带有±60V故障保护的RS-485收发器_接口电路论文
关键词：max3443e 故障保护 真正的失效保护rs-485
1 概述
max3443e是将通讯总线上的信号故障提供±60v保护的rs-485收发器。它含有一个带三态输出的差分驱动器和一个带三态输入的差分接收器。其1/4单位负载的接收器输入阻抗可允许多达128个收发器接入总线。在5v电源供电下它的数据传输速率可达10mbps。当接收器输入为开路、短路、或空闲时，真正的失效保护可使接收器的输出逻辑变高。若在上电过程或接入一个已上电的底板时，其热插拔回路可消除由于其对使能和差分接收器输入端的扰动而导致的错误数据，同时还带有低功耗关断模式和片上±15kv的静电保护功能。max3443e采用8脚so和dip封装，具有工业级的工作温度范围，其主要特点如下：
*具有±15kv的静电保护功能；
*具有±60v的故障保护功能；
*数据传输速率可达10mbps；
*热插拔电路可消除热插过程中的数据扰动；
*具有真正的失效保护工作特性；
*允许多达128个收发器总线接入；
*可降低emi和反射；
*兼容普通的rs-485收发器。
2 引脚功能
max3443e的内部结构如图1所示。各引脚的功能如下：
ro:接收输出；
re:接收输出使能，低电平有效；
di：发送输入；
de：发送使能，高电平有效；
a:输入/输出同相端；
b：输入/输出反相端；
vcc：电源，接+5v；
gnd：地。
3 使用说明
3.1 驱动器
max3443e中的驱动器可接收单一逻辑电平输入（di），并把它转换成差分rs-485电平输出（a和b）。当驱动器输入使能无效时，驱动器的输出（a和b）将进入高阻状态。max3443e的真值表见表1，表中的“×”表示无关。
表1 驱动真值表
| 输 入 | 输 出 | |||
| re | de | di | a | b |
| 0 | 0 | x | 高阻 | 高阻 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | x | 关断 | 关断 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
3.2 接收器
max3443e中的接收器可接收差分rs-485电平输入（a和b）信号，并把它转换成单一民平输出（ro），当接收器输入使能无效时，接收器的输入（a和b）进入高阻状态。它的真值表见表2，表中的“×”表示无关。
表2 接收真值表
| 输 入 | 输 出 | ||
| re | de | (a-b) | ro |
| 0 | x | ≥-0.05v | 1 |
| 0 | x | ≤-0.2v | 0 |
| 0 | x | 开路/短路 | 1 |
| 1 | 1 | x | 高阻 |
| 1 | 0 | x | 关断 |
3.3 低功耗关断模式
max3443e提供有低功耗关断模式。当re为高且为低时，可关断max3443e。关断时，有50ns的延时以防止器件进入由于发送和接收模式转换而导致的意外关断。因此，只有保持re为高且de为低的时间至少800ns，才会进入关断模式，在关断模式中，器件的最大消耗电波为20μa。
3.4 ±60v故障保护
在工业应用中，根据eia/tia-485标准，一般要有-7～+12v的电压故障保护。通常的rs-485器件可提供-8～+12.5v的电压故障保护。在重要的应用系统中（如在高电压系统中），一般需要比较昂贵的器件来进行故障保护。而max3443e能够受±60v的对地故障而不损坏，而且无论器件在关断、激活、不供电状态，max3443e都能提供这种保护。
3.5 真正的失效保护
通常当rs-485总线短路、开路或空闲时，总线差分电压为0v。由于该电压处于rs-485接收器±200mv门限的中间。因此，在故障状态和无有效驱动器驱动总线的情况下，接收器的输出会出现不确定状态。在早期，一般采用在接收器输入端加上拉电阻的方法克服，但这仅对开路有效。max3443e则可以精确地将接收器的门限规定为-50～-200mv，因此完全符合rs-485标准，同时又能保证0v输入时，接收器的输出为逻辑1。
3.6 热插拔
当电路板插入一个正在工作或已上电的底板时，电路使能和差分接收器输入端的扰动可能会导致数据错误。随着电路板的初次插入，处理器要经历一个上电过程。期间，输出驱动器为高阻态且不能驱动de输入到确定的逻辑电平，由于高阻输出端出现10μa的漏电流就会使de漂移到不确定的逻辑状态，同时，电路板的寄存电容也会造成由vcc或gnd到de的耦合。这些因素都会错误地使能驱动器。为了阻止这些情况的出现，max3443e内部在de和re上都有一个热插拔回路，因而可方便地阻止驱动器在热插拔过程中被使能。
3.7 允许多收发器总线接入
max3443e有1/4单位负载的接收器输入阻扰（48kΩ），最多可允许128个收发器接入总线，而一般的rs-485器件最多只能有32个收发器接入总线。
4 典型接口电路
图2为max3443e的典型接口电路，图中，rx为异步串行通讯口的数据接收端，tx为异步串行通讯口的数据发送端。io1、io2为可控制的i/o输出端。使用时，只需控制io1、io2上的逻辑电平，就可控制max3443e的状态，io1为max3443e的de逻辑反。另外，通过简单的连接，还可把max3443e的de与re短接，并用一个i/o输出端控制，空闲时，re有效。
5 结束语
由于max3443e提供有±60v故障保护功能、真正的失效保护功能和热插拔能力，所以max3443e与同步产品相比，工作更加稳定可靠，特别适合在高电压系统和48v/74v的rs-485网络等系统中应用。