRMS隔离RS - 485/RS - 422收发器。该套件电路有一个差分驱动器和一个接收器，接收器是RS - 485总线的1/8单位负载，通信速率最高可达1000kbps。同时，它还能轻松展示和重新配置MAX3535E的故障安全电路和驱动器压摆率特性。

套件采用H桥DC - DC转换器为MAX3535E RS - 485/RS - 422电路的隔离部分供电，输入电源为+3V至+5.5VDC。电路使用全波整流器处理未调节的输出，并为MAX3535E内部的线性低压差（LDO）稳压器提供未调节的电压。H桥设计可最大程度减少输入纹波电流和辐射噪声，欠压锁定（UVLO）和热关断功能则为隔离的RS - 485/RS - 422收发器电路和电源提供了强大的保护。表面贴装变压器可提供高达2500VRMS的电流隔离，输出由中心抽头的全波整流电路供电，以减少输出电压纹波。此外，420kHz的隔离H桥DC - DC转换器运行频率允许使用仅陶瓷输出电容器和小型变压器。

2. 组件列表

DESIGNATION	QTY	DESCRIPTION
C1, C3	2	10µF ±10%, 10V X7R陶瓷电容器 (1206) Murata GRM31CR71A106K
C2, C4	2	0.1µF ±10%, 25V X7R陶瓷电容器 (0805) Murata GRM21BR71E104K
D1	1	30V, 200mA肖特基二极管 (SOT - 23) Central Semiconductor CBAT54C
JU1	1	3针接头
JU2, JU3, JU4	3	2针接头
R1, R2	0	未安装，建议使用10kΩ ±1%电阻 (0805)
R3, R4	2	100kΩ ±5%电阻 (0805)
T1	1	500µH, 3kV RMS 1CT:1:33CT匝数变压器 (6针) HALO Electronics TGMR - 340NA5RL
U1	1	MAX3535EEWI + (28针宽SO)
—	4	分流器 (JU1–JU4)
—	4	橡胶缓冲器
—	1	PCB: MAX3535EEVKIT +

3. 特性

• 隔离设计：专为2500VRMS隔离而设计，具备1/8 RS - 485单位负载，可实现1000kbps的全双工RS - 485/RS - 422通信（也可配置为半双工）。
• 宽输入范围：输入电压范围为+3.0V至+5.5VDC。
• 隔离输出：具备隔离的VCC2输出，采用中心抽头的全波整流器输出。
• 高频开关：开关频率为420kHz，具有欠压锁定（UVLO）和热关断功能。
• 低成本设计：采用低成本的集成FET H桥设计，并且经过完全组装和测试。

4. 订购信息

PART	TEMP RANGE	IC PACKAGE
MAX3535EEVKIT +	0°C至+70°C*	28宽SO

注：“+”表示无铅且符合RoHS标准的评估套件。*此有限温度范围仅适用于评估套件PCB，MAX3535E IC的温度范围为 - 40°C至+85°C。

5. 组件供应商

SUPPLIER	PHONE	WEBSITE
Central Semiconductor	631 - 435 - 1110	www.centralsemi.com
HALO Electronics	650 - 903 - 3800	www.haloelectronics.com
Murata Mfg. Co., Ltd.	770 - 436 - 1300	www.murata.com

在联系这些组件供应商时，请表明您正在使用MAX3535E。

6. 快速启动

所需设备

• 一个5V、1A限流电源，带有内置电流表
• 一个电压表
• 一个逻辑信号发生器
• 一个示波器

操作步骤

1. 将电压表连接到VCC2和SGND PC焊盘。
2. 验证跳线JU1的2 - 3引脚之间是否安装了分流器（接收器启用）。
3. 验证跳线JU2的引脚之间是否未安装分流器（快速压摆率）。
4. 验证跳线JU3和JU4的引脚之间是否安装了分流器（半双工）。
5. 将+5V电源连接到VCC1焊盘，将电源的接地端连接到GND焊盘。
6. 打开电源，验证VCC2处的电压表读数是否超过+5V。
7. 将逻辑信号施加到DI PCB焊盘和GND，使用示波器验证A - B、RO2和RO1输出焊盘处的信号。

需要注意的是，为MAX3535E评估套件供电的+5V电源必须限流在1A。

7. 详细描述

电路配置

评估套件采用28针宽SO表面贴装封装的MAX3535E IC，展示了具有ESD保护功能的2500VRMS隔离RS - 485/RS - 422收发器。电路的差分驱动器和接收器可配置为全双工或半双工操作，通信速率最高可达1000kbps，接收器总线为1/8单位负载。

信号接口

套件的PCB焊盘方便与驱动器和接收器的逻辑信号进行接口。在非隔离侧，DI焊盘是驱动器输入焊盘，RO1焊盘是接收器信号输出焊盘。电阻R3将DI焊盘上拉至VCC1，电阻R4将DE焊盘上拉至VCC1。在隔离侧，RO2焊盘是接收器输出。

故障安全电路

MAX3535E的故障安全电路信号通过RO1（接收器输出）和RO2（隔离接收器输出）PC焊盘提供。如果A - B > - 10mV，或者A - B浮空或短路，任一焊盘都会输出逻辑高电平；如果A - B < - 200mV，则输出逻辑低电平。更多关于故障安全电路和操作的信息，请参考MAX3535E IC数据手册中的故障安全部分和表3。

电源供应

电路的输入电源通常为+5VDC，也可使用+3V至+5.5VDC的电源，但隔离侧的输出电压会相应降低。评估套件电路的直流电源必须提供至少350mA的电流，也可以在符合UVLO限制的较低电压下运行。

驱动和控制

MAX3535E集成了初级侧控制器和H桥驱动器，包含板载振荡器、保护电路和内部FET驱动器，可为变压器T1的初级提供高达500mW的功率。

压摆率配置

通过评估套件上的跳线JU2可重新配置MAX3535E驱动器的压摆率。压摆率可配置为400kbps（慢速）以最小化EMI辐射，或1000kbps（快速）。具体配置方法请参考压摆率选择部分。

电源转换

电路的H桥DC - DC转换器为MAX3535E的隔离部分供电。这种易于使用的H桥DC - DC转换器拓扑的优点之一是，其固有的平衡设计可最大程度减少输入纹波电流和辐射噪声，且输入电流不会中断。UVLO和热关断功能为隔离电源提供了强大的保护，热关断电路可防止因过热而损坏，MAX3535E IC的UVLO功能可在电源启动和掉电期间实现受控开启。

变压器设计

表面贴装变压器提供高达2500VRMS的电流隔离，输出由中心抽头的全波整流电路供电，以减少输出电压纹波。420kHz的隔离H桥DC - DC转换器运行频率允许使用仅陶瓷输出电容器和小型变压器，开关频率占空比固定为50%，以控制能量传输到隔离输出并防止变压器中出现直流电流。

PCB设计

PCB设计用于2500V隔离，GND和SGND平面之间的间距为300密耳。PCB上提供了测试点TP1（GND）和TP2（SGND），用于探测相应的接地平面，或在非隔离评估电路时将GND连接到SGND平面。

8. 跳线选择

驱动器和接收器启用选择

MAX3535E评估套件采用3针跳线（JU1）来设置MAX3535E驱动器和接收器的输出启用模式。具体跳线选项如下表所示：	SHUNT LOCATION	DE PIN	RE PIN	MAX3535E DRIVER/ RECEIVER MODE
1 - 2	Connected to RE and R4 pulled up to V CC1	Connected to DE and pulled up to V CC1 by R4	Driver is enabled, receiver is disabled and vice versa.
2 - 3* (default)	Connected to DE PC pad and R4 pulled up to V CC1	Connected to GND	Receiver is always on and driver is enabled with the DE signal.
None*	Connected to DE PC pad and R4 pulled up to V CC1	Connected to RE PC pad only	Independent control of driver - and receiver - enable states.

注：为避免总线争用，请确保只有一个驱动器控制总线。

压摆率选择

通过2针跳线（JU2）可设置MAX3535E的通信压摆率，具体跳线选项如下表所示：	SHUNT LOCATION	SLO PIN	SLEW - RATE (DATA RATE)
None	Not connected	Fast (up to 1000kbps)
Installed	Connected to SGND	Slow (up to 400kbps)

全/半双工通信配置

MAX3535E评估套件采用两个跳线（JU3和JU4）来设置通信模式（全双工或半双工），具体配置选项如下表所示：	JU3 SHUNT LOCATION	JU4 SHUNT LOCATION	COMMUNICATION MODE
Installed	Installed	Half duplex
None	None	Full duplex

电阻R1和R2配置

虽然A - B线路的上拉和下拉电阻焊盘是可选的，但在总线所有节点都处于接收模式或电缆断开的情况下，使用这些电阻可以保证接收器输入处于已知状态。这些电阻的具体值会因应用而异，例如，两端均端接120Ω电阻的电缆可使用750Ω电阻，而未端接的电缆可使用10kΩ电阻。由于MAX3535E具有故障安全接收器，可在电缆断开或A - B之间短路时保证高输出，因此这些电阻不是必需的。R1和R2建议使用表面贴装0805尺寸的电阻。

9. 评估其他变压器配置/设计

评估HALO TGM - 350NA变压器

可以使用MAX3535E评估套件的布局来评估TGM - 340的其他引脚对引脚变压器替代品。例如，TGM - 350的匝数比为1:1，可降低初级电流消耗，可替代默认的3:4匝数比变压器。较低的匝数比会导致电路输出电压降低，但能提供稍多的电流。使用TGM - 350变压器时，输入电源电压范围将降至+3.6V至+5.5V。根据应用的具体需求，还可以对变压器匝数比进行其他更改。更多信息请参考MAX3535E IC数据手册，如需获取TGM - 350NA变压器，请联系HALO Electronics。

小型变压器和2kV隔离设计

变压器（T1）是评估套件电路耐压的重要组成部分。MAX3535E IC保证可承受2500VRMS电压一分钟。电路使用隔离变压器将功率从初级侧传输到次级侧，在设计和测试评估套件电路时，必须考虑变压器和MAX3535E的耐压。例如，如果需要小于3kV的隔离，可以使用较小的2kV变压器以节省电路板面积，但整个电路的隔离电压将仅为2kV。

MAX3535E评估套件为电子工程师提供了一个全面且灵活的平台，用于测试和开发RS - 485/RS - 422通信系统。通过合理配置跳线和组件，可以满足不同应用场景的需求。大家在实际应用中是否遇到过类似的评估套件使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。