RS-485 は、産業用の長距離ネットワークで最も広く使用されている有線インターフェイスの 1 つです。TIA/EIA-485-A 規格は、RS-485 インターフェイスの物理層を定義しています。最終アプリケーションでは、RS-485 インターフェイスを PROFIBUS、Modbus、BACnet などのプロトコルと組み合わせて使用します。このインターフェイスの主な利点は次のとおりです。
RS-485 のアプリケーションには、エネルギー・メーター、グリッド保護リレー、ソーラー・インバータ、ファクトリ・オートメーション、モーター制御、暖房、換気、空調 (HVAC) システムなどがあります。
図 1 に、AC モーター・ドライブの代表的なブロック図を示します。
制御モジュールは通常、RS-485 物理層を介してプログラマブル・ロジック・コントローラ (PLC) と通信します。工場環境では、AC ドライブと PLC の間のグランド電位差 (GPD) が、RS-485 規格で推奨されている同相電圧範囲を大きく上回ることがよくあります。ドライブ・システム内の RS-485 バス・トランシーバの信号ラインと電源ラインにガルバニック絶縁を導入し、グランド・ループを切断するのが一般的です。この手法では、GPD が大きい場合でもドライブと PLC の間でデータを転送できます。この場合、電力段の高電圧はすでに制御段から絶縁されているため、RS-485 リンクの基本絶縁で十分です。RS-485 リンクの電気的高速過渡現象 (EFT) も、誘導性スイッチングのため重要な懸念事項になります。
図 2 に、ソーラー・インバータの代表的な実装を示します。RS-485 は、インバータと制御ステーションの間の通信チャネルとして機能します。構成パラメータと性能パラメータは、制御ステーションとインバータの間で RS-485 リンクを介して転送されます。
図 2 では、インバータ段を駆動する制御モジュールは高電圧 DC を基準としています。RS-485 リンクは、人間がアクセス可能なコネクタに接続されており、オペレータの安全性を考慮して高電圧から保護する必要があるので、強化絶縁が必須となっています。高い変換効率の需要が高まっているため、ソーラー・インバータは最大 1500V の高 DC リンク電圧で設計されています。このため、RS-485 通信用の絶縁バリアには、より高い動作電圧が必要となっています。
絶縁型 RS-485 を必要とするシステムには、絶縁以外に次の主な要件があります。
ISO1410 は、テキサス・インスツルメンツの最新の絶縁型 RS-485 / PROFIBUS トランシーバで、上記のすべての機能を備えています。図 3 に、代表的なアプリケーションの回路図を示します。このデバイスは、ロジック側が 1.71V~5.5V の電圧で動作できるため、低電圧の FPGA や ASIC と接続できます。バス側の電源電圧が 3~5.5V と広範囲であるため、調整された電源電圧は不要です。このデバイス・ファミリは、-40℃~+125℃の広い動作周囲温度範囲で完全に特性評価されており、16 ピンの幅広 SOIC パッケージ (沿面距離 / 空間距離 8mm) で提供されています。
SiO2 絶縁バリアは、UL1577 に準拠しており、60 秒間で 5kVRMS の絶縁耐圧をサポートしています。表 1 に示すように、基本絶縁と強化絶縁のオプションが提供されています。
機能 | ISO1410 | ISO1410B |
---|---|---|
保護レベル | 強化 | 基本 |
VDE 準拠のサージ・テスト電圧 | 10000VPK | 6000VPK |
UL 準拠の絶縁定格 | 5000VRMS | 5000VRMS |
VDE 準拠の動作電圧 | 1000VRMS / 1500VPK | 1000VRMS / 1500VPK |
SiO2 ベースの絶縁バリアには、温度や湿度に耐性のある優れた絶縁性能を備えています。1500Vpk の絶縁動作電圧で 40 年間という業界最高の寿命を達成しており、1500V ソーラー・インバータと 690VAC モーター・ドライブ・システムで使用できます。
ISO1410 のその他の差別化機能は次のとおりです。
ISO1410 デバイスは、統合と優れたシステム・レベルの性能を実現します。このデバイスは動作電圧 (1500Vpk) が業界最高で、非常に高いレベルの IEC ESD および EFT に対応できます。
これらの特長により、ソーラー・インバータやモーター・ドライブなど、ほとんどの産業用アプリケーションで魅力的なソリューションとなります。このデバイスは、RS-485 ポートの絶縁において最終機器の設計者がよく直面する主な課題に対応することができ、過酷な産業環境での通信を可能にします。
デバイス | 最適化されるパラメータ | 性能のトレードオフ |
---|---|---|
ISOW1412 | 最適化されるパラメータ:DC/DC コンバータ内蔵、5kVRMS、500kbps、絶縁型 RS-485 トランシーバ | 性能のトレードオフ:低放射エミッションの DC/DC コンバータを内蔵しているため、基板面積を削減し、設計を簡素化することが可能 |
ISOW1432 | 最適化されるパラメータ:DC/DC コンバータ内蔵、5kVRMS、12Mbps、絶縁型 RS-485 トランシーバ | 性能のトレードオフ:低放射エミッションの DC/DC コンバータを内蔵しているため、基板面積を削減し、設計を簡素化することが可能 |
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