Le vé­né­rable émet­teur-ré­cep­teur RS-485 se bo­ni­fie en­core

Pour la trans­mis­sion de don­nées sur de longues dis­tances ou dans des en­vi­ron­ne­ments élec­triques brui­tés, l’émet­teur-ré­cep­teur RS-485 reste sou­vent un choix pré­fé­ren­tiel. Les pro­duits ré­cem­ment in­tro­duits par plu­sieurs so­cié­tés at­testent de sa bonne san­té.

Electronique S - - Sommaire - PHI­LIPPE CORVISIER

Le stan­dard RS-485 (TIA/ EIA-485), qui dé­fi­nit les ca­rac­té­ris­tiques élec­triques de la couche phy­sique (le pro­to­cole de com­mu­ni­ca­tion n’est quant à lui ni spé­ci­fié, ni re­com­man­dé) d’une in­ter­face sé­rie, jouit tou­jours d’une grande po­pu­la­ri­té. Une liai­son RS-485 per­met en ef­fet d’éta­blir des com­mu­ni­ca­tions sur de longues dis­tances (jus­qu’à 1200 mètres en­vi­ron) et/ou dans des en­vi­ron­ne­ments élec­triques brui­tés, no­tam­ment dans le monde in­dus­triel. Le dé­bit es­pé­ré, entre une cen­taine de ki­lo­bits par se­conde et quelques di­zaines de mé­ga­bits par se­conde, est tri­bu­taire de la lon­gueur du bus. La to­po­lo­gie du ré­seau peut être de type point à point ou mul­ti­point. En­fin, l’im­plan­ta­tion des modes se­mi-du­plex (half-du­plex) sur deux fils, avec un maxi­mum de 32 émet­teurs ( dri­vers) et 32 ré­cep­teurs connec­tés sur le bus, et du­plex in­té­gral (full­du­plex) sur quatre fils est pos­sible. Dans le cas de nom­breux trans­cei­vers, une mul­ti­pli­ca­tion par un fac­teur huit du nombre maxi­mal de noeuds est ob­te­nue en aug­men­tant l’im­pé­dance de charge. Plu­sieurs so­cié­tés ont ré­cem­ment in­tro­duit des cir­cuits as­su­rant les fonc­tions d’émi­sion et de ré­cep­tion, aux­quelles

s’ajoute par­fois la fonc­tion d’isolation gal­va­nique, se dis­tin­guant par une haute te­nue aux dé­charges élec­tro­sta­tiques et aux sur­ten­sions, une grande ro­bus­tesse vis-à-vis des aléas se pro­dui­sant sur un bus ou en­core un fac­teur de forme ré­duit.

Une pro­tec­tion ren­for­cée contre les DES

Ain­si, avec le LTC2862A, Li­near Tech­no­lo­gy (dont l’ac­qui­si­tion par Ana­log De­vices a été dé­fi­ni­ti­ve­ment en­té­ri­née en mars der­nier) a dé­voi­lé fin juin une ver­sion amé­lio­rée de son po­pu­laire trans­cei­ver RS-485/ RS-422 LTC2862. Le LTC2862A évite l’usage de composants de pro­tec­tion ex­ternes pour se pré­mu­nir des risques de câbles croisés, des sur­ten­sions, des dé­fauts de masse… À l’ins­tar de son aî­né, il fonc­tionne en

mode se­mi-du­plex, à par­tir d’une ten­sion d’ali­men­ta­tion com­prise entre 3 V et 5,5 V. Il offre éga­le­ment une pro­tec­tion contre les sur­ten­sions à hau­teur de ± 60V sur les voies de trans­mis­sion des don­nées. Ce­pen­dant, la pro­tec­tion contre les dé­charges élec­tro­sta­tiques (DES) a été ren­for­cée et l’im­mu­ni­té au bruit ac­crue. Ain­si, le LTC2862A sup­porte des DES (mo­dèle corps hu­main) de ± 40 kV ( ± 15 kV pour le LTC2862) au ni­veau des broches d’émis­sion/ré­cep­tion de l’in­ter­face, et de ± 15 kV (± 8 kV pour le LTC2862) pour ce qui est des autres broches. En termes d’im­mu­ni­té aux dé­charges élec­tro­sta­tiques et aux tran­si­toires élec­triques ra­pides en salves, un tel cir­cuit a su­bi avec suc­cès les tests CEM de ni­veau 4, réa­li­sés dans le cadre des normes IEC 610004-2 et 61000-4-4. Le LTC2862A convient à une large pa­lette d’ap­pli­ca­tions né­ces­si­tant une ex­cel­lente pro­tec­tion et une grande fia­bi­li­té, dans les do­maines du contrôle in­dus­triel, des ré­seaux d’instrumentation, des dis­po­si­tifs élec­tro­niques au­to­mo­biles em­bar­qués… Il est pro­po­sé dans des boî­tiers SO-8 et DFN-8 (3x3mm), dans les gammes de tem­pé­ra­tures com­mer­ciale (0 °C à + 70 °C), in­dus­trielle (- 40 °C à + 85 °C), au­to­mo­bile (- 40 °C à + 125 °C) et mi­li­taire (- 55°C à + 125°C). Il est dé­cli­né en deux ver­sions: la pre­mière ( LTC2862A- 1) sou­tient un dé­bit de don­nées de 20Mbit/s, la se­conde (LTC2862A-2) est li­mi­tée à 250 kbit/s. Ce qui, dans ce der­nier cas, ré­pond à la de­mande des sys­tèmes pour les­quels de faibles ni­veaux d’in­ter­fé­rences élec­tro­ma­gné­tiques sont exi­gés. Un autre pro­duit in­té­res­sant, in­tro­duit fin 2016 par la so­cié­té, est cer­tai­ne­ment le LTM2885. Ce der­nier prend la forme d’un « μMo­dule » d’émis­sion-ré­cep­tion RS-485 iso­lé gal­va­ni­que­ment, re­grou­pant cir­cuits intégrés et composants pas­sifs dans un boî­tier BGA de 22x9x5,16mm. Le pro­duit est conçu pour as­su­rer une pro­tec­tion contre les dif­fé­ren­tiels de po­ten­tiel de forte am­pli­tude entre masses. Il pro­cure un iso­le­ment ren­for­cé de 6 500 Veff. entre l’in­ter­face de ni­veau lo­gique et les broches de bus du trans­cei­ver. Les lon­gueurs des lignes de fuite et les dis­tances d’iso­le­ment dans l’air (« cree­page » et « clea­rance », se­lon les termes consa­crés) sont ici su­pé­rieures à 14mm. La pro­tec­tion contre les DES est de ± 15kV au ni­veau de l’in­ter­face, alors que l’im­mu­ni­té vis-à-vis des tran­si­toires de mode com­mun est de 50kV/μs. Le LTM2885 fonc­tionne en du­plex in­té­gral ou en se­mi­du­plex jus­qu’à 20 Mbit/s ou 250 kbit/s. Un conver­tis­seur DC-DC in­té­gré four­nit une ali­men­ta­tion de 5V/200mA iso­lée au se­con­daire. No­tons que la sé­lec­tion par voie lo­gi­cielle d’une ré­sis­tance de ter­mi­nai­son in­terne de 120 Ω per­met une adap­ta­tion cor­recte des câbles. Le mo­dule est spé­ci­fié dans les gammes de tem­pé­ra­tures 0 °C à + 70 °C, - 40 °C à + 85°C et - 40°C à + 105°C. De son cô­té, Ana­log de­vices a an­non­cé en mai der­nier la dis­po­ni­bi­li­té de deux émet­teurs­ré­cep­teurs RS-485 à 50Mbit/s pour les en­vi­ron­ne­ments dif­fi­ciles. Les ap­pli­ca­tions mi­li­taires et avio­niques, l’au­to­ma­ti­sa­tion in­dus­trielle et le contrôle mo­teur sont no­tam­ment concer­nés. Ré­fé­ren­cés ADM3065E et ADM3066E, ces trans­cei­vers se­mi- du­plex ga­ran­tissent une pro­tec­tion contre les DES à hau­teur de ± 12 kV, que ce soit par dé­charge dans l’air ou au contact, au ni­veau des broches du bus. Et ce confor­mé­ment à la norme IEC 61000-4-2. La pro­tec­tion in­trin­sèque contre les en­trées flot­tantes, les cir­cuits ou­verts et les courts-cir­cuits est éga­le­ment de mise, afin de consti­tuer une so­lu­tion de grande ro­bus­tesse contre les aléas (un câ­blage in­cor­rect par exemple) ren­con­trés dans le monde réel. En­fin, un fonc­tion­ne­ment sans er­reur est ga­ran­ti lors­qu’une carte est in­sé­rée dans un fond de pa­nier alimenté. Les ADM3065E et ADM3066E sont sus­cep­tibles d’être intégrés dans les ré­seaux met­tant en oeuvre des pro­to­coles tels que Pro­fi­bus, BAC­net et Mod­bus. Ils fonc­tionnent à par­tir d’une ten­sion d’ali­men­ta­tion com­prise entre 3 V et 5,5 V. L’ADM3066E in­tègre en sus un trans­la­teur de ni­veaux lo­giques. Ce qui lui per­met de s’ac­co­ler di­rec­te­ment à un pro­ces­seur ou à un FPGA fonc­tion­nant sous 1,8V. Dif­fé­rentes op­tions de boî­tiers sont pro­po­sées: MSOP-8 (3 x 3 mm) et SOIC-8 pour l ’ ADM3065E, LFCSP- 1 0 (3 x 3 mm) et MSOP-10 pour l’ADM3066E. Les gammes de tem­pé­ra­tures sont - 40 °C à + 85°C et - 40°C à + 125°C.

Un trans­cei­ver RS-485 iso­lé pe­tit for­mat

Pour sa part, avec son ISL32704E, In­ter­sil (dé­sor­mais fi­liale de Re­ne­sas Elec­tro­nics) re­ven­dique la palme du plus pe­tit cir­cuit d’émis­sion-ré­cep­tion RS-485 iso­lé du mar­ché. Ce­lui- ci est en­cap­su­lé dans un boî­tier QSOP-16, dont les di­men­sions sont de 4x5mm seule­ment. Afin de ga­ran­tir une ten­sion d’iso­le­ment de 2,5 kVeff (se­lon UL1577), la so­cié­té a mis à pro­fit l’ef­fet de ma­gné­to­ré­sis­tance géante (Giant Ma­gne­to­re­sis­tance, GMR). Une bar­rière d’isolation vir­tuel­le­ment in­des­truc­tible (sa du­rée de vie

est don­née pour 44 000 ans !) est ici réa­li­sée à par­tir d’un ma­té­riau com­po­site, po­ly­mè­re­cé­ra­mique. Par rap­port aux ap­proches ca­pa­ci­tives ou in­duc­tives tra­di­tion­nelles, les pro­blèmes de sus­cep­ti­bi­li­té aux IEM se posent avec moins d’acui­té. Par ailleurs, pour trans­fé­rer les si­gnaux conti­nus et basse fré­quence de l’autre cô­té de la bar­rière, il n’est pas né­ces­saire de faire ap­pel à des sché­mas de co­dage ba­sés sur une por­teuse RF ou sur une mo­du­la­tion PWM. Le trans­cei­ver dif­fé­ren­tiel ISL32704E as­sure des trans­mis­sions de don­nées en mode se­mi-du­plex jus­qu’à 4Mbit/s. Il af­fiche une ten­sion de ser­vice de 600Veff (pour VDE 0884), une im­mu­ni­té de 50kV/μs en va­leur ty­pique (30 kV/μs en va­leur mi­ni­male) aux tran­si­toires de mode com­mun (CMTI, Com­mon-Mode Tran­sient Im­mu­ni­ty) et une pro­tec­tion de ± 15 kV contre les dé­charges élec­tro­sta­tiques, au ni­veau des broches A/B du bus. Cô­té non-iso­lé, le cir­cuit ac­cepte la connexion di­recte à un mi­cro­con­trô­leur alimenté sous 3V. Le cô­té iso­lé peut quant à lui être re­lié à un rail d’ali­men­ta­tion de 5V. Le cir­cuit fonc­tionne dans la gamme de tem­pé­ra­ture - 40°C à + 85°C. Outre le for­mat QSOP à faible em­preinte, une ver­sion en boî­tier SOIC-16 élar­gi est aus­si d’ac­tua­li­té, afin de res­pec­ter une dis­tance d’iso­le­ment de 8mm. En­fin, par­mi les pro­duits in­tro- duits l’an der­nier, nous ci­te­rons les trans­cei­vers XR3305x/15x d’Exar (une so­cié­té ac­quise en mars 2017 par MaxLi­near), af­fi­chant une pro­tec­tion de ± 60V sur le bus, ou en­core les MAX14853/55 et MAX14943/49 de Maxim In­te­gra­ted. En sus du trans­cei­ver RS-485 iso­lé (la bar­rière est de na­ture ca­pa­ci­tive) pro­pre­ment dit, ces quatre der­nières ré­fé­rences in­cor­porent un ré­gu­la­teur de ten­sion li­néaire (LDO) et un dri­ver en push-pull pour pi­lo­ter un trans­for­ma­teur d’ali­men­ta­tion ex­terne. Au­quel cas, tant les voies de don­nées que d’ali­men­ta­tion sont iso­lées. Les MAX14853/MAX14855 au­to­risent des trans­mis­sions en full-du­plex jus­qu’à 500kbit/s et 25Mbits/s, res­pec­ti­ve­ment. La ten­sion d’iso­le­ment est de 2,75kVeff et la pro­tec­tion contre les dé­charges élec­tro­sta­tiques de ± 35 kV (avec un mo­dèle corps hu­main). Le MAX14949 fonc­tionne quant à lui en se­mi­du­plex à 500kbits/s et offre une ten­sion d’iso­le­ment de 5kVeff et une pro­tec­tion de ± 30kV contre les DES. En­fin, le MAX14943 prend la forme d’un trans­cei­ver RS-485/Pro­fi­bus en se­mi-du­plex à 20Mbit/s. Sa ten­sion d’iso­le­ment est de 5kVeff et sa pro­tec­tion contre les DES de ± 35kV. Tous ces cir­cuits sont pro­po­sés dans un for­mat de boî­tier W-SOIC à 16 contacts de 11mm de cô­té. Des kits d’éva­lua­tion ( MAX148X2_ EV_ KI T et MAX149X2_EV_KIT) sont éga­le­ment dis­po­nibles.

≥ Le LTC2862A est une ver­sion plus ro­buste du LTC2862, un cir­cuit d’émis­sion­ré­cep­tion RS- 485 in­tro­duit il y a quelques an­nées par Li­near Tech­no­lo­gy.

≥ Pour ses trans­cei­vers RS- 485 MAX1494x et MAX1485x, Maxim met à dis­po­si­tion des cartes d’éva­lua­tion fonc­tion­nant à par­tir d’une ten­sion unique de 3,3 V et in­cluant une ali­men­ta­tion iso­lée.

≥ Fonc­tion­nant en mode se­mi- du­plex jus­qu’à 50 Mbit/ s, les ADM3065E et ADM3066E d’Ana­log De­vices sont conçus pour les en­vi­ron­ne­ments dif­fi­ciles.

≥ OEuvre d’In­ter­sil, le trans­cei­ver RS- 485 iso­lé ISL32704E est pro­po­sé dans un boî­tier QSOP à 16 broches dont les di­men­sions sont de 4x5mm seule­ment.

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