ADM2687EBRIZ

يعد ADM2687EBRIZ من Analog Devices جهاز إرسال واستقبال متكامل تماماً بإشارة 5 كيلو فولت وطاقة معزولة RS-485/RS-422، وهو يمثل أحد أكثر حلول الاتصالات المعزولة تكاملاً. ويجمع الجهاز بين تقنية العزل الرقمي iCoupler المملوكة لشركة ADI وتقنية محول التيار المستمر DC-DC المعزول الخاصة بها لتقديم إشارة كاملة وعزل الطاقة في حزمة SOIC ذات 16 رصاصة، مما يلغي الحاجة إلى أي مكونات عزل خارجية.

ADM2687E هو متغير معدل البيانات 500 كيلوبت في الثانية من عائلة ADM268xE. ADM2682E هو المتغير عالي السرعة 16 ميجابت في الثانية بوظائف متطابقة ولكن بمعدلات بيانات أسرع. يشترك كلاهما في نفس مواصفات الحزمة والدبوس والعزل، ويختلفان فقط في الحد الأقصى لمعدل البيانات وتيار الإمداد المقابل.

يدمج الجهاز خمس كتل وظيفية رئيسية في حزمة واحدة: (1) عازل رقمي iCoupler ثلاثي القنوات يوفر عزلًا كلفانيًا لإشارات البيانات والتحكم (TxD، RxD، DE، RE) بين الجانب المنطقي وجانب الناقل؛ (2) محرك خط RS-485 تفاضلي ثلاثي الحالات مع تمكين نشط عالي (دبوس DE)؛ (3) مستقبل RS-485 تفاضلي الإدخال RS-485 مع تمكين نشط منخفض (دبوس RE) وانحياز آمن من الفشل لظروف الدائرة المفتوحة والقصيرة; (4) محول تيار مستمر - تيار متردد معزول من نوع isoPower يولد مصدر طاقة معزول من جانب الناقل من جانب VCC المنطقي، مما يلغي الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي معزول؛ (5) تنظيم الجهد ودوائر الحماية بما في ذلك الحد من التيار والإغلاق الحراري.

يعمل الجهاز من مصدر واحد 3.3 فولت أو 5 فولت على الجانب المنطقي. يولد محول isoPower الداخلي مصدر طاقة معزول بجهد 3.3 فولت أو 5 فولت (حسب VCC) لدائرة جهاز الإرسال والاستقبال من جانب الناقل. يجب توصيل دبوس VISOOUT خارجيًا بدبوس VISOIN لإكمال حلقة الطاقة المعزولة. يلزم وجود مكثفات تجاوز على كل من الجانب المنطقي (0.01uF و0.1uF على دبوس VCC 2، و0.1uF و10uF على دبوس VCC 7) وجانب الناقل (0.1uF و10uF على VISOOUT، و0.01uF و0.1uF على VISOIN) لقمع الضوضاء وتنظيم الجهد بشكل صحيح.

يتوافق جهاز الإرسال والاستقبال RS-485 مع معايير ANSI/TIA/EIA-485-A-98 وISO 8482:1987(E). وهو يدعم ما يصل إلى 256 عقدة على ناقل واحد. تتميز مدخلات جهاز الاستقبال بانحياز آمن من الفشل يضمن إخراجًا عاليًا منطقيًا عندما تكون المدخلات مفتوحة أو قصيرة، مما يمنع استقبال البيانات الخاطئة على ناقل خامل. توفر مخرجات المشغل حماية من التفريغ الكهرومغناطيسي موجب/ناقص 15 كيلو فولت ESD (نموذج جسم الإنسان) على دبابيس الناقل A وB وY وZ.

تتجاوز المناعة العابرة للوضع الشائع 25 كيلو فولت/فولت/س مما يجعل الجهاز قويًا للغاية في البيئات الصناعية الصاخبة مع عابرات التبديل السريع (محركات المحركات، والعاكسات، ومعدات اللحام). يوفر تصنيف العزل بجهد 5 كيلو فولت/فولت في الثانية عزلاً معززاً للتطبيقات التي تتطلب عزل أمان عالي الجهد.

توفر حزمة SOIC عريضة الجسم SOIC (10.3 × 7.5 مم) مسافة أكبر من 8 مم وخلوصًا بين جانبي المنطق والناقل، مما يلبي متطلبات التباعد لعزل 5000 فولت في التطبيقات الحرجة للسلامة. تم تصميم الحزمة للتركيب على السطح مع درجة دبوس قياسية 1.27 مم. تشير لاحقة BRI إلى حزمة SOIC ذات الجسم العريض، وتشير لاحقة Z إلى توافق RoHS.

يعمل ADM2687EBRIZ كجهاز إرسال واستقبال RS-485/RS-422 معزول بالكامل، ويجمع بين عزل الإشارة وعزل الطاقة ووظائف جهاز إرسال واستقبال الناقل في حزمة واحدة.

عزل الإشارات (iCoupler): تستخدم تقنية العزل الرقمي (iCoupler) محولات دقيقة على نطاق الرقاقة مصنعة مباشرةً على قالب أشباه الموصلات لربط الإشارات الرقمية عبر حاجز العزل. يتم ترميز إشارات البيانات المدخلة (TxD، DE، RE) إلى نبضات عالية التردد تدفع اللفات الأولية للمحولات الدقيقة. تستقبل اللفات الثانوية النبضات المقترنة التي يتم فك تشفيرها إلى الإشارات الرقمية الأصلية. يوفر العازل ثلاثي القنوات ثلاث قنوات عزل مستقلة: واحدة لبيانات الإرسال (TxD إلى Y/Z)، وواحدة لبيانات الاستقبال (A/B إلى RxD)، وواحدة لإشارات التحكم (DE وRE). يوفر حاجز العزل عزلاً كلفانيًا بجهد 5 كيلو فولت في الثانية مع مناعة عابرة للوضع الشائع تتجاوز 25 كيلو فولت/فولت.

عزل الطاقة (isoPower): يستخدم محول isoPower DC-DC ذو التردد العالي (180 ميجاهرتز تقريبًا) لنقل الطاقة عبر محولات الرقاقة من جانب المنطق إلى جانب الناقل. يأخذ المحول إمداد VCC من الجانب المنطقي (3.3 فولت أو 5 فولت) ويولد إمدادًا معزولاً (VISOOUT) بنفس الجهد الاسمي لدوائر الإرسال والاستقبال من جانب الناقل. يجب توصيل دبوس VISOOUT خارجيًا بدبوس VISOIN لتزويد الطاقة لدوائر جانب الناقل. وهذا يلغي الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي معزول، مما يبسط تصميم النظام بشكل كبير ويقلل من عدد المكونات. يتيح تردد التبديل العالي استخدام هياكل محولات صغيرة جدًا تتناسب مع حزمة IC، ولكنه يتطلب تخطيطًا دقيقًا للوحة PCB للتحكم في الانبعاثات المشعة (راجع AN-0971).

جهاز الإرسال RS-485: يأخذ مُشغِّل الخط التفاضلي إشارة TxD المعزولة ويقوم بتشغيل المخرجات Y (غير المقلوبة) و Z (المقلوبة) عندما تكون DE عالية. عندما تكون إشارة DE منخفضة، تكون مخرجات المشغِّل ذات مقاومة عالية (ثلاثية الإشارات). يوفر المشغِّل خرجًا محدودًا بالتيار مع تيار دائرة قصيرة نموذجي يبلغ 200 مللي أمبير. يبلغ جهد الخرج التفاضلي 1.5 فولت على الأقل مع حمل 54 أوم بين Y و Z. في الوضع المزدوج الكامل، تعمل دبابيس Y و Z كمخرجات مخصصة لبرنامج التشغيل.

مستقبل RS-485: يراقب جهاز الاستقبال التفاضلي دبابيس الإدخال A (غير مقلوب) و B (مقلوب) عندما يكون RE منخفضًا. يرتفع خرج جهاز الاستقبال (RxD) عندما يكون (A-B) أكبر من -30 مللي فولت وينخفض عندما يكون (A-B) أقل من -200 مللي فولت. بين -200 مللي فولت و -30 مللي فولت، تكون حالة الخرج غير محددة. عندما يكون RE مرتفعًا، يكون خرج المستقبل ثلاثي التأشير. يضمن التحيز الآمن من الفشل أن يكون خرج جهاز الاستقبال افتراضيًا إلى HIGH عندما تكون المدخلات مفتوحة (بدون توصيل) أو قصيرة معًا، مما يمنع استقبال الضوضاء على ناقل خامل. في وضع الازدواج الكامل، يعمل A و B كمدخلات استقبال مخصصة.

نصف الازدواج المزدوج مقابل الازدواج الكامل: يمكن تهيئة الجهاز لأي من الوضعين من خلال توصيلات السنون الخارجية. في وضع الازدواج الكامل، يتم توصيل مخرجات المشغل (Y، Z) ومدخلات المستقبل (A، B) بأزواج تفاضلية منفصلة على كابل الناقل (4 أسلاك + أرضي). في وضع نصف الازدواج المزدوج، يتم توصيل Y بـ A و Z بـ B خارجيًا، حيث يتشاركان زوج تفاضلي واحد (سلكين + أرضي). تتحكم دبابيس DE وRE في اتجاه تدفق البيانات، حيث يقوم الجهاز بالإرسال عندما يكون DE=عاليًا والاستقبال عندما يكون RE= منخفضًا.

الحماية الحرارية والحماية الحالية: يتضمن الجهاز تحديد التيار على مخرجات المشغّل التي يتم تنشيطها عندما يتجاوز تيار الخرج 200 مللي أمبير تقريباً (حالة الدائرة القصيرة). تقوم دائرة إيقاف التشغيل الحراري بتعطيل برنامج التشغيل عندما تتجاوز درجة حرارة الوصلة 150 درجة مئوية تقريبًا، مما يحمي الجهاز من التلف أثناء ظروف الأعطال المستمرة مثل تنازع الناقل حيث تكون عدة برامج تشغيل نشطة في وقت واحد.