低成本RS-485通信隔离方案

　　RS485总线因其接口简单，组网方便，传输距离远等特点在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域广泛应用。下图1为RS-485网络应用框图，图中5脚和8脚是电源引脚，6脚和7脚就是485通信中的A和B两个引脚，而1脚和4脚分别接到我们单片机的RXD和TXD引脚上，直接使用单片机UART进行数据接收和发送。2脚和3脚是方向引脚，其中2脚是低电平使能接收器，3脚是高电平使能输出驱动器。我们把这两个引脚连到一起，平时不发送数据的时候，保持这两个引脚是低电平，让RS485处于接收状态，当需要发送数据的时候，把这个引脚拉高，发送数据，发送完毕后再拉低这个引脚就可以了。为了提高RS485

　　传统隔离式RS-485网络使用的通信隔离产品一般都需要供电电源。如上图1的红框所示，该电源主要给图中的隔离光耦进行原副边供电，本文针对上图的电源需求推荐一款由圣邦微(SGM)公司推出的低成本电源芯片SGM46000，该电源可以改善以往隔离型工业电源的设计复杂度较大、设计成本比较贵、体积比较大等缺点。

　　图1中所需求的供电电源为5V转5V，但是SGM46000可以实现的隔离电源设计种类很多，典型应用如3.3V~5V、5V~3.3V、5V~5V、5V~12V、5V~±15V，其实只要是输出电压30V以内，输出电流50mA以内均可以使用。也就是说利用SGM46000可以设计出一系列的工业电源，满足不同的485通信隔离芯片的供电需求。

　　总之SGMICRO公司的DC/DC转换芯片SGM46000，集成原边控制器和H桥及驱动器，可直接驱动隔离变压器，将高压和用户可能触碰到的低压直流电进行隔离，保障用户安全，避免触电风险。输入电压2.5V至 5.5V，支持3.3V、5V或12V多种隔离输出电压，最大输出功率可达3W，-40℃~+125℃工作温度范围，满足控制面板对电压、功率和高温的工作环境需求，让系统更加安全可靠。SGM46000的内部框图如下图2所示。

　　SGM46000产品特性：

　　• 可为隔离电源中的变压器提供高达3W的功率

　　• 宽范围2.5V~5.5V单电源供电

　　• 可通过电阻编程设置内部振荡器模式

　　• 带看门狗的外部时钟模式

　　• 禁止模式

　　• 欠压锁定

　　• 热关断

　　• -40℃~+125℃工作温度范围

　　• SOIC-8封装

　　最后附上SGM46000的典型应用电路，如图3所示。由图可知SGM46000只需搭配少量的外围元器件就可以轻松实现电源转化，整体BOM成本低廉。

　　电源管理芯片(Power Management Integrated Circuits)，是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯片.主要负责识别CPU供电幅值，产生相应的短矩波，推动后级电路进行功率输出。常用电源管理芯片有HIP6301、IS6537、RT9237、ADP3168、KA7500、TL494等。

　　主要电源管理芯片有的是双列直插芯片，而有的是表面贴装式封装，其中HIP630x系列芯片是比较经典的电源管理芯片，由著名芯片设计公司Intersil设计。它支持两/三/四相供电，支持VRM9.0规范，电压输出范围是1.1V-1.85V，能为0.025V的间隔调整输出，开关频率高达80KHz，具有电源大、纹波小、内阻小等特点，能精密调整CPU供电电压。

　　电源管理芯片的应用范围十分广泛，发展电源管理芯片对于提高整机性能具有重要意义，对电源管理芯片的选择与系统的需求直接相关，而数字电源管理芯片的发展还需跨越成本难关。

　　当今世界，人们的生活已是片刻也离不开电子设备。电源管理芯片在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其它电能管理的职责。电源管理芯片对电子系统而言是不可或缺的，其性能的优劣对整机的性能有着直接的影响。

　　所有电子设备都有电源，但是不同的系统对电源的要求不同。为了发挥电子系统的最佳性能，需要选择最适合的电源管理方式。

　　首先，电子设备的核心是半导体芯片。而为了提高电路的密度，芯片的特征尺寸始终朝着减小的趋势发展，电场强度随距离的减小而线性增加，如果电源电压还是原来的5V，产生的电场强度足以把芯片击穿。所以，这样，电子系统对电源电压的要求就发生了变化，也就是需要不同的降压型电源。为了在降压的同时保持高效率，一般会采用降压型开关电源。

　　同时，许多电子系统还需要高于供电电压的电源，比如在电池供电设备中，驱动液晶显示的背光电源，普通的白光LED驱动等，都需要对系统电源进行升压，这就需要用到升压型开关电源。

　　此外，现代电子系统正在向高速、高增益、高可靠性方向发展，电源上的微小干扰都对电子设备的性能有影响，这就需要在噪声、纹波等方面有优势的电源，需要对系统电源进行稳压、滤波等处理，这就需要用到线性电源。

　　上述不同的电源管理方式，可以通过相应的电源芯片，结合极少的外围元件，就能够实现。可见，发展电源管理芯片是提高整机性能的必不可少的手段。

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