摘要：概述了RS-422/485串行總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)中可能出現(xiàn)的影響總線誤判的因素進(jìn)行了分析，對(duì)目前使用的隔離技術(shù)進(jìn)行對(duì)比和總結(jié)。最后給出了實(shí)際的解決方案。

關(guān)鍵詞：RS-422/485;光耦隔離;磁隔離;電容隔離

RS-422與RS-485都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)之一，是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)制訂并發(fā)布的。RS-422定義了一種平衡通信接口，傳輸速率可以達(dá)到10 Mb/s;RS-422是一種全雙工的單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為T(mén)IA/EIA-422-A標(biāo)準(zhǔn)。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS-485標(biāo)準(zhǔn)，工作方式是半雙工，發(fā)送器和接收器共用，允許多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為T(mén)IA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。

1 RS422/485串行總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

RS-422、RS-485的數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B，通常情況下，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器A、B之間的正電平在+2～+6 V，是一個(gè)邏輯狀態(tài)，負(fù)電平在-2～-6 V，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)。C為信號(hào)地，在RS-485中多一個(gè)“使能”端，用于控制收發(fā)的方向，而在RS-422中是可選的。如圖1。

但是RS-422跟RS-485是有所差別的，具體參見(jiàn)表1。

在使用24 AWG雙絞線時(shí)，傳輸距離與數(shù)據(jù)速率的關(guān)系如圖2，可見(jiàn)速率越高傳輸距離就越短。而當(dāng)總線上串?dāng)_增加時(shí)，則傳輸距離更短。

2 隔離技術(shù)

在某些工業(yè)控制領(lǐng)域，由于現(xiàn)場(chǎng)情況十分復(fù)雜，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在很高的共模電壓，或者在數(shù)據(jù)線纜邊上存在高壓線或高頻線，或者醫(yī)療儀器設(shè)備需要絕對(duì)的人體安全考慮，或者各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的地之間的壓差過(guò)大等，雖然RS-422/485接口采用的是差分傳輸方式，具有相當(dāng)?shù)目构材８蓴_能力，但如果共模電壓超過(guò)RS-422/485接收器的極限接收電壓，即大于+12 V或小于-7 V時(shí)，接收端芯片就無(wú)法正常工作了，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龤酒蛢x器設(shè)備。

解決此類問(wèn)題的方法是首先通過(guò)DC-DC將系統(tǒng)電源和RS-422收發(fā)器的電源隔離;然后將輸入信號(hào)跟系統(tǒng)信號(hào)隔離，徹底消除共模電壓的影響。實(shí)現(xiàn)此方案的途徑主要有：光耦隔離，磁隔離，光耦結(jié)合變壓器隔離等。各種隔離方法的比較見(jiàn)表2。

3 實(shí)際解決方案

光耦隔離及光耦結(jié)合變壓器的隔離方法是已經(jīng)應(yīng)用多年的方法，在眾多的文章中已經(jīng)有過(guò)介紹，下面本文就專門(mén)介紹采用磁隔離方法的AD公司的ADM2582/2587芯片。

ADM2582E/ADM2587E是具備±15 kV ESD保護(hù)功能的完全集成式隔離數(shù)據(jù)收發(fā)器，適合用于多點(diǎn)傳輸線路上的高速通信應(yīng)用。具備過(guò)熱關(guān)斷特性，能夠防止輸出短路，可防止溫度過(guò)高時(shí)芯片因電源的過(guò)度損耗而毀壞。它采用ADI公司的isoPowerTM技術(shù)，在單個(gè)封裝內(nèi)集成了一個(gè)三通道隔離器、一個(gè)三態(tài)差分線路驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)差分輸入接收機(jī)和一個(gè)isoPowerTM DC/DC轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部框圖及實(shí)際電路如圖3所示，該器件采用5 V或3.3 V單電源供電，從而實(shí)現(xiàn)了完全隔離的RS-485解決方案。如欲了解更為詳細(xì)的內(nèi)容可參考本文的參考文獻(xiàn)。

4 小結(jié)及展望

通過(guò)本文上面的討論，讀者可以看出當(dāng)今流行的各種RS422/485數(shù)據(jù)的隔離方法及各自的特點(diǎn)，從而可以根據(jù)自己的需要選擇相應(yīng)的方案。文中使用ADM2587進(jìn)行隔離的方法已成功應(yīng)用于某項(xiàng)目設(shè)備中，取得了良好的效果。從前面也可以看出該串行數(shù)據(jù)速率通過(guò)電纜傳輸?shù)纳舷拊?0Mbit/s，而在目前光進(jìn)銅退的時(shí)代，通過(guò)光纜傳輸及提高差分端差分電壓的方法可以將速率提高到20Mbit/s，傳輸距離增加到數(shù)百KM甚至更遠(yuǎn)。以適應(yīng)將來(lái)更高速率數(shù)據(jù)容量及更遠(yuǎn)距離的應(yīng)用。