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ST4E1216/ST4E1240高速RS485收发器技术解析与应用指南

科技观察员 2025-10-21 09:14 次阅读
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STMicroelectronics ST4E12x高速3.3V/5V RS485收发器是低功耗差分线路收发器,用于半双工模式下在标准RS485应用中的数据传输。 ST4E1216和ST4E1240兼容3.3V或5V导轨式电源,工作电压范围为3V至5.5V。 这些收发器的运行数据速率高达16Mbps (ST4E1216) 和40Mbps (ST4E1240)。这些元件非常适合用于扩展电缆传输中的多点应用,可耐受ESD瞬变。特别是,总线引脚支持 ±12kV IEC 61000-4-2接触放电。STMicroelectronics ST4E12x高速RS485收发器在开/关切换或热插拔期间还具有强大的热插拔功能。 该收发器采用标准SO-8封装,工作温度范围为-40°C至+125°C (ST4E1216) 和-40°C至+85°C (ST4E1240)。

数据手册;*附件:STMicroelectronics ST4E12x高速3.3V,5V RS485收发器数据手册.pdf

特性

  • 符合或超过TIA/EIA-485A标准要求
  • 3 V至5.5 V电源电压
  • 在5V电源下,差分输出电压(V OD )超过2.1V,实现PROFIBUS兼容性
  • 高速,数据传输速率高达40Mbps
  • 总线上有超过64个收发器(多达100个节点)
  • 关断模式下的低静态电流
  • 自然通风工作温度范围
    • -40 °C至+125 °C (ST4E1216)
    • -40 °C至+85 °C (ST4E1240)
  • 采用行业标准SO-8封装
  • 集成保护
    • 故障安全接收器(总线开路、空闲和短路)
    • 热关断保护
    • 热插拔功能(寄生电容高达100pF)
    • 总线I/O ESD保护
      • ±12kV IEC61000-4-2接触放电
      • ≥±8kV HBM ESD
      • ±4kV IEC61000-4-4 A类快速瞬态突发 (EFT)

引脚功能图

1.png

ST4E1216/ST4E1240高速RS485收发器技术解析与应用指南

一、产品概述与核心特性

STMicroelectronics推出的ST4E1216和ST4E1240是专为半双工RS485通信设计的高速差分线路收发器,兼具高性能与强健防护能力:

关键特性

  • 宽电压供电‌:3V至5.5V,兼容3.3V/5V系统
  • 高速传输‌:ST4E1216支持16Mbps,ST4E1240支持40Mbps数据速率
  • 多节点支持‌:单总线可连接超过64个收发器(最高100节点)
  • 全面防护‌:
    • ±12 kV IEC61000-4-2接触放电ESD保护
    • ≥±8 kV HBM ESD防护
  • 工业级温度范围‌:
    • ST4E1216:-40°C至125°C
    • ST4E1240:-40°C至85°C
  • 热插拔能力‌:支持高达100pF寄生电容场景

二、技术参数深度解析

电气性能指标

  1. 驱动端性能‌(VCC=5V)
    • 差分输出电压:典型值3.5V(最小值2.1V)
    • 上升/下降时间:0.5-7.5ns
    • 传播延迟:4-20ns
  2. 接收端特性
    • 正负输入阈值电压:-100mV/-130mV(典型值)
    • 输入滞后电压:30mV(典型值)

防护等级详情

  • 总线引脚A/B具备±12kV IEC61000-4-2接触放电保护
  • 4kV IEC61000-4-4快速瞬变脉冲群抗扰度
  • 热关断保护:165°C触发(13°C迟滞)

三、功能模式与引脚配置

引脚功能定义

引脚名称类型功能描述
1R输出接收器数据输出
2RE输入接收器使能(低电平有效)
3DE输入驱动器使能(高电平有效)
4D输入发送数据输入
5GND-接地
6A双向总线I/O A
7B双向总线I/O B
8VCC-3V-5.5V供电

工作模式控制

  • 驱动器模式‌:DE=高电平激活,数据从D传输至A/B差分输出
  • 接收器模式‌:RE=低电平激活,差分信号转换为R端单端输出

四、故障安全与热插拔设计

故障安全保障

  • 总线开路、短路、空闲状态下自动输出高电平
  • 防止因总线异常导致的逻辑不确定状态

热插拔管理

  • DE/RE引脚集成动态阻抗控制(6kΩ瞬态电阻
  • 有效消除上电过程中的寄生电容干扰
  • 确保系统在插拔过程中的信号完整性

五、典型应用场景

  1. 工业自动化‌:PLC、运动控制器传感器网络
  2. 楼宇控制‌:安防系统、智能照明、HVAC控制
  3. 基础设施‌:智能电网、交通监控、数据采集系统
  4. 背板总线‌:机架内设备通信

六、系统设计建议

网络拓扑优化

  • 采用双绞线传输,总线两端需接入54-60Ω终端电阻
  • 分支长度尽可能缩短,减少信号反射

散热考虑

  • ST4E1240在40Mbps满负载下功耗达370mW
  • 需根据实际工作环境评估散热方案
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