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降低RS-232系統(tǒng)中的電源電流

星星科技指導(dǎo)員 ? 來源:TI ? 作者:TI ? 2023-03-30 11:03 ? 次閱讀
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在考慮集成電路時,當(dāng)今的設(shè)計(jì)工程師尋求低功耗特性和性能。每個芯片節(jié)省幾毫安的靜態(tài)電流可能看起來微不足道,但對于具有數(shù)十個IC的電路板來說,這變得非常重要。這種節(jié)省允許使用更小的電源和更少的從墻上插座消耗的電力。對于小型便攜式電池供電設(shè)備,省電允許電池運(yùn)行更長時間。

在考慮集成電路時,當(dāng)今的設(shè)計(jì)工程師尋求低功耗特性和性能。每個芯片節(jié)省幾毫安的靜態(tài)電流可能看起來微不足道,但對于具有數(shù)十個IC的電路板來說,這變得非常重要。這種節(jié)省允許使用更小的電源和更少的從墻上插座消耗的電力。對于小型便攜式電池供電設(shè)備,省電允許電池運(yùn)行更長時間。

借助低功耗CMOS工藝和智能電源管理,當(dāng)今便攜式設(shè)備的工作時間變得非常長。在過去幾年中,電源電壓也急劇下降。現(xiàn)在,許多設(shè)計(jì)都采用3.3V主電源或直接由單節(jié)Li+電池供電!半導(dǎo)體制造商在用這些低電壓滿足無處不在的RS-232標(biāo)準(zhǔn)的所有要求方面非常有創(chuàng)意。但是,現(xiàn)在有必要做出妥協(xié)以節(jié)省更多電流。本文介紹如何通過尋求“兼容性而不是合規(guī)性”以盡可能低的功耗運(yùn)行接口。RS-232接口的簡短歷史記錄顯示為側(cè)邊欄。

終極挑戰(zhàn):電源電壓低于+3.0V

小型手持設(shè)備的電源電壓已降至+3.0V以下,這是由于最近的亞微米CMOS工藝的能力以及在工作期間節(jié)省更多功率的愿望。處理器內(nèi)核的典型電源電壓低至0.8V,I/O電壓接近2.5V,這可能還不是底部。PDA、手機(jī)和掌上電腦的制造商迫切需要工作在3.0V以下的低功耗串行接口設(shè)備。這些應(yīng)用中的典型是手持PC和筆記本電腦/臺式機(jī)之間的連接,以及手機(jī)和筆記本電腦/臺式機(jī)之間的數(shù)據(jù)電纜。但是,如此低的電壓如何在變送器輸出端產(chǎn)生符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的電壓呢?

一種簡單的解決方案包括一個基于電感的升壓轉(zhuǎn)換器,用于產(chǎn)生正電源軌,然后是一個電荷泵逆變器用于產(chǎn)生負(fù)電源軌。例如,MAX3218升壓轉(zhuǎn)換器在低至+232.1V的電源電壓下提供符合RS-8標(biāo)準(zhǔn)的輸出電平。但是,該拓?fù)溆袔讉€缺點(diǎn)。

首先,較低的電源電壓需要較高的電源電流來運(yùn)行串行接口。例如,具有標(biāo)準(zhǔn) 120kΩ/3pF 并聯(lián)負(fù)載的 2500kbps 串行鏈路采用 +50.2V 電源吸收 5mA 電流(圖 1)。對于串行接口,由此產(chǎn)生的功耗(125mW)相當(dāng)高,并且相關(guān)電感具有非常高的峰值電流。采用MAX3218工作時,電感要求直流額定電流為350mA。最后,由于額外的噪聲原因,許多工程師不希望在設(shè)計(jì)中使用另一個開關(guān)電源,尤其是在手機(jī)中,因?yàn)槭謾C(jī)在傳輸過程中已經(jīng)需要電池的突發(fā)電流。

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圖1.MAX3218采用升壓轉(zhuǎn)換器和電荷泵反相器,電源電流隨電源電壓降低而上升。

為什么不采用三電荷泵方法?

三路電荷泵為 RS-232 電源提供了另一種簡單的方法(圖 2)。第一個泵將輸入電壓從+2.5V加倍至(理論上)+5V。但是,電荷泵中的歐姆損耗和發(fā)送器中的壓差使該電壓無法達(dá)到符合±5V RS-232標(biāo)準(zhǔn)的輸出電平。因此,另外兩個電荷泵用于產(chǎn)生所需的+5V和–5V發(fā)送器輸出電壓。

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圖2.由于效率低下,使用三個電荷泵產(chǎn)生符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)送器輸出電壓不適合低功耗RS-232器件。

雖然適用于較高的電源電壓,但這種拓?fù)洳贿m合在低電壓下工作的低功耗RS-232器件。第一個缺點(diǎn)是效率低。輸入電流為42mA,假設(shè)5kbps數(shù)據(jù)速率所需的發(fā)送器電流為120mA,并聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載為3kΩ/2500pF,每個部分的典型電荷泵效率為80%。雖然只是一階估計(jì),但輸入電流表明所需的功率電平(105mW)并沒有比MAX3218有太大的改善。

三電荷泵IC省去了開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器,但其芯片尺寸很大,因?yàn)楣β?a href="http://www.socialnewsupdate.com/tags/mosfet/" target="_blank">MOSFET(用于第三電荷泵部分的充電和放電電容器)需要大量的芯片面積。更大的套餐和更高的價格將是后果。此外,與雙電荷泵方法相比,該器件需要多兩個外部電容。出于這些原因,Maxim在實(shí)現(xiàn)低電壓、低功耗、串行接口器件方面采取了另一條道路。

表 1.EIA/TIA-562 串行接口標(biāo)準(zhǔn)的電氣規(guī)格(與側(cè)欄中的表 1sb 比較)

參數(shù) 條件 價值
數(shù)據(jù)速率 1000pF 容性負(fù)載 60kbps
變送器輸出范圍,最小值 3...7k_負(fù)載,0V 偏移,0 電平 +3.7V
3...7k_負(fù)載,0V 偏移,1 電平 -3.7V
變送器輸出范圍,最大值 開路,0級 +13.2V
開路,1級 -13.2V
變送器短路電流,最大60mA 60毫安

Maxim提供各種串行接口IC,工作電源電壓低至2.25V。這些設(shè)備面向掌上電腦、手持式儀器、PDA 和手機(jī)。所有器件均兼容RS-232接口標(biāo)準(zhǔn),并符合EIA/TIA-562(發(fā)射器輸出幅度低于5V但高于3.7V)。所有產(chǎn)品均采用雙電荷泵運(yùn)行。這種拓?fù)洳恍枰狣C-DC轉(zhuǎn)換器或三電荷泵,因此工作電流要低得多。這些器件的其他特性包括高ESD保護(hù)和小型封裝。

當(dāng)采用MAX3316E收發(fā)器設(shè)計(jì)時,上述120kbpsec串行接口電路僅從15.2V電源吸收5mA電流。功耗(37.5mW)僅為MAX30收發(fā)器的3218%,即使負(fù)載(2500pF)是相當(dāng)長的電纜!大多數(shù)便攜式設(shè)備沒有連接到具有 15 米電纜的 PC,因此更合理的電纜長度假設(shè)是 500 米或更短。此類電纜的容性負(fù)載最大值為 8pF,這進(jìn)一步將電源電流降低至 3mA(圖 20),功耗僅為 4mW。規(guī)則很簡單:短串行數(shù)據(jù)電纜從電源電壓中消耗的電流更少。使用短電纜時,變送器輸出電壓(遠(yuǎn)高于+4V和低于–562V)符合EIA/TIA-232規(guī)范,并且兼容RS-<>。

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圖3.MAX3316E采用2.5V電源吸收低電源電流(左)。其發(fā)射器輸出電壓(右)與RS-232規(guī)范兼容,并符合EIA/TIA-562規(guī)范。

將所有電子設(shè)備放入便攜式設(shè)備,并擺脫活動電纜!

個人數(shù)字助理(PDA)和高端手機(jī)經(jīng)常與筆記本電腦或臺式計(jì)算機(jī)交換文件。這些設(shè)備中的串行數(shù)據(jù)鏈路經(jīng)常使用,因此在便攜式設(shè)備中包含RS-232收發(fā)器是有意義的。因此,具有RS-232兼容或兼容電壓電平的信號可以直接在超小型連接器上獲得。電纜連接器內(nèi)不再需要有源電路,因此電路可以是純無源的。

RS-232收發(fā)器邏輯側(cè)的ESD保護(hù)是另一個優(yōu)勢。一種稱為芯片級封裝(CSP)的新封裝技術(shù)可實(shí)現(xiàn)盡可能小的IC尺寸,并允許以非常小的電路板面積集成到便攜式設(shè)備中。這種封裝的尺寸并不比芯片本身的尺寸大多少。它通過以矩陣圖案排列的球形網(wǎng)格粘合到板上。MAX3228E采用新型封裝,具有5x6球柵矩陣和2.5x3mm尺寸。因此,它僅占地7.5mm2。圖4所示為MAX3228E框圖、引腳分配圖,以及IC如何融入便攜式設(shè)備的尺寸。只需四個小型100nF電容即可運(yùn)行內(nèi)部雙級電荷泵。

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圖4.MAX3228包括兩個發(fā)送器和兩個接收器。采用 5x6 網(wǎng)格芯片級封裝 (CSP),其小尺寸便于在便攜式設(shè)備中使用。

除了帶有兩個發(fā)送器和兩個接收器的MAX3228E外,MAX3229E(采用相同的UCSP封裝)還包括一個發(fā)送器和一個接收器。兩者都包括自動關(guān)機(jī)?。與數(shù)據(jù)電纜示例中的MAX3388E一樣,MAX3228E包括一個VL引腳可在低至 1.65V 的電壓下工作,適用于低壓邏輯系統(tǒng)。

盡可能長時間地保持合規(guī)

MAX3228E和MAX3229E(可在CSP中使用)可在寬范圍的電源電壓(+2.5V至+5.5V)下供電。為了保持符合RS-232規(guī)范(假設(shè)VCC足夠高),當(dāng)VCC降至約+3.1V以下時,每個設(shè)備的輸出電壓波動從“兼容”變?yōu)椤凹嫒荨薄T敿?xì)信息如表2所示。降低的輸出電平還通過降低電源電流來延長電池壽命。

對于VCC輸入,當(dāng)VCC有噪聲或電源電流發(fā)生階躍變化時,約400mV的內(nèi)置遲滯可防止輸出電平變化。當(dāng)VCC上升到大約+3.5V以上時,輸出返回到符合RS-232的電平。此功能允許MAX3228E由單個Li+電池供電。因此,MAX3228E在電池充滿電時提供完全兼容的輸出電壓波動。當(dāng)電池放電時,在某個時刻,設(shè)備會自動切換到與RS-232兼容的輸出,然后確保串行端口的操作,直到電池完全放電。

表 2.當(dāng)雙電荷泵的雙電荷泵不再提供符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的輸出電壓時,Maxim收發(fā)器會自動切換到RS-232兼容模式。

變送器輸出
參數(shù) 條件 最小值 典型值 MAX
V抄送模式開關(guān)點(diǎn) (V抄送墜落) T_OUT從 ±5V 變?yōu)?±3.7V 2.85V 3.1V
V抄送模式開關(guān)點(diǎn) (V抄送崛起) T_OUT從 ±3.7V 變?yōu)?±5V 3.3V 3.7V
V抄送模式開關(guān)點(diǎn)遲滯 400mV
輸出電壓擺幅 V抄送= +3.1V至+5.5V,
V抄送墜落
的 V抄送= +2.5V至+2.9V
±5V ±3.7V ±5.4V

兼容,不合規(guī)

節(jié)省電力的簡單公式是兼容但不一定符合RS-232規(guī)范。要通過短電纜進(jìn)行通信,不必嚴(yán)格遵循5V輸出電壓幅度,因?yàn)榻邮掌鬏斎腴T限規(guī)定為+3V和–3V。在短的RS-2電纜中不太可能出現(xiàn)232V壓降!這種情況似乎違反了表232中的RS-1規(guī)范,但請考慮九十年代初創(chuàng)建的電氣規(guī)范,該規(guī)范與RS-232規(guī)范完全兼容。

它被稱為EIA/TIA-562,旨在支持較低電源電壓下的串行數(shù)據(jù)通信,特別是在辦公室、家庭和酒店等安靜環(huán)境中通過短電纜進(jìn)行通信。它的目標(biāo)是電池供電的便攜式設(shè)備和計(jì)算機(jī)之間的通信。您可以將表562的EIA/TIA-1規(guī)范中的主要參數(shù)與側(cè)邊欄中表232sb的RS-1規(guī)范中的主要參數(shù)進(jìn)行比較。這兩個規(guī)范都沒有定義最大電纜長度,但EIA/TIA的最大容性負(fù)載(1000pF)意味著電纜比RS-232的2500pF更短。

EIA/TIA 最大指定數(shù)據(jù)速率更高 (60kbps),但 120kbps 及以上已在許多應(yīng)用中使用。最小發(fā)射器輸出幅度 (3.7V) 比 RS-1 規(guī)范低 3.232V,并且與安靜環(huán)境和電纜中的低壓降兼容。盡管如此,相對于+3V和–7V的額定接收器門限,700.3V仍留出3mV裕量。因此,RS-232接收器在理解來自EIA/TIA-562發(fā)射器的信號方面沒有問題。

最大輸出幅度額定值為13.2V,但(如前所述)目標(biāo)是通過在盡可能低的電壓下操作串行接口來節(jié)省功耗。實(shí)際上,實(shí)際接收器門限低于+3V,高于–3V。雖然沒有具體說明,但這一事實(shí)提供了另一個安全裕度。舊的四通道接收器MC1489具有1.3V和1.0V的典型高低接收器輸入門限。MAX3225E的門限額定值為1.5V和1.2V,其他接口器件也是如此。因此,假設(shè)大多數(shù)正閾值低于2.0V,負(fù)閾值高于0V,則允許電纜上出現(xiàn)額外的壓降。

典型數(shù)據(jù)電纜應(yīng)用

在簡單的數(shù)據(jù)電纜電路(圖5)中,接口驅(qū)動器通常放置在插入便攜式設(shè)備的超小型連接器的外殼內(nèi)。(對于需要較少接收器或發(fā)送器的應(yīng)用,可以使用其他幾種收發(fā)器來代替MAX3388E。

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圖5.MAX3388E的可編程邏輯電壓和第三個發(fā)送器簡化了數(shù)據(jù)電纜設(shè)計(jì),第三個發(fā)送器用于產(chǎn)生環(huán)形靛藍(lán)(RI)信號。

之所以選擇MAX3388E作為此示例,是因?yàn)樗峁┝擞兄诮鉀Q邏輯電平等數(shù)據(jù)電纜問題的優(yōu)勢。RS-232接口設(shè)備的接收器輸出通常在0V和VCC之間擺動,如果便攜式設(shè)備中的邏輯I/O在低于VCC的電壓下操作,這可能會過大。因此,MAX3388E提供了一個單獨(dú)的邏輯電源輸入(VL),用于設(shè)置接收器輸出的邏輯高電平和發(fā)射器輸入的閾值電壓。

VL引腳的工作電壓可降至1.8V,并允許靈活地與大多數(shù)便攜式設(shè)備接口。LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器)也簡化了接口,其輸出電壓可以設(shè)置為所需的邏輯電壓擺動?;蛘?,您可以通過齊納二極管或二極管壓降(幾個串聯(lián)的1N4148)來穩(wěn)定VL電壓,從而節(jié)省資金。如果超小型連接器上的VCC是恒定的(因?yàn)閮?nèi)部LDO已經(jīng)在穩(wěn)定輸出電壓),那么用電阻分壓器調(diào)節(jié)VL電壓就足夠了。然而,因?yàn)閂L提供接收器輸出,所以該解決方案取決于接收器輸出處的負(fù)載容量和流入移動設(shè)備的電流??赡苄枰碗娮杵钜员苊釼L引腳上的較大電壓變化。

更多功能助您一臂之力。 . .

MAX3388E中的第三個發(fā)送器可以產(chǎn)生環(huán)形指示器信號(RI),向PC或筆記本電腦中的UART發(fā)出警報(bào)。它可以生成中斷,其關(guān)聯(lián)的軟件例程可以為便攜式設(shè)備和計(jì)算機(jī)之間的全雙工通信提供服務(wù)。MAX3388E包含一個電源開關(guān),用于為外部電路供電,如底座應(yīng)用中的熱同步電路。它還在RS-232側(cè)和CMOS邏輯側(cè)之間配備了一個邏輯電平接收器。該邏輯電平接收器配備漏極開路輸出,也適用于“熱同步”和其他專用通信。

RS-232側(cè)的所有發(fā)射器和接收器都具有ESD保護(hù)功能,保護(hù)電壓為±15kV。(數(shù)據(jù)電纜的邏輯側(cè)可能需要額外的ESD保護(hù),如圖6所示。)對于MAX3238E和MAX3248E RS-232收發(fā)器,邏輯側(cè)和RS-232側(cè)都有ESD保護(hù)。這些設(shè)備在VCC=+3.0V以下保持RS-232兼容,在VCC=+2.7V以下保持RS-232兼容。

小尺寸、低功耗、RS-232兼容器件,采用+5V電壓供電

數(shù)碼相機(jī)、銷售點(diǎn)系統(tǒng)和機(jī)頂盒通常包括一個RS-232串行接口,采用+5V單電源供電。這些應(yīng)用與短數(shù)據(jù)電纜相處,因此EIA / TIA-562標(biāo)準(zhǔn)完全足夠。其他收發(fā)器圍繞MAX3311E設(shè)計(jì),適用于這類應(yīng)用。僅+5V器件采用單電荷泵工作,減少了外部電容的數(shù)量,其μMAX封裝占用的電路板空間非常小。這些器件還提供與RS-232兼容的發(fā)射器輸出擺幅。MAX3311E可能是目前功耗最低的串行接口:數(shù)據(jù)速率為120kbps,短電纜電容小于500pF,要求工作電源電流不高于2.5mA!

RS-232收發(fā)器:現(xiàn)代IC的歷史發(fā)展

早期版本的RS-232接口消耗大量功率!20多年前,串行接口通常使用當(dāng)時可用的標(biāo)準(zhǔn)器件構(gòu)建:四發(fā)射器MC1488和四接收器MC1489。過去和今天,這些設(shè)備可以從國家半導(dǎo)體,德州儀器,安森美半導(dǎo)體和其他公司獲得。因?yàn)樗鼈兪怯秒p極硅工藝制造的,所以它們的靜態(tài)電流非常高。

在那些日子里,一對MC1488/MC1489的功耗超過700mW!在傳輸數(shù)據(jù)時,這對額外的驅(qū)動器電流和電纜充電損耗使功耗高達(dá)1W。多年來,發(fā)射器設(shè)備的一大缺點(diǎn)是要求電源電壓在±12V(大約)左右對稱。接收器采用+5V單電源供電,因此RS-232端口需要三個電源電壓。臺式計(jì)算機(jī)的情況更糟,其兩個COM接口通常使用標(biāo)準(zhǔn)SN75185驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn),其中包括三個發(fā)射器和五個接收器。功耗為1.2W,即使未使用接口也是如此。

RS-232規(guī)范

如果設(shè)計(jì)人員的系統(tǒng)已經(jīng)包括工作在±15V的模擬電路(如運(yùn)算放大器),那么設(shè)計(jì)人員很幸運(yùn),RS-232電源電壓可以從中得出。另一方面,必要的串行接口電源電壓必須由僅工作在+5V的數(shù)字系統(tǒng)產(chǎn)生。畢竟,RS-232規(guī)范要求發(fā)射器輸出端的電壓幅度至少為5V(表1sb)。

請注意,RS-232標(biāo)準(zhǔn)的輸出是反相的:在TTL側(cè)發(fā)送邏輯高電平信號在RS-232側(cè)產(chǎn)生等于或小于–5V的負(fù)電壓,發(fā)送邏輯低電平信號產(chǎn)生等于或大于+5V的正電壓。接收器閾值額定為±3V,這為通過長電纜傳輸數(shù)據(jù)提供了裕量,并提高了抗失真的能力。

表 1sb. RS-232 串行接口標(biāo)準(zhǔn)中的選定電氣規(guī)格。

參數(shù) 條件 價值
數(shù)據(jù)速率 2500pF 容性負(fù)載 20kbps
操作模式 單端
每個數(shù)據(jù)線允許 # 個 Tx 和 Rx 每行 1 發(fā)射,1 接收
電纜長度,最大 取決于負(fù)載
變送器輸出范圍,最小值 3-7kΩ 負(fù)載,0V 偏移,0 電平 +5V
3-7kΩ 負(fù)載,0V 偏移,1 電平 -5V
變送器輸出范圍,最大值 開路,0級 +25V
開路,1級 -25V
變送器短路電流,最大值 100毫安
接收器輸入電阻 3kΩ 至 7kΩ
瞬時壓擺率 6V/μs < Sr < 30V/μs
接收器輸入靈敏度高 +3V
接收器輸入靈敏度低 -3V
接收器輸入范圍,最大值 +25V
-25V

許多人仍然認(rèn)為RS-232發(fā)射器必須提供±12V。這些級別多年來一直是非官方標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)樗鼈兺ǔR呀?jīng)可用于模擬電路或計(jì)算機(jī)中的硬盤驅(qū)動器?!?2V電源軌很方便,但并非絕對必要,如表1sb所示。

提供剛好足夠的輸出電壓就足夠了。如果輸出達(dá)到所需的最小幅度232V,則RS-5接口完全符合其規(guī)格,因此±6V電源對于輸出級壓降很小的發(fā)送器來說可能足夠了。另一方面,±12V電源軌可以為工業(yè)環(huán)境中通過長電纜傳輸數(shù)據(jù)提供額外的抗噪性。

然而,當(dāng)今大多數(shù)RS-232通信需要小于三米的電纜,例如,將手機(jī)或PDA底座連接到筆記本電腦,或?qū)⑿⌒蚉BX連接到臺式PC。這些應(yīng)用駐留在辦公室或家中,因此抗噪性不是一個大問題。請注意,RS-232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了最大負(fù)載電容(2500pF),而不是最大電纜長度。因此,即使對于電容為100pF/m的廉價接口電纜,長達(dá)25米的電纜也應(yīng)該沒有問題。

第一個挑戰(zhàn):擺脫大電源!

當(dāng)Maxim在232年代中期發(fā)布MAX1980收發(fā)器時,沒有人知道它會變得多么成功。如今,它由10多家制造商提供,每年的銷量為數(shù)百萬。其主要特性是+5V單電源供電能力,因此不再需要對稱的雙極性電源電壓。然而,其輸出提供的信號符合RS-232規(guī)范。

這種IC設(shè)計(jì)背后的簡單想法是集成電荷泵。圖1sb顯示了內(nèi)部電荷泵,它在第一級中使輸入電壓加倍,然后在第二級中將其反相。這樣,它從+5V輸入獲得+10V的雙倍電壓(理論上),然后獲得–10V的反相電壓(理論上也是如此)。實(shí)際上,歐姆損耗和開關(guān)損耗將MAX232的典型輸出擺幅減小至約±8V。如今,MAX232電路是Maxim提供的100多種RS-232器件的基礎(chǔ)電路。

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圖 1sb.MAX232型RS-232收發(fā)器中的發(fā)送器輸出級從內(nèi)部電荷泵產(chǎn)生的V+和V-電壓得出正電平和負(fù)電平。

下一個挑戰(zhàn):+3.3V單電源

隨著邏輯電源電壓降至3.3V,雙級電荷泵的便捷解決方案突然變得過時。MAX232不能工作在+3.3V電壓,不定時在+6.6V電壓。從理論上講,用電荷泵將低電壓加倍并反相將產(chǎn)生±1.3V的對稱電源軌,但內(nèi)部電荷泵晶體管和發(fā)射器輸出級的損耗太高,無法提供符合表3sb所列規(guī)格的輸出幅度。另請注意,具有高容差(±10%)的+3.0V電源僅提供+<>.<>V的最小電源軌。

Maxim相應(yīng)地設(shè)計(jì)了下一代器件,這些器件也可從其他制造商處獲得。幾乎所有此類IC都具有符合IEC15-1000-4標(biāo)準(zhǔn)的低電源電流和±2kV ESD保護(hù)。新器件具有高性能電荷泵,開關(guān)晶體管損耗非常低,其發(fā)射器輸出級具有低壓差。因此,該系列的成員可在低至+3.0V的電源電壓下工作。例如,MAX3225E包含兩個發(fā)送器和兩個接收器,在功能上與舊的MAX232相似。但是,該系列的IC具有新功能,使設(shè)計(jì)人員的工作更加輕松。

電源電壓范圍為+3.0V至+5.5V,允許該器件用于+3.3V或+5V系統(tǒng)。對于大多數(shù)應(yīng)用,大型制造商只需要認(rèn)證一個標(biāo)準(zhǔn)RS-232部件。

穩(wěn)壓電荷泵可節(jié)省發(fā)送器電流。節(jié)省功耗的一個小而有效的技巧是限制發(fā)射器輸出電壓。遺憾的是,設(shè)計(jì)人員對端接驅(qū)動器輸出的電阻沒有影響,該電阻的額定值為3kΩ至7kΩ。數(shù)據(jù)手冊通常規(guī)定發(fā)送器的最大負(fù)載為3kΩ。終端電阻的功耗為P綜合安全分遣隊(duì)= V2/R術(shù)語.因此,限制輸出電壓是有意義的,在這個等式中,輸出電壓的冪為2!

Maxim的低壓RS-232器件具有輸出電壓控制功能。請注意,較高的電源電壓允許電荷泵中的開關(guān)活動更少。內(nèi)部電荷泵通過脈沖控制產(chǎn)生±6V,與電源電壓無關(guān)。低壓差發(fā)射器輸出級提供±5.5V的電壓,但符合RS-232規(guī)范。這些級提供了令人印象深刻的輸出電壓隨負(fù)載電容不變性,即使在數(shù)據(jù)速率高于 1Mbit/s 時也是如此(圖 2sb)。MAX232的8V輸出幅度在終端電阻中耗散21.3mW,輸出電壓控制將功耗降至10mW,節(jié)省50%以上的功耗!

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圖 2sb. MAX3225E發(fā)送器輸出即使在232Mbit/s數(shù)據(jù)速率和1pF負(fù)載電容下仍符合RS-2000規(guī)范。

關(guān)掉它!

省電關(guān)機(jī)模式自動關(guān)機(jī)和自動關(guān)機(jī)?增強(qiáng)?型無需軟件幫助即可運(yùn)行。例如,自動關(guān)斷是電壓觸發(fā)的。當(dāng)超過30μs后RS-232輸入端沒有有效電壓電平時,該器件關(guān)斷,這通常發(fā)生在電纜未連接或另一側(cè)的發(fā)送器關(guān)閉時。一旦其中一個接收器出現(xiàn)有效電壓,該器件就會喚醒并立即準(zhǔn)備好工作。

這種關(guān)斷模式有兩個注意事項(xiàng):首先,只要其中一個RS-232接收器輸入端存在有效電壓,該器件就不會關(guān)斷。當(dāng)另一側(cè)的發(fā)射電壓未正確關(guān)閉時,這可能是一個問題,結(jié)果可能是連續(xù)的有效信號,阻止器件進(jìn)入節(jié)流模式。其次,在發(fā)送數(shù)據(jù)之前需要喚醒該部分。

AutoShutdownPlus修復(fù)了AutoShutdown的缺點(diǎn)。它監(jiān)控RS-232側(cè)的接收器輸入和TTL側(cè)的發(fā)射器輸入。其邊緣觸發(fā)操作對連續(xù)信號沒有問題。當(dāng)超過 30 秒且無接收或發(fā)送活動時,該器件將進(jìn)入關(guān)斷模式。然后,RS-232輸入端或發(fā)射器TTL側(cè)輸入端的邊沿導(dǎo)致器件喚醒。

審核編輯:郭婷

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