深入解析TSS721A：Meter - Bus标准的高效收发器

在电子设备通讯领域，Meter - Bus标准应用广泛，德州仪器（TI）的TSS721A单芯片收发器就是为Meter - Bus标准（EN1434 - 3）应用量身打造的。下面，我们深入了解TSS721A的特性、功能及应用。

文件下载：tss721a.pdf

一、TSS721A的特性亮点

标准适配与功能集成

TSS721A作为从设备的Meter - Bus收发器，完全符合EN1434 - 3标准。它集成了诸多实用功能，如具有动态电平识别功能的接收器逻辑，可通过电阻调节恒定电流吸收，极性独立设计，还具备电源故障检测功能和模块电源电压切换功能。

电源与通讯能力

该收发器内置3.3V恒压源，支持远程供电。在半双工模式下，UART协议的波特率最高可达9600。从设备的供电方式多样，可通过Meter - Bus的输出VDD供电，也可结合备用电池，或者仅由电池供电，且在数据传输时Meter - Bus才会激活。

二、功能详细剖析

1. 引脚功能

TSS721A有多个引脚，每个引脚都有特定功能。例如，BUSL1和BUSL2用于连接Meter - Bus，VB是整流后的差分总线电压，STC连接支持电容，RIDD用于电流调节输入，PF是电源故障输出等。详细的引脚功能可参考文档中的表格。

2. 数据传输

• 主到从传输：总线上的标记电平取决于主从设备的距离，为使接收器不受影响，使用SC引脚的动态参考电平进行电压比较。SC引脚的电容$C{SC}$通过电流$I{SCcharge}$充电，以电流$I{SCdischarge}$放电，二者比例通常为$I{SCdischarge }=frac{I_{SCcharge }}{40}$ ，这确保了UART协议能独立于数据内容运行。输入电平检测器TC3检测主设备的电压调制，切换输出TXI和TX。
• 从到主传输：TSS721A采用电流调制方式从从设备向主设备传输信息，总线电压保持恒定。电流源CS3调制总线电流，由RX或RXI控制，可通过外部电阻$R_{RIS}$编程。由于是半双工配置，RX或RXI的电流调制会在TX和TXI输出端产生回波，若出现数据冲突，TX和TXI输出端会有相应信号。

3. 从设备供电

TSS721A内部有3.3V电压调节器，输出功率由STC引脚的存储电容$C{STC}$提供。$C{STC}$由电流源CS1以恒定电流充电，充电电流由RIDD引脚的外部电阻定义。比较器TC1监控$C_{STC}$的电压，当电压达到$VVDDon$时，开关$S{VDD}$将稳定电压$VVDD$连接到VDD引脚；当电压低于$VVDD_off$时，VDD关闭。输出VS用于从设备，在总线电压故障时可切换到电池供电。

4. 电源故障功能

由于输入有整流桥BR，TSS721A极性独立。VB引脚到地的电压为总线电压减去整流桥的压降，电压比较器TC2监控总线电压。当$V{VB}>V{STC}+0.6 V$时，输出$PF = 1$；当$PF = 0$时，表示电源故障，可提醒微控制器立即保存数据。

三、电气特性与参数

文档给出了TSS721A在不同条件下的电气特性参数，包括整流器、电流源的电压降，总线电流、供电电流、各引脚电流以及各电压值等。这些参数在设计电路时非常重要，工程师需根据实际应用场景合理选择和调整。例如，在计算调整电阻$RIDD$时，可使用公式$R{RD}=25 frac{V{RDO }}{I{STC }}=25 frac{V{RDO }}{I{STC{-}}+I_{C 1}}$ 。

四、应用电路示例

支持电容应用

使用支持电容$C_{STC}>50 mu F$的基本应用电路，根据不同的电阻和电容值可实现单负载或双负载。如$Rnco = 30k$、$CsTo<220uF$时为单负载；$Rnco = 13k$、$Celeq470uF$时为双负载。

电池供电应用

还有从电池供电的基本应用电路，以及不同供电模式和光耦应用的基本电路。在设计时，需考虑晶体管T1（如BSS84）在低电池电压下的$R_{DSon}$ 。

五、封装与订购信息

TSS721A有不同的封装和订购选项，如TSS721AD、TSS721ADR等。其中，TSS721ADR处于活跃生产状态，采用SOIC (D)16封装，每卷2500个，适用于-25°C到85°C的工作温度范围。

作为电子工程师，在使用TSS721A进行设计时，要充分考虑其特性、功能和电气参数，结合实际应用需求选择合适的电路和封装。你在使用类似收发器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。