工业和仪器仪表应用的鲁棒隔离式RS-232诊断端口

图6. ADM3252E隔离、双通道RS-232收发器

该单芯片解决方案能够显著缩减隔离式RS-232接口所需的设计时间和电路板面积。由于PCB上的元件数量明显减少，因此能够降低制造成本并提高可靠性。此外，ADM3252E无需进行任何修改，便可用于5 V或3.3 V应用，避免了分立设计所必须进行的设计更改。
　　iso技术能够直接在44引脚BGA封装的芯片上提供2.5 kV电源隔离，因而无需传统解决方案中所用的昂贵分立变压器。此外，iCoupler 技术能够提供信号（数据）隔离，因而无需四个分立式光耦合器通道。
　　ESD保护
　　因为RS-232电缆要由用户亲手连接和断开，因此RS-232发射(Tx)和接收(Rx)引脚（TxD1、TxD2、RxD1、RxD2）的ESD（静电放电）保护非常重要，以确保接口稳定可靠。ADM3252E在RINx和TOUTx上的ESD保护能力符合IEC 1000-4-2 (801.2)标准，具体如下所示：
　　接触放电： ±8 kV
　　接触放电：±15 kV
　　瞬变保护
　　为使RS-232收发器能够在工业应用中极其恶劣的工作条件下工作，隔离技术 (iCoupler 和 isoPower)提供高共模瞬变抗扰度(>25 kV/μs)， 该抗扰度是指在维持额定工作时能保持的最大共模电压（逻辑和总线端的电位差）压摆率。瞬变幅度是共模电压压摆的范围。共模电压压摆率适用于共模电压的上升沿和下降沿。该规格确保恶劣环境下耦合到RS-232电缆上的任何瞬变无法损坏RS-232收发器或导致传输错误数据，从而使数据链路具有极高稳定性。
　　2.5 kV隔离保护和认证
　　隔离收发器能够在器件的逻辑和总线端之间提供2.5 kV的隔离。该隔离额定值确保逻辑端没有电流能够进出RS-232电缆。它还确保不会有电压或瞬态耦合到RS-232电缆进而到达逻辑端。2.5 kV隔离保护还意味着，可保护逻辑端的用户不受RS-232电缆上可能出现的高电压或瞬变影响。ADM3252E的2.5 kV隔离额定值正在接受下列机构的认证：美国保险商实验所(UL)、德国电气工程师协会 (VDE)和加拿大标准协会(CSA)。UL 1577认证要求所有ADM3252E器件的隔离栅（与光耦合器一样）都要100%经过生产测试：
　　UL认证
　　1分钟2,500 V rms，符合UL 1577
　　VDE合格证书
　　IEC 60747-5-2 (VDE 0884, Part 2)
　　VIORM = = 560 V峰值
　　CSA元件验收通知#5A
　　ADM3252E规格
　　ADM3252E是一款双通道、高速、全隔离式（数据和电源）RS-232收发器，非常适合在电气条件恶劣的环境下工作，或频繁插拔RS-232电缆的场合。它集成了四个独立的iCoupler数字隔离通道（两个发射，两个接收）和一个isoPower芯片级DC/DC转换器，提供2.5 kVrms隔离，25 kV/μs瞬变抗扰度和±15 kV ESD保护。它符合TIA/EIA-232E规范，最高通信数据速率为460 kbps。片内倍压器和反相器支持单电源工作。ADM3252E采用3.0 V至5.5 V单电源供电，无负载时功耗为20 mA。它采用12 mm × 12 mm的44引脚CSP BGA封装，额定温度范围为–40°C至+85℃，千片订量报价为8.49美元/片。
　　PCB布局
　　隔离收发器的PCB布局对于确保在实际设计中实现2.5 kV的额定隔离性能至关重要。主要考虑因素是逻辑端GND和总线端GND之间的爬电距离 (沿壳体最短距离) 和 电气间隙 (最短空气距离) ADM3252E的逻辑接口不需要外部电路。输入和输出供电引脚需要电源旁路（图7）。欲了解有关PCB布局指南和辐射(EMI)控制结构的更多信息，请参考AN-0971应用笔记, “isoPower器件的辐射控制建议”。

图7. ADM3252E推荐的印刷电路板布局

隔离、高速单通道RS-232接口
　　对于只需单通道（1 Tx、1 Rx）5 V隔离式RS-232接口的收发器应用，ADM3251E 提供一个20引脚宽体SOIC封装的单芯片解决方案。ADM3251E收发器整合iCoupler 和isoPower 隔离技术，也是第一款能提供数据线路与电源二者完全隔离的表面贴装RS-232收发器。它具有2.5 kV隔离额定值，符合工业标准隔离要求（UL1577和DIN VDE 0884-10）。这可确保达到高噪声工作环境中所要求的鲁棒性，如工业自动化和控制应用中的隔离式RS-232诊断数据端口。与传统IC相比，表贴(SMT)封装可使电路板空间减少45%，有助于加速制造工艺并降低系统开发成本（图8）。

图8. 单通道RS232收发器应用(a) ADM3251E规格(b)传统方法 (c) iCoupler + isoPower方法

结论
　　如今，工业和仪器仪表应用中的RS-232接口链路需要尺寸小、性能可靠、成本低且隔离良好。通过将芯片级变压器隔离与标准RS-232接口收发器相集成，可以通过单芯片、全隔离式RS-232收发器（含隔离电源）来提供上述优势。双通道ADM3252E和单通道ADM3251E能够显著缩短设计时间，并为这些要求苛刻的应用提供一种紧凑、可靠、低成本的高性能解决方案。