Пример применения микросхемы MAX1480
Р. Авраменко
О микросхеме MAX1480 мы уже рассказывали в журнале "Электронные компоненты", №5, 1998 г. В данной статье автор делится опытом практического применения этой микросхемы. Высокоскоростной оптоизолированный формирователь интерфейса RS-485/RS-422 MAX1480 фирмы MAXIM позволяет осуществить сопряжение микропроцессорных устройств по сети RS-485. В статье рассмотрена функциональная схема модуля сопряжения, приведены особенности применения MAX1480, а также пример компоновки печатной платы.
Асинхронный полудуплексный протокол RS-485 в настоящее время является de facto промышленным стандартом, использующим двунаправленную сбалансированную линию передачи. Протокол поддерживает многоточечные соединения, обеспечивая создание сетей с количеством узлов до 32 и передачу данных на расстояние до 1200 м. Компания MAXIM предлагает полный оптоизолированный формирователь интерфейса RS-485/RS-422, выполненный в стандартном корпусе DIP28 и работающий от одного источника питания +5 В.
Микросхема MAX1480 выполнена по гибридной технологии, ее функциональная схема приведена на рисунке 1 (см.pdf версию).
Гальваническая развязкавходных и выходных сигналов формирователя осуществляется за счет встроенного высокочастотного (725 кГц) DC/DC-преобразователя MAX845 с использованием миниатюрного тороидального трансформатора, установленного прямо в корпусе микросхемы. Передача гальванически развязанных сигналов RX, TX и DE осуществляется через высокоскоростные оптроны, обеспечивающие скорость передачи данных до 2,5 Мбит/с для модификации MAX1480A или до 250 кбит/с для модификации MAX1480B. Выходные драйверы выполнены по схеме, идентичной для драйверов MAX487 (для модификации MAX1480A) или MAX7487 в случае MAX1480B (см. рис. 1). Драйверы имеют защиту от короткого замыкания на выходе, при этом происходит ограничение выходного тока до уровня 100 мА, а также тепловую защиту, которая переводит выходы драйвера в состояние с высоким импедансом в случае превышения пороговой температуры кристалла. Выходы драйвера также могут быть принудительно переведены в высокоимпедансное состояние подачей сигнала «лог. 0» на вход управления DE, при этом формирователь переходит в режим приема данных.Функциональная схема модуля связи RS-485 с использованием микросхемы MAX1480 приведена на рисунке 1. Выходные сигналы асинхронного интерфейса внешнего микроконтроллера TX (передача) и DE (разрешение передачи) через инверторы поступают на светодиоды оптронов в составе микросхемы MAX1480 (входы DI и DE соответственно) и далее, преодолев изоляционный барьер, на драйвер MAX487/MAX7487 также в составе микросхемы. В случае, когда драйвер функционирует в режиме приема данных (DE = «лог. 0»), сигнал RO аналогично поступает на вход инвертора DD1.3 и далее - на вход RX асинхронного интерфейса микроконтроллера. На управляющие входы FS и SD поданы сигналы высокого уровня, что обеспечивает установку высокой частоты внутреннего DC/DC-преобразователя равной 725 кГц, а также запрет «спящего» режима (в случае необходимости перевода формирователя MAX1480 в «спящий» режим с низким энергопотреблением необходимо подать сигнал низкого уровня на управляющий вход SD).
Выходы драйвера A и B поступают на схему защиты линии от помех и всплесков высокого напряжения, образованную элементами R9 и R10 (самовосстанавливающиеся предохранители на ток 100 мА) и разрядниками FV1, FV2 на номинальное напряжение 90 В. Стабилитроны VD3 и VD6, а также диодный мост VD2…VD5 защищают выходы драйвера от перегрузок по напряжению. Сопротивление R10 устанавливается только в модулях, стоящих на концах линии связи, и является согласующим элементом длинной линии.
В процессе эксплуатации такой схемы выяснилась следующая особенность. В случае, когда один из формирователей является передатчиком в линии связи, для формирования готовности передачи данных в направлении от передатчика к приемнику необходимо задать начальный разбаланс линии связи. Для этой цели служат резисторы R4 и R5, подтягивающие линии А и В к линиям ISO Vcc1 и ISO COM2 соответственно. В случае отсутствия подтягивающих резисторов при эксплуатации модулей связи технологический разброс разбаланса входного дифференциального приемника микросхемы MAX1480 может привести к невозможности синхронизации нескольких модулей на линии связи, что приводит к срыву связи примерно в 25% случаев.
На рисунке 2 приведен пример компоновки модуля связи RS-485. Ввиду наличия гальванически развязанных цепей модуль скомпонован на отдельном участке многослойной печатной платы, при этом по данному участку запрещено прохождение внутренних плоскостей общего питания. Весь модуль занимает площадь 60 · 40 мм2.
На предприятии НПП «Системы промышленного мониторинга» накоплен
многолетний опыт применения формирователя интерфейса MAX1480 фирмы MAXIM.
Микросхема MAX1480 используется в системе контроля загазованности
СКЗ-12-ЕХ-01 на объектах трубопроводного транспорта нефти АК «Транснефть».
В настоящее время эксплуатируется более 1500 приборов, имеющих в своем
составе микросхему MAX1480. За время эксплуатации всех этих приборов,
функционирующих в сетях с интерфейсом RS-485, службами КИПиА АК
«Транснефть» не было зафиксировано ни одного случая нарушения сетевого
взаимодействия по причине отказа микросхемы MAX1480.
Сохранено с сайта www.elcp.ru/index.php . Журнал "Электронные компоненты", 2001 г., № 6.