以往的 RS-485 收发器多采用双极工艺,因为器件的共模范围必须超出电源轨,且必须具备抗 ESD 损伤和闩锁(latchup)能力。
然而,双极器件功耗巨大,在众多对功耗敏感的应用中已无法接受。
LTC485 是首款在保持 ESD 与闩锁免疫力的同时,实现超低功耗的 CMOS RS-485/RS-422 收发器。
LTC485 采用专有的驱动器输出级结构,可在共模电压超出电源轨的情况下工作,几乎完全消除闩锁风险,并提供出色的 ESD 保护。

图 9 展示了 LTC485 的输出级,图 10 为传统 CMOS 输出级。
在传统 CMOS 输出级(图 10)进入高阻态时,P 管 P1 与 N 管 N1 均关闭。
若此时输出被拉到高于 V<sub> 或低于地,寄生二极管 D1(P+/N-well)或 D2(N+/P-sub)将导通,把输出钳位到电源轨。
于是输出级不再处于高阻态,无法满足 RS-485 的共模范围要求;同时二极管的大电流会触发CMOS 闩锁,可能烧毁芯片。
LTC485 的输出级(图 9)通过增加两只肖特基二极管 SD3、SD4 解决上述问题。
这两只肖特基管采用对标准 N-well CMOS 工艺的专有改进制造。
正常工作时,肖特基管正向偏置,压降极小;
当输出处于高阻态且被拉到高于 V<sub> 或低于地时,寄生二极管 D1/D2 虽仍导通,但 SD3/SD4 反偏,阻断电流注入 N-well 或衬底,从而维持高阻态,即使输出电压超出电源轨。
由于没有少数载流子注入 N-well 或衬底,上电/下电过程中几乎不会发生闩锁。
LTC485 输出级的高阻态可一直保持,直到 N 管或 P 管分别被正向或反向击穿。
输出会被钳位在 V<sub> 或地,钳位电压为“齐纳电压 + 肖特基压降”,但该电压远高于 RS-485 工作范围。
此钳位机制可为 MOS 栅极提供超过 2000 V 的 ESD 保护。
由于注入 N-well 或衬底的 ESD 电流为多数载流子,通过精心布局即可彻底防止闩锁。
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