Перейти к содержанию

Почему греется микросхема RS-485?

Обновлено Редакция GAW

Передатчик RS-485 рассчитан на нагрузку около 54 Ом — два терминатора и приёмники. Если вместо неё он видит короткое замыкание, ток упирается во встроенное ограничение: у SP3485 и THVD1450 — до ±250 мА при напряжении на выходе от −7 до +12 В.

Сколько это греет

Мощность в выходном транзисторе — ток короткого замыкания, умноженный на напряжение на этом транзисторе. Оно зависит от того, куда замкнута линия: если выход в нуле, а линия на +12 В, на транзисторе все 12 В; если выход в единице, а линия на −7 В, — питание плюс 7 В.

P≈ΔU⋅IкзP \approx \Delta U \cdot I_\text{кз}

Наш расчёт для SP3485 (3,3 В) и тока 250 мА:

ЗамыканиеНапряжение на транзистореМощность
выход в единице, линия на общий провод3,3 В0,83 Вт
выход в единице, линия на −7 В10,3 В2,6 Вт
выход в нуле, линия на +12 В12 В3 Вт

Для сравнения: SP3485 в SOIC-8 допускает 600 мВт при 70 °C. У THVD1450 от 5 В случай «единица и −7 В» даёт около 3 Вт.

Мощность выше допустимой для корпуса SOIC-8: кристалл нагревается до срабатывания тепловой защиты (у THVD1450 — 170 °C), передатчик отключается, остывает и снова включается. Микросхема при этом горячая на ощупь, а связь работает с ошибками.

Причины по частоте

  1. Два передатчика сразу. DE в единице на двух узлах — например, ведомый не отпускает линию после ответа или программа держит DE постоянно. Такая ошибка часто проявляется и как «запрос уходит, ответа нет» — см. ответ «Почему по RS-485 запрос уходит, а ответа нет».
  2. Замыкание линии. A на B, A или B на общий провод — проверяется мультиметром на обесточенной линии.
  3. Нет общего провода. Без него потенциалы земель узлов расходятся, и напряжение линии относительно земли трансивера выходит за рабочий диапазон (−7…+12 В у SP3485, ±15 В у THVD1450), и передатчик снова работает в режиме ограничения тока (наш вывод).
  4. Ошибка разводки. Питание не на тех выводах или перепутаны A, B и GND на клеммнике модуля — микросхема греется сразу, без передачи.

После перегрева трансивер проверяют на исправность: долгий режим у предела мощности сокращает срок службы, а превышение предельных режимов может его повредить.

Похожие вопросы

Нормально ли, что трансивер тёплый при постоянной передаче на линию с терминаторами?

Немного — да. Наш расчёт для THVD1450 при 5 В: на нагрузку 54 Ом при 3,5 В течёт около 65 мА, и внутри микросхемы рассеивается примерно (5 − 3,5) · 0,065 ≈ 0,1 Вт. Это заметный, но не опасный нагрев; горячий корпус — признак тока в разы больше.

Как проверить, что передатчики не конфликтуют?

Осциллографом на выводах DE всех узлов или на линии: при конфликте разность A − B во время передачи меньше обычной, а форма бита искажена. Программно — проверить, что DE поднимается только на время своей передачи и опускается сразу после последнего стоп-бита.

Что будет, если подключить линию A или B к 12 или 24 В?

У SP3485 рабочий диапазон на линии −7…+12 В, предельный — ±15 В; у THVD1450 рабочий — ±15 В, предельный — ±18 В. Значит, 12 В — граница для SP3485, а 24 В выходит за предельный режим обоих, и микросхема может выйти из строя. Если рядом проходят цепи 24 В, ставят защиту линии.

Источники

  1. MaxLinear. SP3485 3.3V Low Power Half-Duplex RS-485 Transceiver with 10Mbps Data Rate (216DSR00, Rev. 2.0.2, 2021) — с. 2–3: ток короткого замыкания передатчика до ±250 мА при −7…+12 В; мощность рассеяния SOIC-8 600 мВт, снижение 6,9 мВт/°C выше 70 °C; ток без нагрузки 425 мкА тип. с включённым передатчиком
  2. Texas Instruments. THVD14xx 3.3-V to 5-V RS-485 Transceivers with ±18-kV IEC ESD Protection (SLLSEY3E, revised May 2019) — разд. 7.1: линии A и B до ±18 В; разд. 7.4: рабочее напряжение на выводах шины ±15 В (расширенный синфазный диапазон); разд. 7.7: ток короткого замыкания до ±250 мА при −7 В ≤ VO ≤ 12 В, выход на 54 Ом 3,5 В тип. при 5 В, тепловое отключение 170 °C; ток без нагрузки 2,4 мА тип.

Нашли ошибку?

Смотрите также