国产接口隔离芯片CVS108x.隔离5kV.全/半双工.RS485收发器

CVS108 x 隔离 5kV 全/半双工 RS485 收发器

1. 产品特性
• 符合 TIA/EIA-485-A 标准
• 信号传输速率： 高达 10 Mbps
• 失效防护接收器(总线开路、 短路)支持多达 256 个总线节点
• 总线引脚 ESD ±15 kV
• 2.5 V 至 5.5 V 逻辑侧电源 (VCCA)
• 4.5 V 至 5.5 V 总线侧电源(VCCB)
• 在接收状态时， 总线输入端开路或短路接收器输出高电平
• 宽温度范围: -55 °C 至 125 °C
• 引脚兼容大多数隔离式 RS-485 收发器
• 高 CMTI： ±150 kV/µs (典型值)
• 高达 5000 VRMS 隔离耐压
• 隔离栅寿命： >40 年
• 宽体 SOIC16 封装， 符合 RoHS 标准

2. 应用
• 隔离 RS-485 通信
• 光伏逆变器
• 工厂自动化
• 电机驱动器
• 防电磁干扰(EMI)的收发器

3. 概述

CVS108x 是具有高可靠性的隔离式全双工 RS-485 收发器系列产品， 同时具有高电磁抗扰度和低辐射特性。有全双工收发器和半双工收发器。 产品具有失效保护功能，在接收状态时，如果输入端开路或短路则接收器输出高电平。产品具有高绝缘能力， 有助于防止数据总线或其他电路上的噪声和浪涌进入本地接地端， 从而干扰或损坏敏感电路。高 CMTI 能力可以保证数字信号的正确传输。

引脚功能描述

引脚名称 引脚编号 类型 描述 VDDA 1 电源 A 侧电源电压 GNDA 2 地 A 侧接地基准点 RO 3 逻辑输出 接收输出端: A 端电压比 B 端高 200 mV 时 RO 为高，A 端电压比 B端低 200 mV 时 RO 为低。 RE 4 逻辑输入 接收使能端：低电平有效， RE 为高时，接收输出为高电平 DE 5 逻辑输入/输出 发送使能端：高电平有效，DE 为低时，发送输出为高阻。 DE 为高电平时芯片工作在发送状态，DE 为低电平且 푅퐸为低电平时芯片工作在接收状态 DI 6 逻辑输入/输出 发送数据输入端： DI 为高时，A 输出高电平 B 输出低电平，DI 为低时正好相反。 GNDA 7 地 A 侧接地基准点 GNDA 8 地 A 侧接地基准点 GNDB 9 地 B 侧接地基准点 GNDB 10 地 B 侧接地基准点 Y 11 逻辑输出 总线正发送输出端 Z 12 逻辑输出 总线负发送输出端 B 13 逻辑输入 总线负接受输入端 A 14 逻辑输入 总线正接受输入端 GNDB 15 地 B 侧接地基准点 VDDB 16 电源 B 侧电源电压
引脚名称 引脚编号 类型 描述 VDDA 1 电源 A 侧电源电压 GNDA 2 地 A 侧接地基准点 RO 3 逻辑输出 接收输出端: A 端电压比 B 端高 200 mV 时 RO 为高，A 端电压比 B 端低200mV 时 RO 为低 RE 4 逻辑输入 接收使能端：低电平有效， RE 为高时，接收输出为高电平 DE 5 逻辑输入 发送使能端：高电平有效，DE 为低时，发送输出为高阻。 DE 为高电平时芯片工作在发送状态，DE 为低电平且RE为低电平时芯片工作在接收状态 DI 6 逻辑输入 发送数据输入端： DI 为高时，A 输出高电平 B 输出低电平，DI 为低时正好相反 GNDA 7 地 A 侧接地基准点 GNDA 8 地 A 侧接地基准点 GNDB 9 地 B 侧接地基准点 GNDB 10 地 B 侧接地基准点 NC 11 无 无内部连接 A 12 逻辑输入/输出 总线正接收输入端和总线正发送输出端 B 13 逻辑输入/输出 总线负接收输入端和总线负发送输出端 NC 14 无 无内部连接 GNDB 15 地 B 侧接地基准点 VDDB 16 电源 B 侧电源电压 产品规格 绝对最大额定值 1 参数 最小值 最大值 单位 VDDA, VDDB 电源电压2 -0.5 6.0 V Vin 输入电压 -0.5 VDDA+0.53 V IO 输出电流 -20 20 mA TJ 结温 150 °C TSTG 存储温度范围 -65 150 °C 备注: 1. 等于或超出上述绝对最大额定值可能会导致产品永久性损坏。这只是额定最值，并不能以这些条件或者在任何其它超出本技术规 范操作章节中所示规格的条件下，推断产品能否正常工作。长期在超出最大额定值条件下工作会影响产品的可靠性。 2. 除差分 I / O 总线电压以外的所有电压值， 均相对于本地接地端子（GNDA 或 GNDB），并且是峰值电压值。 3. 最大电压不得超过 6 V。 7.2. ESD 额定值 数值 单位 VESD 静电放电 人体模型 (HBM), 根据 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001,所有引脚 1 总线引脚到 GNDA ±6000 V 总线引脚到 GNDB ±8000 所有引脚 ±6000 接触放电,根据 IEC 61000-4-2,总线引脚 到 GNDB ±15000 组件充电模式(CDM), 根据 JEDEC Specification JESD22-C101, 所有引脚 2 ±2000 备注: 1. JEDEC 文件 JEP155 规定 500V HBM 可通过标准 ESD 控制过程实现安全制造。 2. JEDEC 文件 JEP157 规定 250V CDM 允许使用标准 ESD 控制过程进行安全制造。 7.3. 建议工作条件 参数 最小值 典型值 最大值 单位 VDDA 电源电压 2.375 3.3 5.5 V VDDB 电源电压 4.5 5.0 5.5 V VOC  A,B,Y,Z 引脚电压 -7 13 V VID   A,B 差分输入电压 -12 12 V VIH 输入阈值逻辑高电平 2.0 V VIL 输入阈值逻辑低电平 0.8 V DR 信号传输速率 500 Kbps TA 环境温度 -55 27 125 °C 7.4. 热量信息 热量表 单位 RθJA     IC 结至环境的热阻 83.4 °C/W 7.5. 隔离特性 参数 测试条件 数值 单位 W CLR 外部气隙（间隙）1 测量输入端至输出端，隔空最短距离 8 mm CPG 外部爬电距离1 测量输入端至输出端，沿壳体最短距离 8 mm DTI 隔离距离 最小内部间隙（内部距离) 32 μm CTI 相对漏电指数 DIN EN 60112 (VDE 0303-11)；IEC 60112 >600 V 材料组 依据 IEC 60664-1 I IEC 60664-1 过压类别 额定市电电压≤ 300 VRMS I-IV 额定市电电压≤ 400 VRMS I-IV 额定市电电压 ≤ 600 VRMS I-III DIN V VDE V 0884-11:2017-012 VIORM 最大重复峰值隔离电压 交流电压(双极) 849 VPK VIOWM 最大工作隔离电压 交流电压; 时间相关的介质击穿 (TDDB) 测试 600 VRMS 直流电压 849 VDC VIOTM 最大瞬态隔离电压 VTEST = VIOTM, t = 60 s (认证); VTEST = 1.2 × VIOTM, t= 1 s (100% 产品测试) 7070 VPK VIOSM 最大浪涌隔离电压 测试方法 依据 IEC 60065, 1.2/50 μs 波形, VTEST = 1.6 × VIOSM (生产测试) 6250 VPK qpd 表征电荷4 方法 a， 输入/输出安全测试子类 2/3 后， Vini = VIOTM, tini = 60 s; Vpd(m) = 1.2 × VIORM, tm = 10 s ≤5 pC 方法 a， 环境测试子类 1 后， Vini = VIOTM, tini = 60 s; Vpd(m) = 1.6 × VIORM, tm = 10 s ≤5 Method b1, 常规测试 (100% 生产测试) 和前期 预处理(抽样测试) Vini = 1.2 × VIOTM, tini = 1 s; Vpd(m) = 1.875 × VIORM, tm = 1 s ≤5 CIO 栅电容, 输入到输出5 VIO = 0.4 × sin (2πft), f = 1 MHz ~0.5 pF RIO 绝缘电阻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 最大隔离电压 VTEST = VISO , t = 60 s (认证), VTEST = 1.2 × VISO , t = 1 s (100%生产测试) 5000 VRMS 电气特性 驱动特性 除非有额外说明，本表格数据均为建议工作条件下的测试结果。 参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 |VOD1| 差分输出(无负载)电压 2.7 5 5.5 V |VOD2| 差分输出(带负载) 电压 RL=54Ω 1.5 2.3 V ∆|VOD| 差分输出电压增量 -0.2 0.2 VOC 稳态 共模输出电压 1 ∆VOC 两个状态共模输出电压增量 3 IIL 输入漏电流 DI,DE, RE=0 OR 1 -4 0.2 µA Ios1 驱动短路电流（VO=HIGH） DE= RE=1, DI=1, VY=-7 V, VZ=12 V -250 4 mA Ios2 驱动短路电流（VO=LOW） DE= RE =1, DI=0, VY=-7 V, VZ=12 V -250 250 mA CMTI 共模瞬变抗扰度 VCM = 1500V;图 10-8 100 150 250 kV/µS CI 输入电容 VI = VDD/ 2 + 0.4×sin(2πft),f = 1 MHz, VDD = 5 V 2 pF 7.7.2. 接收特性 除非有额外说明，本表格数据均为建议工作条件下的测试结果。 参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 VOH 输出电压逻辑高电平 IOH = -4mA; VDDA-0.4 4.8 V VOL 输出电压逻辑低电平 IOL = 4mA; 0.2 0.4 V VIT+(IN) 正输入阈值 -100 -20 mV VIT-(IN) 负输入阈值 -200 -130 mV VI(HYS) 输入阈值迟滞 30 mV II 总线输入电流 VA or VB = 12 V, 其它输入引脚接 0.04 0.1 mA VA or VB = 12 V, 关闭电源,其它输入引脚接 0.06 0.13 VA or VB = –7 V, 其它输入引脚接 –0.1 –0.04 VA or VB = –7 V,关闭电源,其它输入引脚接 –0.1 –0.03 IIH 输入高电平漏电流 RE VIH = 2 V –4 4 µA IIL 输入低电平漏电流 RE VIL = 0.8 V –4 4 µA RID 差分输入电阻 A,B 96 KΩ CD 差分输入电容 输入 f = 1.5 MHz, Vpp=1V 正弦信号 通过 A 和 B 测量 CD 7 pF CI 输入到地电容 VI = 0.4 × sin (2πft), f = 1MHz 2 pF

7.8. 供电电流
除非有额外说明，本表格数据均为建议工作条件下的测试结果。

参数	测试条件		最小值	典型值	最大值	单位
ICCA   A 边供电电流	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 边供电电流	RE=0 or 1, DE =0, 无负载				6.8	mA

时序特性
驱动时序特性
除非有额外说明，本表格数据均为建议工作条件下的测试结果。

参数	测试说明	最小值	典型值	最大值	单位
tPLH, tPHL 传播延迟	图 10-2 图 10-3 图 10-7 Rdiff=54Ω， CL1=CL2=50pF		16	48	ns
PWD 脉冲宽度失真 |tPLH - tPHL|			3	12.5	ns
tr 输出上升时间			12	25	ns
tf 输出下降时间			12	25	ns
tPZH/ tPZL 驱动关闭使能传播延迟			28	90	ns
tPHZ/ tPLZ 驱动开启使能传播延迟			3	5	µs

7.9.2. 接收时序特性
除非有额外说明，本表格数据均为建议工作条件下的测试结果。

参数	测试说明	最小值	典型值	最大值	单位
tPLH, tPHL 传播延迟	图 10-4 图 10-5 图 10-6 Rdiff=54Ω， CL1=CL2=50pF		80	165	ns
PWD 脉冲宽度失真 |tPLH - tPHL|			15	30	ns
tr 输出上升时间			2.5	4	ns
tf 输出下降时间			2.5	4	ns
tPLH 接收关闭使能传播延迟，输出低电平至高电平时间				50	µs
tPHL 接收使能传播延迟时间，输出高电平至低电平时间			4	5	µs

8. 输入等效电路

图 8-1 输入等效电路

功能描述
简述
VCS108X 是用于 RS-485 通信的全双工收发器， 通信的半双工收发器， 包含一个驱动器和接收器。具有失效安全， 过流保护和过热保护功能。

9.2. 失效安全
接收器输入短路或开路，或挂接在终端匹配传输线上的所有驱动器均处于禁用状态时（idle），产品可确保接收器输出逻辑高电平。这是通过将接收器输入门限分别设置为-50mV 和-200mV 实现的。若差分接收器输入电压(A-B)≥-50mV，RO 为逻辑高电平；若电压(A-B)≤-200mV，RO 为逻辑低电平。当挂接在终端匹配总线上的所有发送器都禁用时，接收器差分输入电压将通过终端电阻拉至 0V。依据接收器门限，可实现具有 50 mV 最小噪声容限的逻辑高电平。-50 mV 至-200 mV 门限电压是符合±200 mV 的 EIA/TIA-485 标准的。

9.3. 总线上挂接 256 个收发器

标准 RS485 接收器的输入阻抗为 12 kΩ(1 个单位负载)，标准驱动器可最多驱动 32 个单位负载。收发器的接收器具有 1/8 单位负载输入阻抗(96 kΩ)，允许最多 256 个收发器并行挂接在同一通信总线上。这些器件可任意组合，或者与其它 RS485 收发器进行组合，只要总负载不超过 32 个单位负载，都可以挂接在同一总线上。

9.4. 驱动器输出保护
通过两种机制避免故障或总线冲突引起输出电流过大和功耗过高。第一，过流保护，在整个共模电压范围内提供快速短路保护。第二，热关断电路，当管芯温度超过过温阈值时(160℃典型值)，强制驱动器输出进入低电平。

10. 产品测试电路

图 10-1 驱动电压测试电路

备注:
1. 图中的 50Ω 电阻是用来匹配。在实际应用中不需要；
2. CL 包含夹具和仪器寄生电容。

图 10-2 驱动传输延时测试电路

图 10-3 驱动传输延时

备注:

1. 图中的 50Ω 电阻是用来匹配。在实际应用中不需要；
2. CL 包含夹具和仪器寄生电容。

图 10-4 接收传输延时测试电路

图 10-5 接收传输延时间

图 10-6 接收开启和关闭时间

备注:
1. 图中的 50Ω 电阻是用来匹配。在实际应用中不需要。
2. CL 包含夹具和仪器寄生电容。

图 10-7 驱动开启和关闭时间

图 10-8 全双工（左）和半双工（右） CMTI 共模瞬变抗扰度测试电路

11. 功能模式

表 11-1 为驱动功能真值表， 表 11-2 为接收功能真值表

表 11-1 驱动功能真值表

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

备注：

1. 驱动状态时RE引脚接高电平；

2. PU = 上电; PD = 断电; X = 无关; H =高电平; L =低电平; 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

备注：

1. 接收状态时 DE 引脚接低电平；

2. PU = 上电; PD = 断电; X = 无关; H =高电平; L =低电平; Hi-Z =高阻抗。 ?=不定态；

3. (RE) 引脚内部具有弱下拉， (RE) 引脚在 OPEN 状态与 L 状态时 RO 引脚输出现象相同。