[参考译文] TIDA-00527：用作总线供电

您好、Ahmet、

感谢您在 e2e 上发帖。   

假设所使用的串联电容在串行数据的频率范围内被选择为非常低的阻抗、并且所选的电感器是非常高的阻抗、那么通过这种设置可实现的总距离和数据速率将类似于正常的 RS-485信令。  可在200m 的 CAT-5中以1Mbps 的速率进行传输。

关于功率传输-提供的总电流将受耦合电感的额定值的限制、总电压将受耦合电容的额定值的限制、 正确的做法是、您需要考虑由于电缆的直流电阻而导致的串联损耗。   对于这些距离处的 CAT5电缆、我预计每条线路的串联电阻小于10欧姆、因此如果传输250mA 电流、则电力线的高侧和低侧将损失高达2.5V 的电压。  如果这是一个问题、那么您可以切换到电量监测计较低的电缆、但更简单的解决方案可能是在较高的电压下传输、然后在每个接收节点将电压调节到所需的电平。

请注意、由于使用了交流耦合电容、因此需要注意的一点 是、确保串行接口上"高"或"低"位的最坏情况下的串行不会阻止数据在电容器上正确地使其产生。  在高数据速率(1+ Mbps)下、这通常无需引入编码即可进行管理、方法是保持帧长度较短并确保帧传输之间的"空闲"周期正确偏置。

在本主题中、我们讨论了类似的问题-我认为这可能是您的好参考：

https://e2e.ti.com/support/tools/sim-hw-system-design/f/234/t/869271?TIDA-00527-Distance-vs-power-supply-curent-

请告诉我们您可能还有哪些问题。

此致、
最大

尊敬的 Max：

感谢您的快速回复。 我有疑问。   

由于总线信号通过24VDC 发送、如果未进行隔离、则可以使用 THVD2450 (具有 IEC ESD 的±70V 故障保护3.3V 至5V RS-485收发器)。 但是、您能否建议使用支持24VDC 总线的隔离式收发器？

或者、总线电压供电通过桥式二极管。 在这种情况下、我们能否使用分立式直流/直流隔离式开关来提供收发器的电压？ 或者您的建议是什么？

其次、 您对 Figure 10 (Texas Ins)中的隔离式解决方案有何评论？ 链接中的文档中？

http://www.ti.com/lit/an/slla272c/slla272c.pdf

如何使用所附图片中的解决方案？

https://www.maximintegrated.com/en/products/interface/transceivers/MAX3158.html

通过使用屏蔽层接地、隔离解决方案中的电缆是否会出现 EMI 问题？

此致。。

Ahmet Turan ALGIN

您好！

我认为、如果您的系统需要在电源轨上进行隔离、则使用隔离式直流/直流是合理的。  但是、我认为通信线路上不需要隔离(例如、通过隔离收发器等)。  这是因为耦合电容器本身提供电隔离。  根据相同的逻辑、可能也不需要高压收发器、因为直流总线电压不会使其进入收发器输入端。  (这里的一个例外是直流电源被"热插拔"到总线上。  在这种情况下、阶跃瞬态会在缓慢衰减至收发器的正常工作共模偏置之前穿过收发器。)

此致、
最大

尊敬的 Max：

感谢您的回复。 如果我们绘制一个通用方框图、我认为下面的图会出现。

• 我安装的通用结构中是否有错误？
• 对于24V 直流组件、电感值应在多大的范围内？

鉴于收发器总线引脚与电力线进行交流耦合、电力线电压会被阻止。 但是、我们仍应考虑通过短路或交流耦合电容器故障使收发器引脚直接接触直流电压的可能性。

• 您对此情况有什么建议吗？

符合 RS-485标准的驱动器可在54Ω Ω 负载上提供最低1.5V 的差分输出、而符合标准的接收器可检测低至200mV 的差分输入。 这两个值为可靠的数据传输提供了足够的裕度、即使在电缆和连接器上信号严重衰减的情况下也是如此。这种稳健性是 RS-485非常适合嘈杂环境中的长距离网络的主要原因。 在本例中、

• 使用收发器的 VCC 电压、3.3VDC 或5VDC 之间是否有差异？

此致。。

Ahmet Turan ALGIN

您好、Ahmet、

在我看来、您的理解是正确的。

电感器上的压降相当小、因此它不是决定电感器额定值的总线电压。  更重要的因素是流经它的峰值/平均负载电流(不应超过组件额定值)、直流电阻(因为这将在负载下产生相应的压降、对于系统运行不应太高)、 和电感(在考虑串行数据的最小频率时、应适当地保持高电平、以不会显著增加 RS-485数据负载)。

您正了解交流耦合电容器的影响、 如果您确实希望确保在电容器发生故障时(或热插拔等阶跃瞬态)不会对收发器造成进一步损坏、那么请使用您最初建议的高电压收发器(例如 THVD2450)、这是一种很好的解决方案。

关于损耗裕度的最后一点-一般而言、收发器旨在在最坏情况下提供1.5V 电压、因此3.3V 供电收发器和5V 供电收发器之间的输出幅度可能没有明显差异。  不过、有一些例外、尤其是在 THVD2450等器件中、这些器件旨在支持两个常见 VCC 范围。  由于该器件只需使用3V 电源即可达到1.5V 最小值、因此在5V 电压下运行时、"余量"会相应增加、输出幅度也会相应增大。  因此、理论上、在5V 电压下使用这些器件之一可以提供更远的覆盖范围。

不过、在电力线通信应用中、由于信令速率需要较高、您可能会发现、信号失真(及其对视在边缘计时的影响)导致的抖动将成为直流信号因电缆 DCR 而丢失之前的限制因素 (这往往是以较低信令速率运行的超长电缆的限制因素)。  不过、较高的振幅仍有助于抗噪。

此致、
最大

尊敬的 Max：

感谢您的评论。 我希望我不会因为我的问题而让你不知所措！  我有最后一个问题。 在总线上、在节点末端使用直流偏置电压对我们有好处吗？

此致。。

Ahmet Turan ALGIN