RS-485通信总线接反故障自动校正方案

在智能配电系统的快速发展中，需要进行远程数据传输。RS-485作为一种国际通用的串行通信标准，由于其结构简单、抗干扰能力强、适当的传输距离和数据传输速率，在智能配电系统中得到了广泛应用。

电表通信网络是一个典型的主从通信系统，其中主节点通过总线与多个从属节点进行通信。该网络具有较长的传输距离和多个节点，因此设备互联中的总线很容易被错误连接。这给调试和维护带来了不便，并增加了维修和维护成本。

为了解决这个问题，3PEAK公司推出了TPT485N总线(A/B)极性自校正RS-485收发器。

主节点向所有从属节点广播一个确定的比特模式，然后从属节点将处理器在上电时最初存储的比特模式与主节点发送的模式进行比较。

如果模式匹配，从属节点将保持信号极性不变。

在不匹配的情况下，从属节点中的处理器将使用“异或”（XOR）函数来反转输入和输出数据的信号极性，从而确保收发器正常工作而无需任何硬件更改。

图1展示了使用3PEAK TPT485N总线极性校正收发器的典型系统框架。主节点包含一个安全偏置电阻网络，该网络默认确定总线上的信号极性。主节点和从节点都需要集成极性校正单元，以匹配总线在空闲状态下的信号极性。

这种校正单元由一个去抖滤波器组成，该滤波器根据去抖时间区分相同极性的长数据字符串和总线空闲状态。

由于TPT485N必须在宽温度范围内工作，去抖时间可以在tFS(min)=44毫秒和tFS(max)=100毫秒之间变化，这意味着持续44毫秒以上的恒定总线电压可能会意外触发极性校正。因此，连续的0比特数据串必须短于44毫秒，以避免误触发极性校正。

相比之下，通常要求的极性校正需要总线空闲电压在网络上电后或安装新总线节点后持续超过100毫秒，以确保可以完成极性校正。

因此，持续时间小于44毫秒的恒定总线信号被视为有效数据，持续时间超过100毫秒的则被视为总线空闲状态。

只有当负差分输入电压低于接收器的负输入阈值(VIT-)几次空闲状态后，校正单元才会反转信号极性。否则，收发器将保持其原始极性状态。

在上电期间，接收器(R)的输出是未定义的，默认输出为低电平。一旦从属节点电源(VSS)稳定下来，总须至少保持tFS(max)的空闲状态，以确保完成极性校正。由于存在总线交叉连接故障，主节点输出的正总线电压(VAB(M))在从属节点的输入端被检测为负。

因此，经过tFS(max)后，从属节点收发器的内部极性会被反转，从属节点会自动纠正总线交叉连接故障。

TPT485N提供对交叉连接总线电缆的极性校正功能，带有去抖滤波器。滤波器的最小去抖时间(tFS(min))决定了相同极性数据串的最大时长，而滤波器的最大去抖时间(tFS(max))决定了信号极性校正所需的最小总线空闲时间。

TPT485N仅在上电稳定后才开始极性校正。校正后，极性状态会存储在收发器中，并一致地应用于接收和传输数据。在切换收发器的发送和接收模式时，不会改变极性状态。

TPT485N是一款支持3 V/5 V、半双工和无极性操作的RS-485/-422收发器，由3PEAK设计。该TPT485N包含一个驱动器和一个接收器，具备热插拔能力，可以消除上电或热插拔期间总线上产生的瞬态故障信号。RS-485提供的受控上升率驱动器可以减少因电缆终止不当导致的EMI和反射，实现最高达500 kbps的数据传输率。同时，芯片接收器的输入阻抗为1/8单位负载，允许最多256个收发器连接到总线上进行半双工通信。输出提供HBM ESD保护±18 kV以上，确保在视频监控、电力电子和工业仪表等恶劣环境中正常运行。

无极性TPT485N可以与市场上大多数半双工RS-485兼容，性能良好。无极性TPT485N内置总线自适应极性识别电路，可以任意连接到A/B总线。