RS485具有抗干扰能力强、成本低的特点,广泛应用于工业智能仪器、通信设备等领域。
RS485电路可分为非隔离型和隔离型。隔离电路是在非隔离电路的基础上提高隔离性能,使电路具有更强的抗干扰性和系统稳定性。今天,我们将介绍几种隔离方法RS485的方案。
1.485隔离需要什么情况?
当485通信接口外部节点连接到高压时,很容易损坏后端电路,甚至在使用端触电;
当485通信节点距离太远时,每个节点的参考地都接于本地的大地,当两端大地之间存在较大的压差时,地电势会以共模电压的方式叠加在信号线上,从而有可能超出端口可承受的共模电压范围,影响正常通信,甚至会损坏后端电路
当485通信节点之间的地面连接电缆(如485屏蔽电缆)时,地线将与地面形成地面环,耦合外部共模噪声,产生地面环电流,可能导致整个电路系统故障。
首先不管哪种方案,要实现隔离485通讯,必须有个隔离电源。一般可以采用类似这种小型的集成电源模块。
隔离485的方法有很多:
光耦合是最常用的隔离设备,成本较低。下图显示了3个光耦合实现的485隔离通信。需要注意的是,光耦合速率应满足波特率的要求,一般选择高速光耦合进行485隔离。
普通光耦的通信速率有限,即使是高速光耦也无法与特殊的数字隔离芯片相媲美,如ADuM1301,三通道数字隔离器,最大通信速率可达几十Mbps(一般485通信不需要这么高的速率)。而且与光耦相比,PCB面积较小,但成本相对较高。电路图如下:
以上两种方案都是隔离芯片 实现485芯片,另一种芯片是集成485隔离芯片,即将隔离芯片与485电平转换芯片集成在一起,如ADI的ADM2483、TI的ISO1410.国内也有纳芯微NSi83085、芯力特的SIT3485ISO。这样占用PCB面积最小,通信速度适中,可满足大多数应用,价格适中。电路图如下:
以上三种方案均采用单独的隔离电源模块,另一种方案是在芯片中实现电源隔离和信号隔离,如ISOW7841。芯片集成隔离电源功能,可提供3.3V或5V电源,输出电流可达几十到100mA,通用485电平转换芯片可供电。该方案与2.2.类似的介绍,但不再需要单独的隔离电源,可以进一步减少PCB面积,但成本也更高。
方案 |
通讯速率 |
占用PCB面积 |
成本 |
光耦隔离 |
低 |
大 |
低 |
专用数字隔离芯片 |
高 |
较大 |
高 |
集成485隔离芯片 |
适中 |
较小 |
适中 |
带电源的隔离芯片 |
高 |
小 |
高 |
一般而言,集成式485隔离芯片方案能满足大多数应用,性价比最高。
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