國產接口隔離芯片CVS108x.隔離5kV.全/半雙工.RS485收發器

CVS108 x 隔離 5kV 全/半雙工 RS485 收發器

1. 產品特性
? 符合 TIA/EIA-485-A 標準
? 信號傳輸速率： 高達 10 Mbps
? 失效防護接收器(總線開路、 短路)支持多達 256 個總線節點
? 總線引腳 ESD ±15 kV
? 2.5 V 至 5.5 V 邏輯側電源 (VCCA)
? 4.5 V 至 5.5 V 總線側電源(VCCB)
? 在接收狀態時， 總線輸入端開路或短路接收器輸出高電平
? 寬溫度范圍: -55 °C 至 125 °C
? 引腳兼容大多數隔離式 RS-485 收發器
? 高 CMTI： ±150 kV/μs (典型值)
? 高達 5000 VRMS 隔離耐壓
? 隔離柵壽命： >40 年
? 寬體 SOIC16 封裝， 符合 RoHS 標準

2. 應用
? 隔離 RS-485 通信
? 光伏逆變器
? 工廠自動化
? 電機驅動器
? 防電磁干擾(EMI)的收發器

3. 概述

CVS108x 是具有高可靠性的隔離式全雙工 RS-485 收發器系列產品， 同時具有高電磁抗擾度和低輻射特性。有全雙工收發器和半雙工收發器。 產品具有失效保護功能，在接收狀態時，如果輸入端開路或短路則接收器輸出高電平。產品具有高絕緣能力， 有助于防止數據總線或其他電路上的噪聲和浪涌進入本地接地端， 從而干擾或損壞敏感電路。高 CMTI 能力可以保證數字信號的正確傳輸。

引腳功能描述

引腳名稱 引腳編號 類型 描述 VDDA 1 電源 A 側電源電壓 GNDA 2 地 A 側接地基準點 RO 3 邏輯輸出 接收輸出端: A 端電壓比 B 端高 200 mV 時 RO 為高，A 端電壓比 B端低 200 mV 時 RO 為低。 RE 4 邏輯輸入 接收使能端：低電平有效， RE 為高時，接收輸出為高電平 DE 5 邏輯輸入/輸出 發送使能端：高電平有效，DE 為低時，發送輸出為高阻。 DE 為高電平時芯片工作在發送狀態，DE 為低電平且 ??為低電平時芯片工作在接收狀態 DI 6 邏輯輸入/輸出 發送數據輸入端： DI 為高時，A 輸出高電平 B 輸出低電平，DI 為低時正好相反。 GNDA 7 地 A 側接地基準點 GNDA 8 地 A 側接地基準點 GNDB 9 地 B 側接地基準點 GNDB 10 地 B 側接地基準點 Y 11 邏輯輸出 總線正發送輸出端 Z 12 邏輯輸出 總線負發送輸出端 B 13 邏輯輸入 總線負接受輸入端 A 14 邏輯輸入 總線正接受輸入端 GNDB 15 地 B 側接地基準點 VDDB 16 電源 B 側電源電壓
引腳名稱 引腳編號 類型 描述 VDDA 1 電源 A 側電源電壓 GNDA 2 地 A 側接地基準點 RO 3 邏輯輸出 接收輸出端: A 端電壓比 B 端高 200 mV 時 RO 為高，A 端電壓比 B 端低200mV 時 RO 為低 RE 4 邏輯輸入 接收使能端：低電平有效， RE 為高時，接收輸出為高電平 DE 5 邏輯輸入 發送使能端：高電平有效，DE 為低時，發送輸出為高阻。 DE 為高電平時芯片工作在發送狀態，DE 為低電平且RE為低電平時芯片工作在接收狀態 DI 6 邏輯輸入 發送數據輸入端： DI 為高時，A 輸出高電平 B 輸出低電平，DI 為低時正好相反 GNDA 7 地 A 側接地基準點 GNDA 8 地 A 側接地基準點 GNDB 9 地 B 側接地基準點 GNDB 10 地 B 側接地基準點 NC 11 無 無內部連接 A 12 邏輯輸入/輸出 總線正接收輸入端和總線正發送輸出端 B 13 邏輯輸入/輸出 總線負接收輸入端和總線負發送輸出端 NC 14 無 無內部連接 GNDB 15 地 B 側接地基準點 VDDB 16 電源 B 側電源電壓 產品規格 絕對最大額定值 1 參數 最小值 最大值 單位 VDDA, VDDB 電源電壓2 -0.5 6.0 V Vin 輸入電壓 -0.5 VDDA+0.53 V IO 輸出電流 -20 20 mA TJ 結溫 150 °C TSTG 存儲溫度范圍 -65 150 °C 備注: 1. 等于或超出上述絕對最大額定值可能會導致產品永久性損壞。這只是額定最值，并不能以這些條件或者在任何其它超出本技術規 范操作章節中所示規格的條件下，推斷產品能否正常工作。長期在超出最大額定值條件下工作會影響產品的可靠性。 2. 除差分 I / O 總線電壓以外的所有電壓值， 均相對于本地接地端子（GNDA 或 GNDB），并且是峰值電壓值。 3. 最大電壓不得超過 6 V。 7.2. ESD 額定值 數值 單位 VESD 靜電放電 人體模型 (HBM), 根據 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001,所有引腳 1 總線引腳到 GNDA ±6000 V 總線引腳到 GNDB ±8000 所有引腳 ±6000 接觸放電,根據 IEC 61000-4-2,總線引腳 到 GNDB ±15000 組件充電模式(CDM), 根據 JEDEC Specification JESD22-C101, 所有引腳 2 ±2000 備注: 1. JEDEC 文件 JEP155 規定 500V HBM 可通過標準 ESD 控制過程實現安全制造。 2. JEDEC 文件 JEP157 規定 250V CDM 允許使用標準 ESD 控制過程進行安全制造。 7.3. 建議工作條件 參數 最小值 典型值 最大值 單位 VDDA 電源電壓 2.375 3.3 5.5 V VDDB 電源電壓 4.5 5.0 5.5 V VOC  A,B,Y,Z 引腳電壓 -7 13 V VID   A,B 差分輸入電壓 -12 12 V VIH 輸入閾值邏輯高電平 2.0 V VIL 輸入閾值邏輯低電平 0.8 V DR 信號傳輸速率 500 Kbps TA 環境溫度 -55 27 125 °C 7.4. 熱量信息 熱量表 單位 RθJA     IC 結至環境的熱阻 83.4 °C/W 7.5. 隔離特性 參數 測試條件 數值 單位 W CLR 外部氣隙（間隙）1 測量輸入端至輸出端，隔空最短距離 8 mm CPG 外部爬電距離1 測量輸入端至輸出端，沿殼體最短距離 8 mm DTI 隔離距離 最小內部間隙（內部距離) 32 μm CTI 相對漏電指數 DIN EN 60112 (VDE 0303-11)；IEC 60112 >600 V 材料組 依據 IEC 60664-1 I IEC 60664-1 過壓類別 額定市電電壓≤ 300 VRMS I-IV 額定市電電壓≤ 400 VRMS I-IV 額定市電電壓 ≤ 600 VRMS I-III DIN V VDE V 0884-11:2017-012 VIORM 最大重復峰值隔離電壓 交流電壓(雙極) 849 VPK VIOWM 最大工作隔離電壓 交流電壓; 時間相關的介質擊穿 (TDDB) 測試 600 VRMS 直流電壓 849 VDC VIOTM 最大瞬態隔離電壓 VTEST = VIOTM, t = 60 s (認證); VTEST = 1.2 × VIOTM, t= 1 s (100% 產品測試) 7070 VPK VIOSM 最大浪涌隔離電壓 測試方法 依據 IEC 60065, 1.2/50 μs 波形, VTEST = 1.6 × VIOSM (生產測試) 6250 VPK qpd 表征電荷4 方法 a， 輸入/輸出安全測試子類 2/3 后， Vini = VIOTM, tini = 60 s; Vpd(m) = 1.2 × VIORM, tm = 10 s ≤5 pC 方法 a， 環境測試子類 1 后， Vini = VIOTM, tini = 60 s; Vpd(m) = 1.6 × VIORM, tm = 10 s ≤5 Method b1, 常規測試 (100% 生產測試) 和前期 預處理(抽樣測試) Vini = 1.2 × VIOTM, tini = 1 s; Vpd(m) = 1.875 × VIORM, tm = 1 s ≤5 CIO 柵電容, 輸入到輸出5 VIO = 0.4 × sin (2πft), f = 1 MHz ~0.5 pF RIO 絕緣電阻5 VIO = 500 V, TA = 25°C >1012 Ω VIO = 500 V, 100°C ≤ TA ≤ 125°C >1011 VIO = 500 V at TS = 150°C >109 污染度 2 UL 1577 VISO 最大隔離電壓 VTEST = VISO , t = 60 s (認證), VTEST = 1.2 × VISO , t = 1 s (100%生產測試) 5000 VRMS 電氣特性 驅動特性 除非有額外說明，本表格數據均為建議工作條件下的測試結果。 參數 測試條件 最小值 典型值 最大值 單位 |VOD1| 差分輸出(無負載)電壓 2.7 5 5.5 V |VOD2| 差分輸出(帶負載) 電壓 RL=54Ω 1.5 2.3 V ?|VOD| 差分輸出電壓增量 -0.2 0.2 VOC 穩態 共模輸出電壓 1 ?VOC 兩個狀態共模輸出電壓增量 3 IIL 輸入漏電流 DI,DE, RE=0 OR 1 -4 0.2 μA Ios1 驅動短路電流（VO=HIGH） DE= RE=1, DI=1, VY=-7 V, VZ=12 V -250 4 mA Ios2 驅動短路電流（VO=LOW） DE= RE =1, DI=0, VY=-7 V, VZ=12 V -250 250 mA CMTI 共模瞬變抗擾度 VCM = 1500V;圖 10-8 100 150 250 kV/μS CI 輸入電容 VI = VDD/ 2 + 0.4×sin(2πft),f = 1 MHz, VDD = 5 V 2 pF 7.7.2. 接收特性 除非有額外說明，本表格數據均為建議工作條件下的測試結果。 參數 測試條件 最小值 典型值 最大值 單位 VOH 輸出電壓邏輯高電平 IOH = -4mA; VDDA-0.4 4.8 V VOL 輸出電壓邏輯低電平 IOL = 4mA; 0.2 0.4 V VIT+(IN) 正輸入閾值 -100 -20 mV VIT-(IN) 負輸入閾值 -200 -130 mV VI(HYS) 輸入閾值遲滯 30 mV II 總線輸入電流 VA or VB = 12 V, 其它輸入引腳接 0.04 0.1 mA VA or VB = 12 V, 關閉電源,其它輸入引腳接 0.06 0.13 VA or VB = –7 V, 其它輸入引腳接 –0.1 –0.04 VA or VB = –7 V,關閉電源,其它輸入引腳接 –0.1 –0.03 IIH 輸入高電平漏電流 RE VIH = 2 V –4 4 μA IIL 輸入低電平漏電流 RE VIL = 0.8 V –4 4 μA RID 差分輸入電阻 A,B 96 KΩ CD 差分輸入電容 輸入 f = 1.5 MHz, Vpp=1V 正弦信號 通過 A 和 B 測量 CD 7 pF CI 輸入到地電容 VI = 0.4 × sin (2πft), f = 1MHz 2 pF

7.8. 供電電流
除非有額外說明，本表格數據均為建議工作條件下的測試結果。

參數	測試條件		最小值	典型值	最大值	單位
ICCA   A 邊供電電流	RE =0 or 1, DE=0 or 1	VCCA=3.3V			4.2	mA
	RE =0 or 1, DE =0 or 1	VCCA=5V			4.2	mA
ICCB   B 邊供電電流	RE=0 or 1, DE =0, 無負載				6.8	mA

時序特性
驅動時序特性
除非有額外說明，本表格數據均為建議工作條件下的測試結果。

參數	測試說明	最小值	典型值	最大值	單位
tPLH, tPHL 傳播延遲	圖 10-2 圖 10-3 圖 10-7 Rdiff=54Ω， CL1=CL2=50pF		16	48	ns
PWD 脈沖寬度失真 |tPLH - tPHL|			3	12.5	ns
tr 輸出上升時間			12	25	ns
tf 輸出下降時間			12	25	ns
tPZH/ tPZL 驅動關閉使能傳播延遲			28	90	ns
tPHZ/ tPLZ 驅動開啟使能傳播延遲			3	5	μs

7.9.2. 接收時序特性
除非有額外說明，本表格數據均為建議工作條件下的測試結果。

參數	測試說明	最小值	典型值	最大值	單位
tPLH, tPHL 傳播延遲	圖 10-4 圖 10-5 圖 10-6 Rdiff=54Ω， CL1=CL2=50pF		80	165	ns
PWD 脈沖寬度失真 |tPLH - tPHL|			15	30	ns
tr 輸出上升時間			2.5	4	ns
tf 輸出下降時間			2.5	4	ns
tPLH 接收關閉使能傳播延遲，輸出低電平至高電平時間				50	μs
tPHL 接收使能傳播延遲時間，輸出高電平至低電平時間			4	5	μs

8. 輸入等效電路

圖 8-1 輸入等效電路

功能描述
簡述
VCS108X 是用于 RS-485 通信的全雙工收發器， 通信的半雙工收發器， 包含一個驅動器和接收器。具有失效安全， 過流保護和過熱保護功能。

9.2. 失效安全
接收器輸入短路或開路，或掛接在終端匹配傳輸線上的所有驅動器均處于禁用狀態時（idle），產品可確保接收器輸出邏輯高電平。這是通過將接收器輸入門限分別設置為-50mV 和-200mV 實現的。若差分接收器輸入電壓(A-B)≥-50mV，RO 為邏輯高電平；若電壓(A-B)≤-200mV，RO 為邏輯低電平。當掛接在終端匹配總線上的所有發送器都禁用時，接收器差分輸入電壓將通過終端電阻拉至 0V。依據接收器門限，可實現具有 50 mV 最小噪聲容限的邏輯高電平。-50 mV 至-200 mV 門限電壓是符合±200 mV 的 EIA/TIA-485 標準的。

9.3. 總線上掛接 256 個收發器

標準 RS485 接收器的輸入阻抗為 12 kΩ(1 個單位負載)，標準驅動器可最多驅動 32 個單位負載。收發器的接收器具有 1/8 單位負載輸入阻抗(96 kΩ)，允許最多 256 個收發器并行掛接在同一通信總線上。這些器件可任意組合，或者與其它 RS485 收發器進行組合，只要總負載不超過 32 個單位負載，都可以掛接在同一總線上。

9.4. 驅動器輸出保護
通過兩種機制避免故障或總線沖突引起輸出電流過大和功耗過高。第一，過流保護，在整個共模電壓范圍內提供快速短路保護。第二，熱關斷電路，當管芯溫度超過過溫閾值時(160℃典型值)，強制驅動器輸出進入低電平。

10. 產品測試電路

圖 10-1 驅動電壓測試電路

備注:
1. 圖中的 50Ω 電阻是用來匹配。在實際應用中不需要；
2. CL 包含夾具和儀器寄生電容。

圖 10-2 驅動傳輸延時測試電路

圖 10-3 驅動傳輸延時

備注:

1. 圖中的 50Ω 電阻是用來匹配。在實際應用中不需要；
2. CL 包含夾具和儀器寄生電容。

圖 10-4 接收傳輸延時測試電路

圖 10-5 接收傳輸延時間

圖 10-6 接收開啟和關閉時間

備注:
1. 圖中的 50Ω 電阻是用來匹配。在實際應用中不需要。
2. CL 包含夾具和儀器寄生電容。

圖 10-7 驅動開啟和關閉時間

圖 10-8 全雙工（左）和半雙工（右） CMTI 共模瞬變抗擾度測試電路

11. 功能模式

表 11-1 為驅動功能真值表， 表 11-2 為接收功能真值表

表 11-1 驅動功能真值表

VCCA VCCB INPUT ENABLE INPUT OUTPUTS (DI) (DE) Y / A Z / B PU PU H H H L PU PU L H L H PU PU X L Hi-Z Hi-Z PU PU X OPEN Hi-Z Hi-Z PU PU OPEN H L H PD PU X X Hi-Z Hi-Z PU PD X X Hi-Z Hi-Z

備注：

1. 驅動狀態時RE引腳接高電平；

2. PU = 上電; PD = 斷電; X = 無關; H =高電平; L =低電平; Hi-Z =高阻抗。

表 11-2 接收功能真值表

VID = (VA – VB)

(

VCCA	VCCB	DIFFERENTIAL INPUT	ENABLE	OUTPUT
		VID = (VA – VB)	(RE）	(R)
PU	PU	–0.02 V ≤ VID	L	H
PU	PU	–0.2 V < VID < –0.02 V	L	?
PU	PU	VID ≤ –0.2 V	L	L
PU	PU	X	H	L
PU	PU	X	OPEN	?
PU	PU	Open circuit	L	H
PU	PU	Short circuit	L	H
PD	PU	X	X	L
PU	PD	X	L	L
PD	PD	X	X	L

備注：

1. 接收狀態時 DE 引腳接低電平；

2. PU = 上電; PD = 斷電; X = 無關; H =高電平; L =低電平; Hi-Z =高阻抗。 ?=不定態；

3. (RE) 引腳內部具有弱下拉， (RE) 引腳在 OPEN 狀態與 L 狀態時 RO 引腳輸出現象相同。