ZHCT526 July   2024 SN74HCS7266

 

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RS485 凭借可靠的差分传输,从站容易扩展等优点,而被广泛用于伺服变频、工控 PLC、光伏储能等各种工业场合。在工业现场 RS485 使用双绞线实现信号传输,在每个节点安装接线时,往往会有 A、B 线接反的情况出现。极性反接的情况下,主从机发送和接收的信息将是错误的,这将耗费时间和精力在现场排查接线。因此,如果能简单有效地实现 RS485 极性控制,则可以有效简化现场安装和排查工作,对提高生产效率有现实意义。

市面上能提供极性控制的产品典型有 MAX13089E,其使用 TXP 和 RXP 引脚高低电平来翻转驱动器和接收器相位,但是该 IC 几乎找不到 Pin-to-Pin 兼容方案,这将给供应带来不可靠性,在成本上也不是最优方案。

本质上针对 RS485 的极性控制,只需要利用逻辑器件配合 RS485 收发器即可实现。以下为方案框图:

其中同或门 SN74HCS7266 是TI 新推出的 HCS 系列逻辑器件,相较于传统HC系列器件,HCS 增加了施密特触发输入,能有效应对慢速和高噪声信号。SN74HCS7266 框图和真值表如下:

根据真值表可知,控制某一输入信号的高低电平,即可实现另一输入信号的同相或反相输出,该特性可以用于RS485 的极性控制。具体原理图如下:



使用 PSpice for TI 仿真结果如下:

TXD- 驱动器波形

RXD- 接收器波形

从上述波形可以看到,MCU 可以通过控制 POR 的高低电平来翻转 RS485 驱动器和接收器的极性,在实际应用中,通常有两种方法可以判断极性是否正确:

  1. 总线空闲时(总线连续多位不变),由于 Fail-safe 电阻的存在,A 被上拉到高电平,B 被下拉到低电平,此时 RXD 应为高电平。若总线空闲时检测到 RXD 为低电平,则翻转极性。
  2. 通信前主从机软件约定一段判断帧,统一由主机发出,若从机收到信息与约定不一致,则翻转极性。

综上,使用TI的同或门 SN74HCS7266 搭配常规 RS485 收发器如 THVD1500 即可实现低成本的极性控制,且容易找到兼容方案,从成本和兼容性角度考虑,该方案优于其他使用成本较高专用 IC 的方案。