ADM2687EBRIZ

El ADM2687EBRIZ de Analog Devices es un transceptor RS-485/RS-422 aislado de señal y alimentación de 5 kVrms totalmente integrado, que representa una de las soluciones de comunicación aisladas más altamente integradas disponibles. El dispositivo combina la tecnología de aislamiento digital iCoupler patentada por ADI con su tecnología de convertidor CC-CC aislado isoPower para ofrecer un aislamiento completo de señal y alimentación en un único encapsulado SOIC de cuerpo ancho de 16 terminales, eliminando la necesidad de componentes de aislamiento externos.

El ADM2687E es la variante de velocidad de datos de 500kbps de la familia ADM268xE. El ADM2682E es la variante de alta velocidad de 16 Mbps con idéntica funcionalidad pero velocidades de datos más rápidas. Ambos comparten el mismo encapsulado, configuración de patillas y especificaciones de aislamiento, y sólo difieren en la velocidad de datos máxima y la corriente de alimentación correspondiente.

El dispositivo integra cinco bloques funcionales clave en un solo paquete: (1) Un aislador digital iCoupler de 3 canales que proporciona aislamiento galvánico para las señales de datos y control (TxD, RxD, DE, RE) entre el lado lógico y el lado del bus; (2) Un controlador de línea RS-485 diferencial de tres estados con habilitación activa-alta (patilla DE); (3) Un receptor RS-485 de entrada diferencial con habilitación activa-baja (patilla RE) y polarización a prueba de fallos para condiciones de circuito abierto y cortocircuito; (4) Un convertidor CC-CC aislado isoPower que genera la fuente de alimentación aislada del lado del bus a partir de la VCC del lado lógico, eliminando la necesidad de una fuente de alimentación aislada externa; (5) Circuitos de regulación de tensión y protección que incluyen limitación de corriente y desconexión térmica.

El dispositivo funciona con una única alimentación de 3,3 V o 5 V en el lado lógico. El convertidor isoPower interno genera una alimentación aislada de 3,3 V o 5 V (dependiendo de VCC) para los circuitos transceptores del lado del bus. La patilla VISOOUT debe conectarse externamente a la patilla VISOIN para completar el bucle de alimentación aislado. Se necesitan condensadores de derivación tanto en el lado lógico (0,01uF y 0,1uF en la patilla 2 de VCC, 0,1uF y 10uF en la patilla 7 de VCC) como en el lado del bus (0,1uF y 10uF en VISOOUT, 0,01uF y 0,1uF en VISOIN) para una supresión de ruido y regulación de tensión adecuadas.

El transceptor RS-485 cumple las normas ANSI/TIA/EIA-485-A-98 e ISO 8482:1987(E). Admite hasta 256 nodos en un solo bus. Las entradas del receptor presentan una polarización a prueba de fallos que garantiza una salida lógica ALTA cuando las entradas están abiertas o en cortocircuito, lo que evita la recepción de datos erróneos en un bus inactivo. Las salidas del controlador proporcionan una protección ESD de más/menos 15 kV (modelo del cuerpo humano) en los pines de bus A, B, Y y Z.

La inmunidad a transitorios en modo común supera los 25 kV/us, lo que confiere al dispositivo una gran robustez en entornos industriales ruidosos con transitorios de conmutación rápidos (accionamientos de motores, inversores, equipos de soldadura). El aislamiento nominal de 5 kVrms proporciona un aislamiento reforzado para aplicaciones que requieren un aislamiento de seguridad de alta tensión.

El encapsulado SOIC de cuerpo ancho (10,3 x 7,5 mm) proporciona una línea de fuga y un espacio libre superiores a 8 mm entre el lado lógico y el lado del bus, cumpliendo los requisitos de separación para un aislamiento de 5000 Vrms en aplicaciones de seguridad crítica. El encapsulado está diseñado para montaje en superficie con un paso de patillas estándar de 1,27 mm. El sufijo BRI indica el encapsulado SOIC de cuerpo ancho, y el sufijo Z indica la conformidad con RoHS.

El ADM2687EBRIZ funciona como un transceptor RS-485/RS-422 aislado totalmente integrado, que combina aislamiento de señal, aislamiento de alimentación y funciones de transceptor de bus en un único encapsulado.

Aislamiento de señales (iCoupler): La tecnología de aislamiento digital iCoupler utiliza microtransformadores a escala de chip fabricados directamente en el chip semiconductor para acoplar señales digitales a través de la barrera de aislamiento. Las señales de datos de entrada (TxD, DE, RE) se codifican en impulsos de alta frecuencia que accionan los devanados primarios de los microtransformadores. Los devanados secundarios reciben los impulsos acoplados, que se decodifican de nuevo a las señales digitales originales. El aislador de 3 canales proporciona tres canales de aislamiento independientes: uno para datos de transmisión (TxD a Y/Z), otro para datos de recepción (A/B a RxD) y otro para señales de control (DE y RE). La barrera de aislamiento proporciona un aislamiento galvánico de 5 kVrms con una inmunidad transitoria en modo común superior a 25 kV/us.

Aislamiento de potencia (isoPower): El convertidor CC-CC isoPower utiliza conmutación de alta frecuencia (aproximadamente 180 MHz) para transferir potencia a través de transformadores a escala de chip desde el lado lógico al lado del bus. El convertidor toma la alimentación VCC del lado lógico (3,3 V o 5 V) y genera una alimentación aislada (VISOOUT) con la misma tensión nominal para los circuitos transceptores del lado bus. La patilla VISOOUT debe conectarse externamente a la patilla VISOIN para alimentar los circuitos del bus. Esto elimina la necesidad de una fuente de alimentación externa aislada, simplificando significativamente el diseño del sistema y reduciendo el número de componentes. La alta frecuencia de conmutación permite el uso de estructuras de transformador muy pequeñas que encajan en el encapsulado del circuito integrado, pero requiere un cuidadoso diseño de la placa de circuito impreso para controlar las emisiones radiadas (consulte AN-0971).

Transmisor RS-485: El driver de línea diferencial toma la señal TxD aislada y conduce las salidas Y (no inversora) y Z (inversora) cuando DE está en ALTO. Cuando DE está BAJO, las salidas del driver son de alta impedancia (triestado). El driver proporciona una salida de corriente limitada con una corriente de cortocircuito típica de 200mA. La tensión de salida diferencial es de al menos 1,5 V con una carga de 54 ohmios entre Y y Z. En modo dúplex completo, las patillas Y y Z sirven como salidas de controlador dedicadas.

Receptor RS-485: El receptor diferencial monitoriza los pines de entrada A (no inversor) y B (inversor) cuando RE está BAJO. La salida del receptor (RxD) se pone ALTA cuando (A-B) es mayor que -30mV y BAJA cuando (A-B) es menor que -200mV. Entre -200mV y -30mV, el estado de la salida es indeterminado. Cuando RE está ALTO, la salida del receptor es triestática. La polarización a prueba de fallos garantiza que la salida del receptor pase a HIGH cuando las entradas están abiertas (sin conexión) o en cortocircuito, evitando la recepción de ruido en un bus inactivo. En modo dúplex completo, A y B sirven como entradas de receptor dedicadas.

Half-Duplex vs Full-Duplex: El dispositivo puede configurarse para cualquiera de los dos modos mediante conexiones de pines externos. En modo full-duplex, las salidas del driver (Y, Z) y las entradas del receptor (A, B) están conectadas a pares diferenciales separados en el cable bus (4 hilos + tierra). En modo semidúplex, Y se conecta a A y Z se conecta a B externamente, compartiendo un único par diferencial (2 hilos + masa). Los pines DE y RE controlan la dirección del flujo de datos, transmitiendo el dispositivo cuando DE=ALTO y recibiendo cuando RE=BAJO.

Protección térmica y de corriente: El dispositivo incluye limitación de corriente en las salidas del driver que se activa cuando la corriente de salida excede aproximadamente 200mA (condición de cortocircuito). Un circuito de apagado térmico desactiva el excitador cuando la temperatura de la unión supera los 150C aproximadamente, protegiendo el dispositivo de daños en condiciones de fallo continuado como la contención de bus en la que varios excitadores están activos simultáneamente.