低成本RS-485通信隔離方案

　　RS485總線因其接口簡單，組網(wǎng)方便，傳輸距離遠等特點在工業(yè)控制、電力通訊、智能儀表等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。下圖1為RS-485網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用框圖，圖中5腳和8腳是電源引腳，6腳和7腳就是485通信中的A和B兩個引腳，而1腳和4腳分別接到我們單片機的RXD和TXD引腳上，直接使用單片機UART進行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。2腳和3腳是方向引腳，其中2腳是低電平使能接收器，3腳是高電平使能輸出驅(qū)動器。我們把這兩個引腳連到一起，平時不發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，保持這兩個引腳是低電平，讓RS485處于接收狀態(tài)，當(dāng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，把這個引腳拉高，發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢后再拉低這個引腳就可以了。為了提高RS485

　　傳統(tǒng)隔離式RS-485網(wǎng)絡(luò)使用的通信隔離產(chǎn)品一般都需要供電電源。如上圖1的紅框所示，該電源主要給圖中的隔離光耦進行原副邊供電，本文針對上圖的電源需求推薦一款由圣邦微(SGM)公司推出的低成本電源芯片SGM46000，該電源可以改善以往隔離型工業(yè)電源的設(shè)計復(fù)雜度較大、設(shè)計成本比較貴、體積比較大等缺點。

　　圖1中所需求的供電電源為5V轉(zhuǎn)5V，但是SGM46000可以實現(xiàn)的隔離電源設(shè)計種類很多，典型應(yīng)用如3.3V~5V、5V~3.3V、5V~5V、5V~12V、5V~±15V，其實只要是輸出電壓30V以內(nèi)，輸出電流50mA以內(nèi)均可以使用。也就是說利用SGM46000可以設(shè)計出一系列的工業(yè)電源，滿足不同的485通信隔離芯片的供電需求。

　　總之SGMICRO公司的DC/DC轉(zhuǎn)換芯片SGM46000，集成原邊控制器和H橋及驅(qū)動器，可直接驅(qū)動隔離變壓器，將高壓和用戶可能觸碰到的低壓直流電進行隔離，保障用戶安全，避免觸電風(fēng)險。輸入電壓2.5V至 5.5V，支持3.3V、5V或12V多種隔離輸出電壓，最大輸出功率可達3W，-40℃~+125℃工作溫度范圍，滿足控制面板對電壓、功率和高溫的工作環(huán)境需求，讓系統(tǒng)更加安全可靠。SGM46000的內(nèi)部框圖如下圖2所示。

　　SGM46000產(chǎn)品特性：

　　• 可為隔離電源中的變壓器提供高達3W的功率

　　• 寬范圍2.5V~5.5V單電源供電

　　• 可通過電阻編程設(shè)置內(nèi)部振蕩器模式

　　• 帶看門狗的外部時鐘模式

　　• 禁止模式

　　• 欠壓鎖定

　　• 熱關(guān)斷

　　• -40℃~+125℃工作溫度范圍

　　• SOIC-8封裝

　　最后附上SGM46000的典型應(yīng)用電路，如圖3所示。由圖可知SGM46000只需搭配少量的外圍元器件就可以輕松實現(xiàn)電源轉(zhuǎn)化，整體BOM成本低廉。

　　電源管理芯片(Power Management Integrated Circuits)，是在電子設(shè)備系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)起對電能的變換、分配、檢測及其他電能管理的職責(zé)的芯片.主要負(fù)責(zé)識別CPU供電幅值，產(chǎn)生相應(yīng)的短矩波，推動后級電路進行功率輸出。常用電源管理芯片有HIP6301、IS6537、RT9237、ADP3168、KA7500、TL494等。

　　主要電源管理芯片有的是雙列直插芯片，而有的是表面貼裝式封裝，其中HIP630x系列芯片是比較經(jīng)典的電源管理芯片，由著名芯片設(shè)計公司Intersil設(shè)計。它支持兩/三/四相供電，支持VRM9.0規(guī)范，電壓輸出范圍是1.1V-1.85V，能為0.025V的間隔調(diào)整輸出，開關(guān)頻率高達80KHz，具有電源大、紋波小、內(nèi)阻小等特點，能精密調(diào)整CPU供電電壓。

　　電源管理芯片的應(yīng)用范圍十分廣泛，發(fā)展電源管理芯片對于提高整機性能具有重要意義，對電源管理芯片的選擇與系統(tǒng)的需求直接相關(guān)，而數(shù)字電源管理芯片的發(fā)展還需跨越成本難關(guān)。

　　當(dāng)今世界，人們的生活已是片刻也離不開電子設(shè)備。電源管理芯片在電子設(shè)備系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)起對電能的變換、分配、檢測及其它電能管理的職責(zé)。電源管理芯片對電子系統(tǒng)而言是不可或缺的，其性能的優(yōu)劣對整機的性能有著直接的影響。

　　所有電子設(shè)備都有電源，但是不同的系統(tǒng)對電源的要求不同。為了發(fā)揮電子系統(tǒng)的最佳性能，需要選擇最適合的電源管理方式。

　　首先，電子設(shè)備的核心是半導(dǎo)體芯片。而為了提高電路的密度，芯片的特征尺寸始終朝著減小的趨勢發(fā)展，電場強度隨距離的減小而線性增加，如果電源電壓還是原來的5V，產(chǎn)生的電場強度足以把芯片擊穿。所以，這樣，電子系統(tǒng)對電源電壓的要求就發(fā)生了變化，也就是需要不同的降壓型電源。為了在降壓的同時保持高效率，一般會采用降壓型開關(guān)電源。

　　同時，許多電子系統(tǒng)還需要高于供電電壓的電源，比如在電池供電設(shè)備中，驅(qū)動液晶顯示的背光電源，普通的白光LED驅(qū)動等，都需要對系統(tǒng)電源進行升壓，這就需要用到升壓型開關(guān)電源。

　　此外，現(xiàn)代電子系統(tǒng)正在向高速、高增益、高可靠性方向發(fā)展，電源上的微小干擾都對電子設(shè)備的性能有影響，這就需要在噪聲、紋波等方面有優(yōu)勢的電源，需要對系統(tǒng)電源進行穩(wěn)壓、濾波等處理，這就需要用到線性電源。

　　上述不同的電源管理方式，可以通過相應(yīng)的電源芯片，結(jié)合極少的外圍元件，就能夠?qū)崿F(xiàn)?？梢?，發(fā)展電源管理芯片是提高整機性能的必不可少的手段。

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