工业和仪器仪表应用的鲁棒隔离式RS-232诊断端口

图5. 隔离式RS-232设计比较

　　实施完全隔离式双通道RS-232接口（图5(a)）的传统方式是采用光耦合器来提供RS-232链路的数据隔离。每条数据线路（TIN1、TIN2、ROUT1、ROUT2）需要一个光耦合器以及一个外部缓冲器。隔离电源采用变压器驱动器IC来驱动分立变压器，并与简单的整流电路和LDO（低压差稳压器）一起来净化隔离式5 V或3.3 V ISO VCC供电轨。实施时，该设计需要八个IC和若干无源元件，并需占用极大的电路板面积。
　　在图5(b)所示的单芯片解决方案中，可利用一个IC (ADM3252E)、两个去耦电容和四个电荷泵电容来为所有四路信号实现一个完全隔离式(2.5kV)双通道RS-232接口。
　　ADM3252E（图6）将一个标准RS-232收发器与一个4通道i结合，用于提供RS-232数据信号的信号隔离。它还集成iso技术，以提供片内电源隔离。通过将iCoupler 和isoPower离技术相结合而集成RS-232收发器，ADM3252E能够在单个封装(12 mm × 12 mm)内提供具有2.5 kV rms隔离性能的完全隔离式RS-232接口，并且只需六个外部电容。

图6. ADM3252E隔离、双通道RS-232收发器

　　该单芯片解决方案能够显著缩减隔离式RS-232接口所需的设计时间和电路板面积。由于PCB上的元件数量明显减少，因此能够降低制造成本并提高可靠性。此外，ADM3252E无需进行任何修改，便可用于5 V或3.3 V应用，避免了分立设计所必须进行的设计更改。
　　iso技术能够直接在44引脚BGA封装的芯片上提供2.5 kV电源隔离，因而无需传统解决方案中所用的昂贵分立变压器。此外，iCoupler 技术能够提供信号（数据）隔离，因而无需四个分立式光耦合器通道。
　　ESD保护
　　因为RS-232电缆要由用户亲手连接和断开，因此RS-232发射(Tx)和接收(Rx)引脚（TxD1、TxD2、RxD1、RxD2）的ESD（静电放电）保护非常重要，以确保接口稳定可靠。ADM3252E在RINx和TOUTx上的ESD保护能力符合IEC 1000-4-2 (801.2)标准，具体如下所示：
　　接触放电： ±8 kV
　　接触放电：±15 kV
　　瞬变保护
　　为使RS-232收发器能够在工业应用中极其恶劣的工作条件下工作，隔离技术 (iCoupler 和 isoPower)提供高共模瞬变抗扰度(>25 kV/μs)， 该抗扰度是指在维持额定工作时能保持的最大共模电压（逻辑和总线端的电位差）压摆率。瞬变幅度是共模电压压摆的范围。共模电压压摆率适用于共模电压的上升沿和下降沿。该规格确保恶劣环境下耦合到RS-232电缆上的任何瞬变无法损坏RS-232收发器或导致传输错误数据，从而使数据链路具有极高稳定性。
　　2.5 kV隔离保护和认证
　　隔离收发器能够在器件的逻辑和总线端之间提供2.5 kV的隔离。该隔离额定值确保逻辑端没有电流能够进出RS-232电缆。它还确保不会有电压或瞬态耦合到RS-232电缆进而到达逻辑端。2.5 kV隔离保护还意味着，可保护逻辑端的用户不受RS-232电缆上可能出现的高电压或瞬变影响。ADM3252E的2.5 kV隔离额定值正在接受下列机构的认证：美国保险商实验所(UL)、德国电气工程师协会 (VDE)和加拿大标准协会(CSA)。UL 1577认证要求所有ADM3252E器件的隔离栅（与光耦合器一样）都要100%经过生产测试：
　　UL认证
　　1分钟2,500 V rms，符合UL 1577
　　VDE合格证书
　　IEC 60747-5-2 (VDE 0884, Part 2)
　　VIORM = = 560 V峰值
　　CSA元件验收通知#5A
　　ADM3252E规格
　　ADM3252E是一款双通道、高速、全隔离式（数据和电源）RS-232收发器，非常适合在电气条件恶劣的环境下工作，或频繁插拔RS-232电缆的场合。它集成了四个独立的iCoupler数字隔离通道（两个发射，两个接收）和一个isoPower芯片级DC/DC转换器，提供2.5 kVrms隔离，25 kV/μs瞬变抗扰度和±15 kV ESD保护。它符合TIA/EIA-232E规范，最高通信数据速率为460 kbps。片内倍压器和反相器支持单电源工作。ADM3252E采用3.0 V至5.5 V单电源供电，无负载时功耗为20 mA。它采用12 mm × 12 mm的44引脚CSP BGA封装，额定温度范围为–40°C至+85℃，千片订量报价为8.49美元/片。