探究THVD14x9(V) RS-485收发器：特性、应用与设计要点

在工业自动化、楼宇自动化以及电网基础设施等领域，可靠的数据传输至关重要。RS - 485通信标准凭借其长距离、多节点和抗干扰能力强等优点，成为了这些领域中常用的通信方式。德州仪器（TI）推出的THVD14x9(V)系列半双工RS - 485收发器，集成了浪涌保护功能，为数据通信的稳定性提供了有力保障。下面，我们就来深入了解一下这款收发器。

文件下载：thvd1439.pdf

产品特性

电气性能与兼容性

• 宽电源电压范围：支持3V至5.5V的电源电压，能适应不同的电源环境。其中，THVD1439V和THVD1449V的$V{IO}$还支持1.65V至$V{CC}$的电源电平，为低电压应用提供了可能。
• 符合行业标准：符合或超出TIA/EIA - 485A标准要求，确保了与其他RS - 485设备的兼容性。

  保护功能

• 浪涌保护：集成了±4kV IEC 61000 - 4 - 5 1.2/50μs浪涌保护功能，可有效抵御雷击、电力系统切换等引起的浪涌瞬变，无需额外的外部保护元件。
• ESD保护：总线引脚具备±15kV HBM和±15kV IEC 61000 - 4 - 2接触放电的片上ESD保护，提高了设备在人体接触连接器和电缆时的抗静电能力。
• 其他保护：还能承受±15kV IEC 61000 - 4 - 2空气间隙放电、±4kV IEC 61000 - 4 - 4电气快速瞬变和±15V直流总线故障，增强了设备的可靠性。

  速度与功耗

• 两种速度等级：提供250kbps（THVD1439、THVD1439V）和12Mbps（THVD1449、THVD1449V）两种速度等级，可根据不同的应用场景选择合适的型号。
• 低功耗设计：待机电源电流小于3μA，运行期间电流小于5mA，适用于对功耗要求较高的应用。

应用领域

由于其出色的性能和保护功能，THVD14x9(V)系列收发器广泛应用于多个领域。

• 工业自动化：在工厂自动化系统中，可用于连接各种传感器、执行器和控制器，确保设备之间的可靠通信。
• 楼宇自动化：适用于楼宇自动化系统，如电梯控制、门禁系统、照明控制等，实现设备之间的数据传输和远程监控。
• 电网基础设施：在电网系统中，可用于电力监测、智能电表、变电站自动化等应用，保障电力数据的准确传输。

规格参数

绝对最大额定值

参数	最小值	最大值	单位
电源电压$V_{CC}$	-0.5	7	V
逻辑电源电压$V_{IO}$	-0.5	$V_{CC}$ + 0.2	V
总线电压（任意总线引脚A或B）	-15	15	V
输入电压（THVD1439、THVD1449逻辑引脚）	-0.3	5.7	V
输入电压（THVD1439V、THVD1449V逻辑引脚）	-0.3	$V_{IO}$ + 0.2	V
接收器输出电流$I_{O}$	-24	24	mA
存储温度$T_{stg}$	-65	150	℃

ESD等级

测试标准	测试模型	引脚	值	单位
JS - 001标准	人体放电模型（HBM）	总线端子和GND	±15,000	V
JS - 001标准	人体放电模型（HBM）	除总线端子和GND外的所有引脚	±4,000	V
JEDEC规范JESD22 - C102	充电器件模型（CDM）	所有引脚	±1,500	V

IEC ESD等级

测试类型	标准	引脚	值	单位
接触放电	IEC 61000 - 4 - 2	所有引脚	±15,000	V
空气间隙放电	IEC 61000 - 4 - 2	总线终端	±15,000	V
电快速瞬变	IEC 61000 - 4 - 4	总线终端	±4,000	V
浪涌	IEC 61000 - 4 - 5 1.2/50μs	总线终端	±4,000	V

建议运行条件

参数	最小值	标称值	最大值	单位
电源电压$V_{CC}$	3	-	5.5	V
IO电源电压$V_{IO}$（V型号）	1.65	-	$V_{CC}$	V
逻辑引脚输入电压（THVD1439、THVD1449）	0	-	5.5	V
逻辑引脚输入电压（THVD1439V、THVD1449V）	0	-	$V_{IO}$	V
总线引脚输入电压	- 12	-	12	V
高电平输入电压（THVD1439V、THVD1449V）	0.67×$V_{IO}$	-	$V_{IO}$	V
低电平输入电压（THVD1439V、THVD1449V）	0	-	0.33×$V_{IO}$	V
高电平输入电压（THVD1439、THVD1449）	2	-	5.5	V
低电平输入电压（THVD1439、THVD1449）	0	-	0.8	V
差分输入电压	- 12	-	12	V
驱动器输出电流	- 60	-	60	mA
接收器输出电流	- 8	-	8	mA
差分负载电阻	54	-	-	Ω
信令速率（THVD1439、THVD1439V）	-	-	250	kbps
信令速率（THVD1449、THVD1449V）	-	-	12	Mbps
运行环境温度	- 40	-	125	℃

设计要点

电源去耦

为确保在所有数据速率和电源电压下可靠运行，应使用100nF陶瓷电容对各个电源进行去耦，该电容的位置应尽可能靠近电源引脚。这样有助于减少开关模式电源输出中出现的电源电压波纹，并且有助于补偿PCB电源层的电阻和电感。

布局设计

• 低电感设计：使用$V{CC}$和接地层来提供低电感。高频电流会选择阻抗最小的路径，而非电阻最小的路径。因此，应在尽可能靠近电路板上收发器、UART和/或控制器IC的$V{CC}$引脚的位置应用100nF至220nF去耦电容器。
• 过孔处理：当去耦电容器连接$V_{CC}$和地时，应至少使用两个过孔以最大限度减小实际过孔电感。
• 电阻使用：使用1kΩ至10kΩ的上拉和下拉电阻用于使能线路，从而在瞬态事件期间限制这些线路中的噪声电流。

总结

THVD14x9(V)系列RS - 485收发器凭借其宽电源电压范围、强大的保护功能、多种速度等级和低功耗设计，为工业和通信领域的数据传输提供了可靠的解决方案。在实际设计中，工程师们需要根据具体的应用需求选择合适的型号，并注意电源去耦和布局设计等要点，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用这款收发器的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的设计经验呢？欢迎在评论区分享交流。