解析基于iCoupler技术的全集成式RS-485系统隔离解决方案

振荡频率高达180MHz，远高于传统DC/DC变换器的振荡频率。isoPower技术的实现，使用户在使用中只提供一侧电源即可。

对于上述的应用案例，我们可以选用ADI isoPower系列中的ADuM5401产品来替代DC-DC隔离电源和三个光耦，从而使PCB空间更加紧凑。

完全集成式iCoupler解决方案

隔离器件的选择主要有两个要求，第一是系统性能要求；第二，就需要考虑空间限制和成本等因素。上面提到的集成DC-DC隔离电源的数字隔离器虽然已经能够满足大部分的应用要求，但是对于空间限制更为严苛的系统，这样的解决方案仍然有些力不从心。如果设计工程师仍然面对这种设计挑战，他们可以选择ADI最新推出的ADM2682E/ ADM2687E，该器件适合于电力、马达、能源控制系统的高压电环境中。

ADM2682E/ ADM2687E是ADI最新推出的首款单芯片5KV RMS信号和电源隔离RS-485收发器，可配置为全双工或半双工。新产品包括1个3通道隔离器、1个带三态输出的差分线路驱动器和1个基于ADI isoPower隔离式DC/DC转换器技术的差分输入接收器。接收器输入阻抗允许多达256个收发器接入总线，ADM2682E的最高传输速率可达16 Mbps。逻辑端兼容3 V／5 V工作电源，总线端5 V供电。RS-485收发器的电气隔离数据为1分钟5000VRMS，符合UL 1577认证要求。

ADM2682E/ ADM2687E驱动器是高电位激活，也可以提供低电位激活，只要在不激活状态使接收器输出端进入高阻态即可。该接收器具有短路电流限制和热关断特性，以此来保护输出端短路和由总线争用引起的额外功耗。该芯片采用16引脚的宽体SOIC封装，额定温度范围为-40℃至+85℃工业温度范围，在该范围内无需任何分立元件就可实现RS-485功能。目前，ADM2682E和ADM2687E驱动器的隔离标准安全和法规认证正在进行中，包括UL(美国保险商实验所)、CSA(加拿大标准协会)和VDE(德国电气工程师协会)认证。

图3：基于ADM2682E/ ADM2687E全双工RS-485节点的电路框架图。

图3是ADM2682E/ ADM2687E针对全双工RS485节点的电路框架图。与分立式竞争产品相比，新款收发器的器件数量最多可减少80%。器件采用单个10 mm x 13 mm表贴封装，最小爬电距离和电气间隙大于8 mm，占用的电路板面积比通常所用的多个分立器件少70%。

ADM2682E/ ADM2687E全集成式特性还包括内部集成了热关断电路以保护器件在故障状况下产生大量的热量。在满负载条件下，ADM2682E/ ADM2687E的功耗大约为650mW。为保证ADM2682E/ ADM2687E应用系统的安全性，热关断电路将驱动器的输出短接到低阻抗源可以获得高的驱动器电流。热感应电路检测在这个条件下的硅片温升，当硅片温度达到150℃度时禁止驱动器输出，直到器件冷却到140℃在再重新启动。隔离器不可能采用散热片，因此为保证器件稳定安全运行，其散热主要依赖于通过GND管脚到PCB的覆铜进行散热。

本文小结：

iCoupler技术一直引领全球隔离技术的发展，提供了隔离与创新特性，采用单封装，是业界种类最齐全的隔离器产品，包括标准数字隔离器、采用isoPower的数字隔离器、集成PWM控制器和变压器驱动器的数字隔离器、USB 2.0兼容型隔离器、隔离式门驱动器、隔离式I²C数字隔离器、隔离式RS-485收发器、隔离式RS-232器件和隔离式Σ-?型ADC。因此，几乎任何应用都可以找到合适的iCoupler产品来满足您的设计需求。

今年年初，ADI为西门子航空航天业务集团的PowerSCOE系统提供了其高度集成的iCoupler数字隔离解决方案。作为一个先进的卫星电源保护系统，当卫星出现异常时，它能在几微秒内关闭卫星中的数千瓦电源。西门子航空航天业务集团设计该系统时还考虑到其它技术，如智能电网电力监控等，但由于每个通道都包含辅助模拟输入及数字和模拟输出，因此最大的挑战是要确保100个通道彼此隔离。PCB上有100多路模拟和数字I/O，面对如此高的PCB密度，传统的光耦合器和DC/DC转换器解决方案已无能为力。最终ADI高度集成的iCoupler数字隔离器卓越的性能表现获得西门子的信赖，再次验证了iCoupler技术的领先优势。