RS-232/RS-485无源转换电路设计

rs-232、rs-485都是串行数据接口标准。由于它们的接口电路简单,通用性比较好,所以在控制领域有着广泛的应用。rs-232和rs-485有着各自的优缺点:rs-232是低速率串行单端标准,采取不平衡传输方式(即所谓单端通信),收、发端的数据信号是相对于信号地的电平而言,其共模抑制能力差,传送距离短,其为点对点的通信方式;rs-485采用平衡传输方式,可以实现多点通信,由于采用了有别于rs-232电平方式的差分方式,使得在通信速率、抗干扰和传输距离方面都有较大的改善。但由于现用的工控pc机大多都只直接提供rs-232接口,所以为了实现rs-485与监控系统的接口,往往需要另加转换接口,从而使得网络构成相对比较复杂,使用也不方便。为了克服使用上的不便,本文设计了一种rs-232/rs-485通用接口。为了克服以往在单端情况下只能232或485不能同时接口的局限,本文利用maxim公司的icl7662芯片设计一种通用接口。下面就icl7662芯片及电路原理作全面地介绍。

  1 icl7662电压转换器

  icl7662是由美国maxim 公司提供的一种cmos电压转换器,主要特性为:

  ◆ 转换电压为4.5v~20v到-4.5v~-20v;
  ◆ 转换效率高达99.7%;
  ◆ 外围电路简单,最小只需两个储能电容。

  引脚说明如表1所列。

  2 icl7662电压转换器工作原理

  icl7662原理性图解如图1所示。

  在icl7662工作周期的前半个周期,s1和s3闭合,s2和s4断开,c1由输入电压充电到vin。在接下来的后半个周期, s1和s3断开,s2和s4闭合。在电路电阻非常小的情况下,就会由c1放电在c2上,在c2两端形成-vin。根据该芯片的工作原理,本文做了大量的试验,如果在c2两端加上-vin,根据同样的原理,会在c1上形成相当于vin的电压。根据此特性非常有利于从信号端“窃取”电源,即不管是在正电源端还是负电源端,只要某一端有足够的电平,芯片就会高效地完成“窃电”。本文就针对这一特性设计了无源的rs-232/rs-485转换电路,如图2所示。

  注:①本原理图为通用方式的rs485接口原理,2个tvp用于esd防护,外加2个自复位
  保险丝pct;
   ②下半部分用于无源rs232→rs485的转换电路,保证两端同时可用,但在系统中只
  能有一端为主,且rs232应为标准232口,232口发送数据在485口可见。

  3 通用硬件设计说明

  本文设计的接口电路主要是针对工业现场控制终端,由于各种控制要求不同,所以对控制终端的配置各异。但总体要求是某一终端故障不应影响系统其余部分的功能,要便于终端与监控系统之间的接口。所以,本文设计中对于rs-485与rs-232的转换采用了无源的转换方式,而非常规的rs-232与rs-485标准转换,既便是与pc相连的终端单元掉电,也不会影响系统中其它单元的正常通信。

  图2为接口电路的原理图。在图中的上半部分用美国maxim公司的485芯片max487构成标准rs-485接口电路,其中2片p133为快速光电耦合器,用于把控制内核部分与网络隔离开,控制端口用相对廉价一点的tpl521隔离。tvs1和tvs2为瞬态电压抑制二极管,用以对网络上的高压噪音干扰进行吸收,保护接口芯片max487免予损坏。pct1和pct2为自复位保险丝,在网络过流的情况下起保护作用。在网络过流时进入高阻限流状态,在网络恢复正常的情况下,又恢复到正常零电阻的工作状态下。r7为可选终端匹配电阻。该接口电路简单、可靠。

  • RS-232/RS-485无源转换电路设计已关闭评论
    A+
发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计