RS485是一種常用的數據通信協議，廣泛應用于工業控制系統、樓宇自動化、安防系統等領域。

01什么是485隔離電路？

在某些應用中，為了防止電氣噪聲干擾或電氣沖擊，需要對RS485接口進行隔離。RS485電路可以分為非隔離型和隔離型。隔離型電路是在非隔離型電路的基礎上增加隔離性能，能夠使電路具有更強的抗干擾性和系統穩定性。

以下情況需要485隔離：

1.當RS485外部接口連接高電壓時，容易損壞后端電路，甚至在使用端產生觸電。

2.當RS485的通信節點距離太遠時，每個節點的參考地都接于本地的大地，當兩端大地之間存在較大的壓差時，地電勢會以共模電壓的方式疊加在信號線上，可能超出端口可承受的共模電壓范圍，影響正常通信，甚至會損壞后端電路。

3.當相距較遠的485通信節點之間的地平面利用線纜進行連接時，地線會與大地形成地環路，同時耦合外部共模噪聲，產生地環路電流，可能會導致整個電路系統失效。

02哪些方法可以實現485隔離？

想要做到485電路上的隔離需要采用隔離器件，如光耦隔離器、磁隔離器、隔離芯片等。光耦隔離器是最常用的隔離器件，且成本較低。光耦的速率要滿足波特率的要求，一般選擇高速光耦做485隔離。隔離芯片相對于光耦，PCB面積更小，但成本也更高。常使用的隔離芯片方案一般有專用數字隔離芯片、集成式485隔離芯片和帶電源的隔離芯片。

1.光耦隔離

光耦隔離通信速率較低，因此一般選擇高速光耦做485隔離。光耦隔離占用的PCB面積大，但成本較低。

光耦隔離方案參考電路圖

2.集成式485隔離芯片

集成式485隔離芯片，隔離芯片和485電平轉換芯片集成在一起，如TI的ISO1410、ADI的ADM2483、納芯微的NSi83085等。該方案占用PCB面積最小，通訊速率適中，價格適中，能滿足大部分應用。

集成式485隔離芯片方案參考電路圖

3.專用數字隔離芯片

專用的數字隔離芯片通信速率快，且相對于光耦，占用PCB面積更小，但成本相對較高。

專用數字隔離芯片方案參考電路圖

4.帶電源的隔離芯片

前三種隔離方案都是采用單獨的隔離電源模塊，而帶電源的隔離芯片集成隔離電源功能，在芯片中實現電源隔離和信號隔離。該芯片可對外提供3.3V或5V電源，輸出電流可達幾十到100mA，可以給通用的485電平轉換芯片供電。帶電源的隔離芯片與專用數字隔離芯片方案類似，只是不再需要單獨的隔離電源，占用PCB面積進一步減少，但成本較高。

具體實現步驟如下：

1.使用隔離器：首先，需要選擇一款適合的隔離器。常見的RS485隔離器有ADI的ADM2483、TI的ISO3082等。這些隔離器通常集成了RS485收發器和隔離電源，可以提供高達2500V的隔離電壓。

2.電源設計：隔離器需要兩個獨立的電源，一個用于隔離前的電路（如MCU），一個用于隔離后的電路（如RS485總線）。隔離電源可以使用隔離型DC-DC轉換器來實現。

3.接口設計：RS485接口通常需要一個120歐姆的終端電阻，用于抑制信號反射。此外，還可以添加TVS二極管和磁珠，用于防止靜電放電和濾除高頻噪聲。

4.布線設計：為了減少電磁干擾，RS485的A、B線應該盡可能地走在一起，且盡量遠離高速或高電流的信號線。

5.軟件設計：在軟件中，需要正確設置RS485收發器的工作模式（如半雙工或全雙工），并根據需要設置數據速率、數據位、停止位和校驗位。

我們需要注意的是，具體的設計可能還需要根據實際的應用需求和環境條件進行調整。同時還需要注意隔離器件的選型和質量，確保隔離電路的穩定性和可靠性。

03485隔離電路的作用

提高通信的可靠性和穩定性：隔離電路可以防止電氣噪聲和電氣沖擊對系統造成干擾，從而提高系統的可靠性和穩定性。

保護設備安全：防止高電壓沖擊對設備造成損壞，從而保護設備的安全。

提高信號質量：隔離電路可以減少信號傳輸過程中的干擾，從而提高信號的質量。

擴展系統距離：RS485接口可以支持長距離的數據傳輸，而隔離電路可以進一步擴展這個距離。

提高系統靈活性：使得系統在設計和布局上更加靈活，可以根據需要將設備放置在不同的位置。且RS485隔離電路方案可以與各種設備和系統兼容，方便系統的集成和擴展。

避免地環路：防止地環路的產生，從而避免因地環路引起的電流過大而損壞設備。

從安全性的角度來說，RS485隔離電路方案可以提高系統的可靠性、安全性和靈活性，是工業控制系統、樓宇自動化、智能儀表和安防系統等領域的理想選擇。

審核編輯：湯梓紅