ADM2682E/ADM2687E 16Mbps、5 kV rms信号和电源隔离RS-485收发器技术手册

概述
ADM2682E/ADM2687E是具备±15 kV ESD保护功能的完全集成式5 kV rm信号和电源隔离数据收发器，适合多点传输线路上的高速通信应用。ADM2682E/ADM2687E集成了一个5 kV rms隔离DC/DC电源，省去了外部DC/DC隔离模块。
数据表：*附件：ADM2682E ADM2687E 16Mbps、5 kV rms信号和电源隔离RS-485收发器技术手册.pdf

器件针对平衡传输线路而设计，符合ANS/TIA/EIA-485-A-98和ISO 8482:1987(E)标准。

该器件集成ADI公司的iCoupler ^?^ 技术，将一个3通道隔离器、一个三态差分线路驱动器，一个差分输入接收器和ADI公司的isoPower ^?^ DC/DC转换器集成于单封装中。它们采用5V或者3.3V单电源供电，实现完全集成的信号和电源隔离RS-485解决方案。

ADM2682E/ADM2687E驱动器具有高电平有效使能特性。此外具有低电平有效接收器使能特性，禁用时可使接收器输出进入高阻态。

这些器件具有限流和热关断特性，可防止发生输出短路以及总线竞争导致功耗过大的情况。额定温度范围为工业温度范围，提供16引脚、宽体SOIC高集成度封装，爬电距离和电气间隙大于8 mm。

ADM2682E/ADM2687E采用isoPower技术，使用高频开关元件通过变压器传输电力。设计印刷电路板(PCB)布局时应特别小心，必须符合相关辐射标准。有关电路板布局考量因素的详细信息，请参考AN-0971应用笔记：“ isoPower器件的辐射控制建议 ”。

应用

• 隔离式RS-485/RS-422接口
• 工业现场网络
• 多点数据传输系统

特性

• 5 kV rms隔离RS-485/RS-422收发器，可配置为半双工或全双工
• isoPower ^?^ 集成式隔离DC/DC转换器
• RS-485输入/输出引脚
  提供±15 kV ESD保护
• 符合ANSI/TIA/EIA RS-485-A-98和ISO 8482:1987(E)标准
• 数据速率：16 Mbps
• 5 V或3.3 V电源供电
• 总线最多支持与256个节点连接
• 开路和短路故障保护接收器输入
• 高共模瞬变抗扰度：>25 kV/μs
• 欲了解更多特性，请参考数据手册

框图

引脚配置描述

典型性能特征

测试电路

应用信息

绝缘寿命

绝缘结构在承受电压应力时会逐渐损坏，长期处于电压应力下会导致绝缘性能下降。绝缘老化速度取决于所施加电压的特性。 Analog Devices 开展了由相关机构执行的加速寿命测试，还进行了大量评估，以确定 ADM2882E/ADM2887E 绝缘系统的使用寿命。

Analog Devices 进行加速寿命测试，测试电压水平高于额定连续工作电压。加速因子用于计算实际工作条件下的使用寿命。这些因子考虑了几个工作条件，例如连续工作电压。表 17 中的值总结了 ADM2882E/ADM2887E 的工作条件。连续工作电压超过额定值会缩短使用寿命，超过器件额定电压会导致过早绝缘失效。

PCB 布局

ADM2882E/ADM2887E 隔离式 RS-422/RS-485 收发器集成了 iCoupler 数字隔离器和 dc-dc 转换器，逻辑接口无需外部电源。在输入电源引脚和 ADuM2250EB 引脚对之间进行电源去耦是推荐的做法，如图 41 所示。去耦电容应尽可能靠近器件放置，以利用芯片级变压器的优势。此外，数据引脚上的开关瞬变会占用电源电流。

多个工作频率需要去耦电容。噪声抑制需要低电感、高频电容，而纹波抑制和适当调节需要大容量电容。这些电容连接如下：Pin 1（VDD1）和 Pin 2（GND1）、Pin 7（VCC1）和 Pin 8（GND1）用于 VCC1。Pin 9（VDD2）和 Pin 10（VDD2GND）、Pin 15（VCCA）和 Pin 16（GNDA）用于 VCCA。Pin 18（VDD3）和 Pin 19（VDD3GND）用于 VDD3。建议在每个电源引脚上使用 0.1μF 的陶瓷电容来抑制噪声和纹波。更小的电容应靠近引脚放置，更大的电容（1μF 或更大）应靠近输入电源放置。对于 VCC1，推荐在 Pin 1 和 Pin 2 以及 Pin 7 和 Pin 8 处使用 0.1μF 电容；对于 VCCA，推荐在 Pin 9 和 Pin 10 以及 Pin 15 和 Pin 16 处使用 0.1μF 电容；对于 VDD3，推荐在 Pin 18 和 Pin 19 处使用 0.1μF 电容。VCC1 的输入电源引脚应使用低电感陶瓷电容，或等效的长引脚电容，以减小电压降。电容顶部或底部与输入电源引脚之间的总引线长度不应超过 10mm。

在涉及高共模瞬变的应用中，确保电路板布局（跨隔离栅）的设计使耦合最小化。此外，电路板布局应设计为：在给定的器件侧，任何产生的耦合都能均匀影响所有引脚。若不这样做，可能会导致引脚间出现电压差，超过器件的绝对最大额定值，进而致使器件闩锁或永久损坏。

ADM2882E/ADM2887E 耗散约 675mW 的功率，几乎全部作为热量通过 GND 引脚耗散到 PCB 中。由于该器件本质上是隔离器件，其主要散热路径是通过 GND 引脚到 PCB 的热传导。为 Pin 1、Pin 8、Pin 9、Pin 16 和 Pin 19 提供足够的焊盘，以实现良好的热传导，如图 41 所示。这些焊盘应足够大，以将热量从芯片传导到 PCB 地面，从而显著降低芯片的温度。焊盘的尺寸由设计师决定，并取决于可用的电路板空间。

EMI 考虑

ADM2882E/ADM2887E 的 dc-dc 转换器部分以非常高的频率工作。为了最小化电磁干扰（EMI），应尽可能短地连接初级侧和次级侧的去耦电容。这可以减少高频电流环路，从而减少 EMI。

该器件的 dc-dc 转换器会产生高频噪声，这些噪声可以耦合到电路板接地层和功率电流中，从而在数字和模拟电路中传播。建议使用接地屏蔽或接地平面来隔离这些噪声源。对于对 EMI 敏感的应用，建议遵循 ADuM5401 应用笔记中的 PCB 布局指南。关于隔离式电源转换器的更多信息，请参阅《隔离式电源考虑因素》。

隔离电源注意事项

隔离输出电压为 3.3V。ADM2882E/ADM2887E 中集成的隔离式 iPower dc-dc 转换器的典型温度裕量为 55°C，这是在环境温度为 80°C 时器件的额定值。这表明内部 RS-485 电路所需的电流很小，VCCA 上有额外的电流可用于外部应用。

ADM2682E/ADM2687E 用于全双工 RS - 485 节点的一个示例应用，如图 42 所示电路原理图。关于该电路中电容的推荐布局，可参考 “印刷电路板布局” 部分。终端电阻（(R_T) ）的放置取决于节点位置和网络配置。若需 RS - 485/RS - 422 电路实现方面的应用指导，可参考 AN - 960《应用笔记：RS - 485/RS - 422 电路实现指南》 。

图 43 和图 44 展示了 ADM2682E/ADM2687E 在半双工和全双工 RS - 485 网络中的典型应用，最多可连接 256 个收发器到 RS - 485 总线。为减少反射，在接收端以其特性阻抗端接，且尽量缩短总线主干长度。对于半双工操作，这意味着线路两端都需端接，因为任一端都可能作为接收端 。