SN65HVD178x系列RS - 485收发器：可靠通信的理想选择

在工业通信领域，RS - 485标准凭借其长距离传输、多节点连接和抗干扰能力强等优点，得到了广泛应用。今天要给大家介绍的是德州仪器（TI）的SN65HVD178x系列RS - 485收发器，它在性能和可靠性方面表现出色，能满足多种工业应用需求。

文件下载：sn65hvd1782.pdf

一、产品概述

SN65HVD178x系列包括SN65HVD1780、SN65HVD1781和SN65HVD1782三款产品，它们是半双工RS - 485收发器，有三种不同的速度等级，分别适用于高达115 kbps、1 Mbps和10 Mbps的数据传输。该系列产品具备宽共模工作范围和总线引脚故障保护功能，可承受高达±70 V的总线引脚故障（SN65HVD1782在特定条件下为±30 V），并且具有内部ESD保护电路，能抵御±16 kV人体模型（HBM）静电放电。

二、产品特性

（一）故障保护

SN65HVD178x系列专为承受总线引脚故障而设计。SN65HVD1780和SN65HVD1781能承受高达±70 V的故障，SN65HVD1782在大多数情况下也能承受±70 V，但在特定条件下（设备通电、驱动器启用等），超过30 V的直接短路可能会损坏设备。这种强大的故障保护能力，能有效应对电源短路、布线错误、连接器故障等问题，提高了系统的可靠性。

（二）宽电压范围工作

该系列产品可在3.3 V至5 V的电源范围内工作，能满足不同电源系统的需求，增强了产品的通用性。

（三）低功耗设计

具有低功耗特性，最大待机电源电流仅为1 μA，工作时的静态电流ICC为4 mA，有助于降低系统功耗，延长设备的使用寿命。

（四）高ESD保护

内部ESD保护电路可保护收发器总线端子免受±16 kV人体模型（HBM）静电放电的影响，提高了产品在复杂环境中的抗干扰能力。

（五）接收器故障安全功能

提供内部偏置和大输入阈值迟滞，在总线空闲、短路或开路等情况下，接收器输出保持逻辑高电平，无需外部故障安全偏置电阻，增强了系统的稳定性。

（六）热插拔功能

适用于“热插拔”应用，具有上电和掉电无毛刺操作、默认禁用输入和输出引脚以及接收器故障安全等特性，确保在电源开关过程中不会对总线引脚输出产生影响。

三、产品对比

收发器型号	信号速率	节点数量
SN65HVD1780	高达115 kbps	高达320个
SN65HVD1781	高达1 Mbps	高达320个
SN65HVD1782	高达10 Mbps	高达64个

从表格中可以看出，不同型号的产品在信号速率和节点数量上有所差异。工程师可以根据具体的应用需求，选择合适的型号。例如，如果对数据传输速率要求不高，但需要连接较多的节点，那么SN65HVD1780或SN65HVD1781是不错的选择；如果需要高速数据传输，SN65HVD1782则更为合适。

四、引脚配置与功能

SN65HVD178x系列采用8引脚SOIC和8引脚PDIP封装，各引脚功能如下：	引脚名称	引脚编号	输入/输出	描述
A	6	总线输入/输出	驱动器输出或接收器输入（与B互补）
B	7	总线输入/输出	驱动器输出或接收器输入（与A互补）
D	4	数字输入	驱动器数据输入
DE	3	数字输入	驱动器使能（高电平有效）
GND	5	参考电位	本地设备接地
R	1	数字输出	接收数据输出
RE	2	数字输入	接收器使能（低电平有效）
Vcc	8	电源	4.5 - 5.5 V电源

通过合理配置这些引脚，可以实现驱动器和接收器的独立控制，满足不同的应用需求。

五、应用与实现

（一）应用信息

SN65HVD178x系列常用于异步数据传输，通过独立的使能线可以灵活控制驱动器和接收器的开关，实现选择性监听总线流量。也可以将使能信号组合，形成单个方向控制信号，简化与控制器的接口。此外，将接收器使能输入接地，仅控制驱动器使能输入，节点不仅能接收总线上的数据，还能验证自己发送的数据是否正确。

（二）典型应用

在RS - 485总线应用中，多个收发器并联连接到总线电缆，为消除线路反射，每个电缆末端需使用与电缆特性阻抗匹配的终端电阻进行并联终端。在设计时，需要考虑数据速率、总线长度、分支长度、总线负载和接收器故障安全等因素。

• 数据速率与总线长度：数据速率和总线长度成反比关系。大多数RS - 485系统使用10 kbps至100 kbps的数据速率，在某些情况下，允许一定的信号抖动时，可实现更高的数据速率和更长的传输距离。例如，SN65HVD1782在短互连或低衰减的情况下，可实现10 Mbps的数据传输。
• 分支长度：连接节点到总线时，分支长度应尽可能短，一般要求分支的电气长度或往返延迟小于驱动器上升时间的十分之一，以减少反射。
• 总线负载：RS - 485标准规定，合规的驱动器必须能够驱动32个单位负载。SN65HVD1780和SN65HVD1781为1/10单位负载收发器，最多可在公共总线上连接320个；SN65HVD1782为1/2单位负载收发器，最多可连接64个。
• 接收器故障安全：该系列产品的接收器具有故障安全功能，通过偏移接收器阈值，使“输入不确定”范围不包括零伏差分，确保在总线故障时，接收器输出稳定。

（三）详细设计步骤

使用WEBENCH® Power Designer可以创建定制设计。具体步骤如下：

1. 输入$V{IN}$、$V{OUT}$和$I_{OUT}$要求。
2. 使用优化器调整关键参数，如效率、占用空间和成本，并与其他可能的解决方案进行比较。
3. 获取定制的原理图和材料清单，包括实时定价和组件可用性。
4. 进行电气和热模拟，导出原理图和布局到常用CAD格式，打印PDF报告并与同事分享。
5. 访问www.ti.com/WEBENCH获取更多关于WEBENCH工具的信息。

此外，虽然SN65HVD178x系列内部具有ESD保护，但在应用中可通过外部保护设备提供更高能量瞬态的保护。

六、电源供应与布局建议

（一）电源供应

为确保在所有数据速率和电源电压下可靠运行，每个电源应使用100 - nF陶瓷电容进行缓冲，并尽可能靠近电源引脚放置。TPS76350是适用于5 V电源的线性稳压器。

（二）布局指南

在工业环境中，片上IEC - ESD保护往往不足以应对EFT和浪涌瞬变，因此需要使用外部瞬态保护设备。在PCB设计时，应采用高频布局技术：

1. 将保护电路靠近总线连接器放置，防止噪声瞬变进入电路板。
2. 使用VCC和接地平面提供低电感路径，因为高频电流会遵循电感最小的路径。
3. 保护组件应设计在信号路径方向上，避免瞬态电流偏离信号路径。
4. 在收发器、UART或控制器IC的VCC引脚附近使用100 - nF至220 - nF的旁路电容。
5. 旁路电容和保护设备的VCC和接地连接使用至少两个过孔，以最小化过孔电感。
6. 使能线使用1 kΩ至10 kΩ的上拉和下拉电阻，以限制瞬态事件中的噪声电流。
7. 对于高达1 kV的浪涌瞬变，纯TVS保护可能足够；对于更高的瞬变，需要使用金属氧化物压敏电阻（MOVs）和瞬态阻断单元（TBUs）。

七、总结

SN65HVD178x系列RS - 485收发器凭借其强大的故障保护、宽电压范围工作、低功耗、高ESD保护等特性，成为工业通信领域的可靠选择。在实际应用中，工程师可以根据具体需求选择合适的型号，并遵循电源供应和布局建议，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用过程中有什么问题或者经验，欢迎在评论区分享交流。