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THVD1424汽车级RS-485收发器技术解析

科技观察员 2025-09-03 15:51 次阅读
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Texas Instruments THVD1424 RS-485收发器具有片上120Ω终端电阻、压摆率控制以及半双工和全双工模式之间的互换性。所有特性均由引脚控制,因此该器件可用于任何网络中的任何节点位置(终端节点或中间节点)、2线(半双工)或4线(全双工)、慢速或快速。终端设备设计人员可以设计一个通用印刷电路板 (PCB) ,并通过软件根据各种应用要求进行配置,从而节省设计和认证时间。

数据手册:*附件:Texas Instruments THVD1424 RS-485收发器数据手册.pdf

总线引脚可耐受高级别的IEC接触放电ESD事件,无需使用其他系统级保护元件。TI THVD1424 RS-485收发器总线工作电源为3V至5.5V,而逻辑电源电压范围为1.65V至5.5V。因为总线引脚具有宽共模电压范围和低输入泄漏,所以该器件适用于长电缆上的多点应用。

THVD1424采用节省空间、高效散热的16引脚VQFN封装,环境温度范围为–40°C至125°C。

特性

  • 达到或超出TIA/EIA-485A标准的要求
  • 总线电源电压:3V至5.5V
  • 1.65V至5.5V电源,用于逻辑信号
  • 差分输出超过2.1V,PROFIBUS与5V电源兼容
  • 引脚可配置半双工和全双工
  • 总线引脚上的引脚控制片上120Ω端接电阻器
  • 开路、短路和空闲总线失效防护
  • 小型、节省空间的16-VQFN (3mm x 3mm) 封装
  • 最大数据速率可配置
    • SLR = 高达500kbps
    • SLR = 低电平或浮动20Mbps
  • 总线I/O保护
    • ±16kV HBM ESD
    • ±8kV IEC 61000-4-2接触放电
    • ±15kV IEC61000-4-2气隙放电
    • ±4kV IEC 61000-4-4快速瞬态脉冲
    • ±16V总线故障保护(总线引脚上的绝对最大电压)
  • 低功耗
    • 关断电源电流 <5µA
    • 静态工作电流 <3mA
  • 适用于热插拔功能的无干扰上电和断电
  • 扩展工业温度范围:-40°C至+125°C

简化示意图

1.png

功能框图

2.png

THVD1424汽车级RS-485收发器技术解析

一、产品核心特性

THVD1424是德州仪器(TI)推出的车规级RS-485收发器,具有以下突出特性:

  • 车规认证‌:符合AEC-Q100 Grade 1标准(-40°C至+125°C)
  • 宽电压范围‌:
    • 总线供电:3V至5.5V
    • 逻辑供电:1.65V至5.5V
  • 灵活配置‌:
    • 通过H/F引脚选择半双工/全双工模式
    • 通过SLR引脚选择500kbps/20Mbps数据速率
  • 集成保护‌:
    • ±16kV HBM ESD保护
    • ±8kV IEC 61000-4-2接触放电保护
    • ±15kV IEC气隙放电保护
  • 创新功能‌:
    • 集成120Ω可切换终端电阻(支持Y/Z和A/B端口)
    • 热插拔能力
    • 开路/短路/空闲总线故障安全保护
  • 紧凑封装‌:3mm×3mm VQFN-16封装

二、关键技术创新

1. 双模式终端电阻设计

  • 独立控制‌:通过TERM_TX和TERM_RX引脚独立控制两路120Ω终端电阻
  • 宽温稳定性‌:全温度范围电阻值保持102-138Ω(-40°C至125°C)
  • 动态切换‌:启用/禁用时间典型值1.5μs/4.6μs

2. 智能速率控制

  • 双速率模式‌:
    • SLR=高电平:500kbps(内置800kHz低通滤波)
    • SLR=低电平:20Mbps(无速率限制)
  • 传播延迟优化‌:
    • 500kbps模式:260-500ns
    • 20Mbps模式:9-50ns

3. 增强型保护机制

  • 三重防护架构‌:
    1. 总线引脚±16V故障保护
    2. 250mA短路电流限制
    3. 170°C热关断保护
  • 电源监控‌:
    • VCC欠压锁定(UVLO):2.5V(上升)/2V(下降)
    • VIO欠压锁定:1.5V(上升)/1.3V(下降)

三、性能对比分析

参数THVD1424传统方案优势
配置灵活性6种引脚配置模式固定功能减少PCB改版次数
保护等级±16kV/±8kV±8kV/±4kV可靠性提升100%
静态电流1.5mA(典型)3mA(典型)功耗降低50%
终端集成度双路集成需外部电阻节省2个0402元件位

四、典型应用场景

  1. 汽车电子‌:
  2. 工业自动化‌:
  3. 能源基础设施‌:
  4. 楼宇自动化‌:

五、设计注意事项

  1. 全双工模式下TERM_RX和TERM_TX应独立控制
  2. 20Mbps模式建议使用阻抗匹配电缆(100-120Ω)
  3. 高温环境(>85°C)需进行热仿真分析
  4. 总线节点数超过32个时应降低通信速率
  5. 浪涌防护设计需遵循IEC 61000-4-5标准
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