深入解析TSS721A：Meter - Bus標準的高效收發器

在電子設備通訊領域，Meter - Bus標準應用廣泛，德州儀器（TI）的TSS721A單芯片收發器就是為Meter - Bus標準（EN1434 - 3）應用量身打造的。下面，我們深入了解TSS721A的特性、功能及應用。

文件下載：tss721a.pdf

一、TSS721A的特性亮點

標準適配與功能集成

TSS721A作為從設備的Meter - Bus收發器，完全符合EN1434 - 3標準。它集成了諸多實用功能，如具有動態電平識別功能的接收器邏輯，可通過電阻調節恒定電流吸收，極性獨立設計，還具備電源故障檢測功能和模塊電源電壓切換功能。

電源與通訊能力

該收發器內置3.3V恒壓源，支持遠程供電。在半雙工模式下，UART協議的波特率最高可達9600。從設備的供電方式多樣，可通過Meter - Bus的輸出VDD供電，也可結合備用電池，或者僅由電池供電，且在數據傳輸時Meter - Bus才會激活。

二、功能詳細剖析

1. 引腳功能

TSS721A有多個引腳，每個引腳都有特定功能。例如，BUSL1和BUSL2用于連接Meter - Bus，VB是整流后的差分總線電壓，STC連接支持電容，RIDD用于電流調節輸入，PF是電源故障輸出等。詳細的引腳功能可參考文檔中的表格。

2. 數據傳輸

• 主到從傳輸：總線上的標記電平取決于主從設備的距離，為使接收器不受影響，使用SC引腳的動態參考電平進行電壓比較。SC引腳的電容$C{SC}$通過電流$I{SCcharge}$充電，以電流$I{SCdischarge}$放電，二者比例通常為$I{SCdischarge }=frac{I_{SCcharge }}{40}$ ，這確保了UART協議能獨立于數據內容運行。輸入電平檢測器TC3檢測主設備的電壓調制，切換輸出TXI和TX。
• 從到主傳輸：TSS721A采用電流調制方式從從設備向主設備傳輸信息，總線電壓保持恒定。電流源CS3調制總線電流，由RX或RXI控制，可通過外部電阻$R_{RIS}$編程。由于是半雙工配置，RX或RXI的電流調制會在TX和TXI輸出端產生回波，若出現數據沖突，TX和TXI輸出端會有相應信號。

3. 從設備供電

TSS721A內部有3.3V電壓調節器，輸出功率由STC引腳的存儲電容$C{STC}$提供。$C{STC}$由電流源CS1以恒定電流充電，充電電流由RIDD引腳的外部電阻定義。比較器TC1監控$C_{STC}$的電壓，當電壓達到$VVDDon$時，開關$S{VDD}$將穩定電壓$VVDD$連接到VDD引腳；當電壓低于$VVDD_off$時，VDD關閉。輸出VS用于從設備，在總線電壓故障時可切換到電池供電。

4. 電源故障功能

由于輸入有整流橋BR，TSS721A極性獨立。VB引腳到地的電壓為總線電壓減去整流橋的壓降，電壓比較器TC2監控總線電壓。當$V{VB}>V{STC}+0.6 V$時，輸出$PF = 1$；當$PF = 0$時，表示電源故障，可提醒微控制器立即保存數據。

三、電氣特性與參數

文檔給出了TSS721A在不同條件下的電氣特性參數，包括整流器、電流源的電壓降，總線電流、供電電流、各引腳電流以及各電壓值等。這些參數在設計電路時非常重要，工程師需根據實際應用場景合理選擇和調整。例如，在計算調整電阻$RIDD$時，可使用公式$R{RD}=25 frac{V{RDO }}{I{STC }}=25 frac{V{RDO }}{I{STC{-}}+I_{C 1}}$ 。

四、應用電路示例

支持電容應用

使用支持電容$C_{STC}>50 mu F$的基本應用電路，根據不同的電阻和電容值可實現單負載或雙負載。如$Rnco = 30k$、$CsTo<220uF$時為單負載；$Rnco = 13k$、$Celeq470uF$時為雙負載。

電池供電應用

還有從電池供電的基本應用電路，以及不同供電模式和光耦應用的基本電路。在設計時，需考慮晶體管T1（如BSS84）在低電池電壓下的$R_{DSon}$ 。

五、封裝與訂購信息

TSS721A有不同的封裝和訂購選項，如TSS721AD、TSS721ADR等。其中，TSS721ADR處于活躍生產狀態，采用SOIC (D)16封裝，每卷2500個，適用于-25°C到85°C的工作溫度范圍。

作為電子工程師，在使用TSS721A進行設計時，要充分考慮其特性、功能和電氣參數，結合實際應用需求選擇合適的電路和封裝。你在使用類似收發器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。