深入解析TSS721A：Meter - Bus標(biāo)準(zhǔn)的高效收發(fā)器

在電子設(shè)備通訊領(lǐng)域，Meter - Bus標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用廣泛，德州儀器（TI）的TSS721A單芯片收發(fā)器就是為Meter - Bus標(biāo)準(zhǔn)（EN1434 - 3）應(yīng)用量身打造的。下面，我們深入了解TSS721A的特性、功能及應(yīng)用。

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一、TSS721A的特性亮點(diǎn)

標(biāo)準(zhǔn)適配與功能集成

TSS721A作為從設(shè)備的Meter - Bus收發(fā)器，完全符合EN1434 - 3標(biāo)準(zhǔn)。它集成了諸多實(shí)用功能，如具有動(dòng)態(tài)電平識(shí)別功能的接收器邏輯，可通過(guò)電阻調(diào)節(jié)恒定電流吸收，極性獨(dú)立設(shè)計(jì)，還具備電源故障檢測(cè)功能和模塊電源電壓切換功能。

電源與通訊能力

該收發(fā)器內(nèi)置3.3V恒壓源，支持遠(yuǎn)程供電。在半雙工模式下，UART協(xié)議的波特率最高可達(dá)9600。從設(shè)備的供電方式多樣，可通過(guò)Meter - Bus的輸出VDD供電，也可結(jié)合備用電池，或者僅由電池供電，且在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)Meter - Bus才會(huì)激活。

二、功能詳細(xì)剖析

1. 引腳功能

TSS721A有多個(gè)引腳，每個(gè)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(diào)節(jié)輸入，PF是電源故障輸出等。詳細(xì)的引腳功能可參考文檔中的表格。

2. 數(shù)據(jù)傳輸

• 主到從傳輸：總線上的標(biāo)記電平取決于主從設(shè)備的距離，為使接收器不受影響，使用SC引腳的動(dòng)態(tài)參考電平進(jìn)行電壓比較。SC引腳的電容$C{SC}$通過(guò)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(xié)議能獨(dú)立于數(shù)據(jù)內(nèi)容運(yùn)行。輸入電平檢測(cè)器TC3檢測(cè)主設(shè)備的電壓調(diào)制，切換輸出TXI和TX。
• 從到主傳輸：TSS721A采用電流調(diào)制方式從從設(shè)備向主設(shè)備傳輸信息，總線電壓保持恒定。電流源CS3調(diào)制總線電流，由RX或RXI控制，可通過(guò)外部電阻$R_{RIS}$編程。由于是半雙工配置，RX或RXI的電流調(diào)制會(huì)在TX和TXI輸出端產(chǎn)生回波，若出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，TX和TXI輸出端會(huì)有相應(yīng)信號(hào)。

3. 從設(shè)備供電

TSS721A內(nèi)部有3.3V電壓調(diào)節(jié)器，輸出功率由STC引腳的存儲(chǔ)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(jiān)控$C_{STC}$的電壓，當(dāng)電壓達(dá)到$VVDDon$時(shí)，開(kāi)關(guān)$S{VDD}$將穩(wěn)定電壓$VVDD$連接到VDD引腳；當(dāng)電壓低于$VVDD_off$時(shí)，VDD關(guān)閉。輸出VS用于從設(shè)備，在總線電壓故障時(shí)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(dú)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(jiān)控總線電壓。當(dāng)$V{VB}>V{STC}+0.6 V$時(shí)，輸出$PF = 1$；當(dāng)$PF = 0$時(shí)，表示電源故障，可提醒微控制器立即保存數(shù)據(jù)。

三、電氣特性與參數(shù)

文檔給出了TSS721A在不同條件下的電氣特性參數(shù)，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(shù)在設(shè)計(jì)電路時(shí)非常重要，工程師需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景合理選擇和調(diào)整。例如，在計(jì)算調(diào)整電阻$RIDD$時(shí)，可使用公式$R{RD}=25 frac{V{RDO }}{I{STC }}=25 frac{V{RDO }}{I{STC{-}}+I_{C 1}}$ 。

四、應(yīng)用電路示例

支持電容應(yīng)用

使用支持電容$C_{STC}>50 mu F$的基本應(yīng)用電路，根據(jù)不同的電阻和電容值可實(shí)現(xiàn)單負(fù)載或雙負(fù)載。如$Rnco = 30k$、$CsTo<220uF$時(shí)為單負(fù)載；$Rnco = 13k$、$Celeq470uF$時(shí)為雙負(fù)載。

電池供電應(yīng)用

還有從電池供電的基本應(yīng)用電路，以及不同供電模式和光耦應(yīng)用的基本電路。在設(shè)計(jì)時(shí)，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(gòu)信息

TSS721A有不同的封裝和訂購(gòu)選項(xiàng)，如TSS721AD、TSS721ADR等。其中，TSS721ADR處于活躍生產(chǎn)狀態(tài)，采用SOIC (D)16封裝，每卷2500個(gè)，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(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮其特性、功能和電氣參數(shù)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求選擇合適的電路和封裝。你在使用類似收發(fā)器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。