3.1 对脉冲变压器情有独钟的15个理由
1)体现简捷至上、返璞归真的创作理念;
2)底层用户群体极易理解和掌控;
3)成熟并继续进步的技术、材料、工艺支持;
4)令人信服的可靠性;
5)近乎永久的寿命;
6)用于因特网网卡的成功先例;
7)特别适合RS485单极性脉冲的驱动和传输;
8)符合国内BS485通信网应用、运行现状;
9)无源的器件、无源的隔离——彻头彻尾;
lO)轻松隔离所有节点,使外部总线完全浮置;
11)相对较低的信号损失和电能损失;
12)无需考虑数据流向;
13)(在有限范围内)波特率自适应;
14)简便的安装;
15)低廉的成本。
3.2 基本实验电路
图1是用脉冲变压器隔离A、B二线制RS485节点的基本实验电路。
图1中虚线框内即为总线式RS485隔离器。其中脉冲变压器用于节点隔离;瞬变电压抑制二极管反向箝位于5.0 V,用于保护节点内部的BS485芯片;正向箝位于0.7 V,用于维持1电平时及总线空闲时各节点RS485芯片A、B间所需的弱正偏电压,并吸收脉冲变压器振铃。
3.3 脉冲变压器及其主要参数
脉冲变压器是一个工作在暂态中的变压器。为获得尽可能小的波形传输失真,对于给定的激励脉冲宽度tw,应使输出波形的边沿过渡时间tr和顶降λ都尽量小。在较高的要求下,一般须保证:
输出波形的边沿过渡时间 tr≤0.2xtwmin (1)
输出波形的顶降 λ≤10% (2)
式(1)中,twmin为激励脉冲的最小宽度。
3. 4 激励脉冲宽度tw、输出波形过渡时间tr与波特率B的关系
图2是TTL电平的串行数据帧格式,每帧数据流中包含1位起始位、8位数据位、1位校验位、1位停止位。数据低位在先。
图2中,(a)、(b)、(c)依次为传送55H、00H、FFH时的波形。就BS485信号而言,0电平期间对应于脉冲变压器的被激励时段,而(b)、(c)波形代表了两种极端被激励情况。
如果设数据通信的波特率为B,则图2中的每一个bit位的持续时间为1/B。不难理解,对于给定的波特率B,作用于脉冲变压器的激励脉冲的最大宽度和最小宽度分别为
twmax=(1+8+1)×(1/B)=10x(1/B) (3)
twmin=1/B (4)
设RS485通信的波特率上下限分别为Bmax、Bmin,则根据式(1)、(2)、(3)、(4),要求脉冲变压器:
激励脉冲宽度tw=twmax=10x(1/Bmin) (5)
波形过渡时间 tr≤0.2xtwmin=0.2x(1/Bmax) (6)
且须保证顶降 λ≤10% (7)