低功耗2.4V至5.5V供电的RS232收发器

上海英联电子科技有限公司 杨永华 徐宁

一、前言

传统的RS232收发器，功耗都比较大。英联电子推出了一款低功耗，单驱动器/单接收器的RS232接口电路产品--UM3221E。其在工艺上进行了改善，采用了低功耗的CMOS工艺。

UM3221E具有0.1µA关断监听模式，其供电范围为2.4V至5.5V。该款产品有效的降低待机功耗并延长便携式产品的电池使用寿命，适用于数据采集和数据记录设备，医疗、安防、测控等领域。 二、UM3221E主要参数

UM3221E为+2.4V至+5.5V供电的单路RS232收发器，具有低功耗、热插拔、高ESD保护等特性。图1为UM3221E的原理框图，电荷泵仅需要四个0.1µF的电容，即可保证器件在250kbps数据速率下维持RS-232输出电平。

图1 UM3221E框图

1、工作电压

UM3221E的工作电压很宽，供电电压范围为2.4V至5.5V。

在2.4V至2.7V电源电压下，UM3221E的发送输出幅度满足EIA/TIA-562要求的±3.7V电平。

在5V电源供电时，其输入逻辑与3.3V电平兼容;3.3V电源供电时，输入逻辑与2.5 V 、1.8V电平兼容。

2、静电能力

RXD、TXD引脚： ±15kV— JESD22-A114E 人体放电模型 ±15kV— IEC61000-4-2 空气放电模式 ±8kV — IEC61000-4-2 接触放电模式 其它引脚 ： ±2kV — JESD22-A114E 人体放电模型

增强型ESD保护功能，可使UM3221E在恶劣环境下正常工作，保证系统数据传输。 3、工作电流

表1 UM3221E工作电流

Symbol

Parameter Shutdown Supply Current VCC Supply Current Output Short-Circuit

Current

Test conditions /SHDN= GND /SHDN= VCC, No load Short to VCC , GND or other TXD pin

VCC = 5.0V VCC = 3.3V

Min Typ Max

0.1 0.3

1 1

Unit μA mA mA mA

ISHDN ICC

ISHORT

±30 ±60 ±40 ±60

UM3221E处于监听模式下（即/SHDN=0），发送器、电荷泵关闭，接收器处于工作状态时，其工作电流仅为0.1 μA。在正常模式下，无负载情况，其工作电流为0.3mA。该款产品可以有效的降低待机功耗并延长便携式产品的电池使用寿命。

图2 工作电流VS工作电压 图3 工作电流VS负载电容

4、逻辑控制功能

表2 真值表

/EN 0 0 1 1

5、电荷泵性能

/SHDN 0 1 0 1

发送器 关闭 有效 关闭 有效

TOUT 高阻 有效 高阻 有效

接收器 有效 有效 关闭 关闭

ROUT 有效 有效 高阻 高阻

电荷泵 关闭 有效 关闭 有效

UM3221E外围仅需4只0.1µF外接电容，即可产生±6.5V电压，以提供RS232电平。内置输出电压稳压电路，当输出电压大于7V，稳压电路启动，降低Pump振荡器频率，输出电压稳定在±6.5V。降低功耗并提高电路的稳定性。

图4 电荷泵输出电压VS工作电压

三、UM3221E主要特性

1、多重保护

UM3221E内置多重电路保护，有输出过流、过温、防止LATCH-UP、电源过压等，保证芯片在各种环境和突发情况下正常工作。 2、防止电流倒灌

当UM3221E掉电时，即VCC断电，此时若TXD、RXD有电压存在，芯片具有防止电流倒灌功能，不会在VCC上建立电压，避免芯片处于无法预知的工作状态，引起通信的异常和终端功能混乱，增加可靠性。 3、高接收端输入电压

UM3221E的接收输入端，最大可承受电压|VRXD|>30V。而 RS232 标准中规定该值为25V, 异常情况下，外部如有低阻抗高电压输入，仍能保证芯片正常工作。

4、热插拔功能

UM3221E具有独特的上电电路，增强型ESD结构，防LATCH-UP电路，保证芯片热插拔不被损坏，降低产品应用过程中返修率。