可自动关闭RS-232收发器MAX3221的应用

可自动关闭RS-232收发器MAX3221的应用 可自动关闭RS-232收发器MAX3221的应 用 第2O卷第4期 2007年8月 常州工学院 JournalofChangzhouInstituteofTechnology VO1.2ONo.4 Aug.2007 可自动关闭RS一232收发器MAX3221的应 张立臣李宝山 (常州工学院电子信息与电气工程学院,江苏常州213002) 用 摘要:文章介绍了Maxim公司最新研制的具有自动关闭特征,微电流供电的RS一232收发 器,较全面地阐述了该器件的特性,参数,内部电路的特点及其应用,给出了RS一232收发器的 应用电路. 关键词:自动关闭;节能;收发器 中图分类号:TP331文献标识码:A文章编号:167l一0436(2007)04—0027—04 MAX3221是Maxim公司最新研制的具有自 动关闭特征并实现1A维持工作电流的Rs一 .当MAX3221输入端没有接收有效 232收发器 信号电平时,片上电源和驱动器自动关闭.以达 到节能的目的.只有当有效电平送至任意一个 RS一232接收器输入端,系统才会再次开启. MAX3221收发器是3V供电,支持EIA/TIA 一 232和V.28/V.24通信协议,适于连接笔记本 电脑设备.该芯片由一个高效,双电荷泵的电源 供电,实现单路+3,+5.5V电源的RS一232性 能.可靠的120kbps数据率可以满足与个人电 脑通信的大众软件的要求. MAX3221在3.3V工作时只需外接0.1 F电容,而且输入电压范围在+3,+5.5V之 间均可工作.可应用于RS一232串行接口的单 路3.3V系统,3.3V和5.0V混合系统,单路 5.0V系统. MAX322l的接收器可在器件掉电时显示外 部设备(例如调制解调器),不需要前向偏置 UART中的保护二极管,因为电源可能已被完 全撤除. 收稿日期:2007—06—28 1特点 1)具有自动关闭实现lA维持电流; 2)外接0.1F/J,电容; 3)从+3一+5.5V确保RS一232操作; 4)电压低至2.7V仍满足EIA/TIA一562标 准; 5)确保120kbps数据传输率; 6)6V/s最小可靠转换率; 7)最小的单路供电RS一232收发器. 2极限参数 :一0.3,+6V 输入电压TlIN,FORCEOFF,FORCEON:一0.3 , +6V R1IN:?25V 输出电压T1OUT:?13.2V R1OUT:一0.3V,(+0.3V) T1OUT短路持续时间:连续 工作温度范围: MAX32一 -C一一:O.C,+70.C 常州工学院2007年 MAX32一 E一一 :一40.C一+85.C 储存温度范围:一65.c一+150.C 引线温度(焊接10s):+300.C 3引脚功能及封装 AX3221是单驱动器/单接收器16管脚 SSOP封装(如图1),为方便使用,下面将各引脚 功能列出,如l^ FORCEOFF GND TIOUT FORCEON TlJN INVALID R1OUT 图1引脚及封装形式 表1MAX3221的引脚功能介绍 4内部单元电路特点 4.1双电荷泵电压变换器 MAX3221的内部电源由一个可调双电荷泵 构成,不管输入电压是否超过+3.0一+5.5V 范围,它都能提供输出电压+5.5V(双倍电荷 泵)和一5.5V(反向电荷泵).电荷泵工作在不 连续方式:如果输出电压低于5.5V,电荷泵可以 工作;如果输出电压超过5.5V,电荷泵不工作. 每一个电荷泵需要快充电容(C1,c2)和储能电容 (C3,c4)来产生+和一电压. 4.2Rs一232驱动器 驱动器是把CMOS逻辑电平转换成5.0V EIA/TIA一232电平的反向电平译码器.由于和 机对机通信软件(如Laplink)的兼容性,它们能在 最差配置_3k1)电阻并联1000pF电容的负载 保证120kbps的数据传输率. 典型情况下,MAX3221能在235kbps数据 率下工作.当FORCEOFF管脚接地或者自动关闭 电路在所有的接收器输入端检测到无效电平,驱 动器就不能正常工作,强制输出高阻态. 4.3RS一232接收器 MAX3221的接收器把RS一232信号转换成 CMOS逻辑电平输出.所有的接收器都有一个反 向三态输出.FORCEOFF为低电平关闭或自动关 闭时,MAX3221的接收器有效(表2).EN高电 一,州 第4期张立臣,李宝山:可自动关闭RS一232收发器MAX3221的应用29 平会使接收器处于高阻态. 表2MAX3221FORCEOFF~I1使能控制真值表 4.4自动关闭 1A维持电流通过MAXIM最新的自动关 闭特性实现,这一特性工作在FORCEON是低电 平FORCEOFF是高电平时.当MAX3221检测到 所有接收器输入端持续3Os都没有有效信号电 的外围器件驱动器被关闭.当有效电平加至任一 RS一232接收器输入端系统再次打开.结果,系 统没有改变现有的基本输入/输出系统或操作系 统就节电了.当使用自动关闭时,设备开则 INVALID输出高电平,设备关则输出低电平.因平,片上电源和驱动器关闭,减小供电电流至为INVALID显示接收器输入端情况, 它可用在任 1.这发生在RS一232电缆没连接好或连接何模式. 表3自动关闭逻辑 表3概括了MAX3221的工作模式,FORCE— ON和FORCEOFF不考虑自动电路并且强迫驱动 器到它的正常工作状态或低耗待机状态.当两个 控制都不作用,芯片在这些状态间以接收器输入 电平为基准自动选择.图2描述了有效和无效 RS一232接收器电平. 其他带自动关闭的系统可能需要时间去激 I驱动器使能, — INVA—LID高电平 不确定状态 . 鱼垫塑,驱动器不工作,IA维持电 INVALID低电平 不确定状态 -驱动器不工作,INVALID高电平 图2有效电平状态 接收器 输入电 压/V 活.当外电路强制驱动器开100ms,给其他系统 足够时间去认识到MAX3221已被激活.如果其 他系统在这段时间输出有效的RS一232信号,两 个系统的RS一232端口仍可工作. 当接收器关闭时,设备电荷泵被关闭,+降到 ,一 降到地,并且驱动器输出不能工作(高阻). 从关闭推出需要时间典型值为100Ixs(图3). 1NVAL1D 输出,v O =_===二.一一一一一一一一一一—^———一 0::::::::二:............. ..........................? I I 图3关闭电平 73O37 佗 A,簿稚鲻 30常州工学院2007年 5电容选择 用作cl,c4的电容形式对于正常工作不是 太重要,电解或非电解电容均可使用. 电容器的选择和其等效串联电阻(尺酷)影响不 稳压电压反转器的输出电阻加,同时也影响输出纹 波电压.例如,不稳压电压反转器的输出电阻R0为: 月10[1/(..×IY)]+2尺sw一4REscFLY+ 尺swc0UT(1) 式(1)中为振荡器工作频率,cFL为泵电 容(C1,cz),Rw为开关的导通电阻(5V电压时 的典型值为0.8Q),尺酷FL为泵电容c的等效 串联电阻,尺酷.UT为输出电容C.UT(C3,c4)的等 效串联电阻. 由式(1)可知,在1,l0l~lnz工作频率范围, 其尺酷典型值为0.02Q,则式(1)中尺项仅占 0.02×5=0.1Q. c0UT的尺对输出纹波电压的影响为 怔?(1otrr/2scC0L广r)+2,0UT尺ESc0UT (2) 式(2)中为输出电流.由式(2)可知,输出 电容容量越大,尺酷越小,则输出纹波电压越小. 电荷泵为了在3.3V能工作需要外接0.1 电容.电源为其他值时,参考表4,不同工作 电压要求的电容值.不要使用比表4所列值更小 的电容.增大电容值(例如乘以系数2)会减小驱 动器输出的波动并可略微减少电源消耗.不改变 c1值也可以增大C2,C3,c4值.无论如何,不要 在不增大C2,C3,c4值时增大c1值,以保持一 定比例(c1和其他电容).大多数情况下,0.1 待机电容是足够的.在对电源噪声敏感的应 用中,用一个和电荷泵电容c1值相同的电容连 接与地.连接待机电容靠芯片尽可能近. 表4不同工作电压要求电容值 6应用电路 MAX3221特别适用于电池供电便携式设备, 如:类笔记本电脑;手持数据采集器,非电量巡回 检测设备;外围设备;打印机. MAX3221的可关断电源特性可使便携仪器 延长电池的使用时间,以便更长时间进行数据采 集,这里将该芯片应用在建筑接地等电位测量仪 器中,具体应用电路如图4所示.XD为RS一232 接口插座. 图4实际应用接口电路(下转第34页) 34常州工学院2007钲 DesignofNoiseBarriersforReducingRodeNoise GUOZheng—chun (SchoolofCivilEn~neering,ChangzhouInstituteofTechnology,Changzhou213002) Abstract:Basedonthepresentstudyanddevelopingsituationandthewoukingprincipleofnoi sebarri- ers,thisarticlepresentsthedesign,application,structureandbuildingmaterialofnoisebarrier s? Keywords:noisebarriers;reducingnoise 责任编辑:张秀兰 (上接第30页) [参考文献] [1]张鎏.英汉技术科学词典[M].北京:化学工业出版社,2001 [2]魏宝林.英汉计算机通信网络词汇[M].北京:科学出版社, 2oo1. TheApplicationofRS-232AutoshutdownTransceiverMAX3221 ZHANGLi..chenLIBao--shan (SchoolofElectronicInformation&ElectricEngineering,ChangzhouInstituteofTech nology,Changzhou213002) Abstract:BytheintraductionofthelatestkindofRS一 232Autoshutdowntransceiverdevelopedby Maxim,whichischaracterizedbymicro— currentsupply,thisarticlepresentsthewholedescriptionsaboutthe device'characteristics,absolutemaximumratingsandinnercircuits'featuresandapplication s.Theoperating circuitsarepresented,too. Keywords:autoshutdown;energyconservation;transceiver 责任编辑:陶岩平