如何實現一種工業領域RS485收發器電路設計？

RS485總線和CAN總線一樣，都是串行總線，同樣廣泛應用于工業設備之間，因為 工業現場電磁環境復雜、干擾源多，因此RS485總線除了滿足正常的通訊功能之外，還需要滿足以下要求：

(1)接口電路靜電放電抗擾度3 級：

接觸放電6KV，空氣放電8KV

(2)射頻電磁場輻射抗擾度3 級：

試驗場強10V/m

(3)電快速瞬變脈沖群抗擾度3級：

信號端口1KV 5KHZ或1KV 100KHZ

(4)浪涌（沖擊）抗擾度3 級：

線線間開路試驗電壓1kv

線地間開路試驗電壓2kv

下圖為我在實際應用中的電路，圖中的收發器采用隔離型的ISO3082。

我們先來分析一下總線側：

根據RS485總線電平標準：

200mV<+VI<+6V （總線上A的電壓減去B的電壓大于200mV且小于6V,為顯性電平）

-6V<-VI<-200Mv （總線上A的電壓減去B的電壓大于-6V且小于200mV,為隱性電平）

在實際設計時，留出100mV裕度

300mV<+VI<+6V 總線上A的電壓減去B的電壓大于300mV且小于6V,為顯性電平）

-6V<-VI<-300mV （總線上A的電壓減去B的電壓大于-6V且小于300mV,為隱性電平）

圖中5V_485經過R13、R20、以及總線間等效電阻60歐姆分壓后，VA-VB>=300mV,為顯性電平，它代表了起始位為顯性電平。

最右邊是一個三級防護電路：圖中GDT1為氣體放電管，當總線上的脈沖電壓高于600V，氣體放電管被擊穿，放電速率為100V/s，此時總線電壓為68-112 。PTC1和PTC2是熱敏電阻，當流過其電流大于120mA時斷開，小于時接通，有效抑制浪涌沖擊。D6是TVS，當總線脈沖電壓大于13.3V，TVS二極管導通，將總線脈沖電壓鉗位到26V以下，保護ISO3082。以上實現了CAN總線的三級保護，使設備能應對工況現場的干擾。

使用ISO3082時，應特別注意其內部結構圖,D和DE輸入端都串聯了500R電阻，在與3.3V CPU或MCU直接連接時，最大電流為6.6Ma,對于MCU，一般不會出現過流的情況，CPU就可能出現過流，所以設計時串聯1K電阻，電流設置為2.2Ma。

RX端內部結構如下，其輸出方式是推挽輸出，4R和6.4R是限制輸出電流，當輸出與CPU或MCU直連時，高電平電流為825Ma, 低電平平電流為516Ma，這樣不管是MCU還是CPU，都會損壞。因此必須加電阻限流，我設計時加了1K, 高低電平電流幅值為3.3Ma，滿足功能且不會損壞器件。

Q1與R22、R24一起構成單元線路，作用是將485_UART2_TX電平取反，來控制RE非引腳和DE引腳，實現自收發功能。