USB转485转换器实物

USB转485转换器外观

USB转485转换器内部

USB转485转换器电路板元件面TOP

USB转485转换器电路板焊接面BOT

工作原理

SOP14芯片为USB-TTL转换器，虽然没有型号，应为南京沁恒的CH340C，无外部晶振。
SOP8为MAX485，应为国产最便宜的RS485芯片。
SOT23为三极管，为485的自动流向控制。
自动收发电路原理图可点下行跳转。
一个PNP三极管控制TTL转RS485自动流向控制接口电路
焊接面或BOT层，有3个TVS，AB之间，AB对地之间各有一个，可抗一定幅度的脉冲干扰和485热插拔或热接线带来的尖峰电压脉冲。
下面是2个主要芯片的简单介绍，详情请参考规格书。

MAX485概述

MAX485E 是+5.0V 供电、具有± 16kV ESD 保护的 RS-485/RS-422 收发器。具有热插拔功能，在上电或热插入时可以消除总线上的故障瞬变信号。
MAX485E 驱动器的摆率不受限制，可实现高达2.5Mbps 的传输速率。
MAX485E 用于半双工通信；所有器件的接收器具有 1/8 单位负载输入阻抗，总线上可以挂 接多达 256 个收发器。
MAX485E 采用 8 脚 DIP、8 脚 SOP 和 8 脚 MSOP 封装，这些器件可以提供商用级或工业级温度范围。

特性

低功耗关断模式
DE 与RE 采用热插拔输入结构
+5.0V 工作电压 总线上允许挂接多达 256 个收发器
I/O 口采用增强型 ESD 保护(± 16kV IEC 61000-4-2 模型)

应用

RS-422/RS-485 通讯
数字电表水表 工业控制，工业
嵌入电脑和外设 安防监控系统
路由器和交换机 仪器仪表

MAX485引脚及内部框图

MAX485引脚定义

MAX485最小应用电路

2个重要特点，一是485应手拉手连接，二是终端电阻120欧姆，根据需要连接，只在485网络的首尾连接，如工作正常，也可不接

详细说明

MAX485E 系列高速 RS-485/RS-422 收发器包括一路驱动器和一路接收器。
MAX485E 具有热插拔功能，支持热插入而不会产生数据传输错误 (参考热插拔功能部分)。
MA X485E 的驱动器摆率不受限制，能够实现最大 2.5Mbps 的传输速率；
所有器件均采用 +5.0V 单电源供电。
驱动器具有输出短路限流功能。
热关断电路保护驱动器不会出现功耗过大。
进入热关断保护后， 驱动器输出被置于高 阻态。

热插拔功能

把电路板插入带电或正在工作的背板时（热插拔输入），数据总线的差分干扰可能导致数据错误。
电路板插入背板时，数据通信处理器启动一次上电过程。
在此过程中，处理器的逻辑输出驱动器为高阻态，不能将这些器件的 DE 和RE输入 驱动至规定的逻辑电平。
处理器的逻辑驱动器在高阻态时可能会高达 ±10µA 的漏电流，这会引起收发器的标准 CMOS 使能输入漂移到不正确的逻辑电平。
此外，电路板寄生电容 还会将 VCC 或者 GND 耦合至使能输入端。
如果不具备热插拔能力，以上因素会错误地使能收发器的驱动器或接收器。
MAX485E 的热插拔功能保证在 VCC 上升时，内部电路保持 DE为低电平，RE为高电平。
在完成初始上电过程后，下拉电路将不再起作用，并复位热插拔输入端。

应用信息

总线上挂接 256 个收发器,标准 RS-485 接收器的输入阻抗为 12kΩ(1 个单位负载)，标准驱动器可最多驱动 32个单位负载。MAX485E 系列收发器的接收器具有 1/8 单位负载输入阻抗(96kΩ )，允许最多 256 个收发器并行挂接在同一通信总线上。这些器件可任意组合，或与其它 RS-485 收发器进行组合，只要总负载不超过 32个单位负载，都可以挂接在同一总线上。

低功耗关断模式

RE接高电平且 DE 接低电平时，启动低功耗关断模式。关断模式下，器件仅吸收典型值为 0.05µA 的电源电流。
如果RE为高电平且 DE 为低电平的持续时间小于 50ns，可以确保器件不会进入关断模式。
如果输入端维持这种状态 700ns 以上， 则可确保这些器件进入关断模式。
使能时间 tZH 与 tZL(见开关部分)假定器件并未处于低功耗关断状态。
使能时间 tZH(SHDN)与 tZL(SHDN)假定器件处于关断状态。
从低功耗关断模式到驱动器和接收器转变为有效状态所需要的时间(tZH(SHDN)、tZL(SHDN))，要比从禁用模式下转 变为有效状态所需要的时间(tZH、tZL)长。
驱动器输出保护通过两种机制避免故障或总线冲突引起输出电流过大和功耗过高。
第一，输出级折返式限流，在整个共模电压范围(参考典型工作特性)内提供快速短路保护。
第二，热关断电路， 当管芯温度超过 +165°C (典型值)时，强制驱动器输出进入高阻状态。

典型应用

MAX485E 收发器设计用于多点总线传输 线上的双向数据通信。
为减小反射，应当在传输线两端以其特性阻抗进行终端匹配，主干线以外的分支连线长度应尽可能短。

CH340概述

CH340 是一个 USB 总线的转接芯片，实现 USB 转串口或者 USB 转打印口。
在串口方式下，CH340 提供常用的 MODEM 联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的
串口设备直接升级到 USB 总线。有关 USB 转打印口的说明请参考手册（二）CH340DS2。
特点
全速 USB 设备接口，兼容 USB V2.0。
仿真标准串口，用于升级原串口外围设备，或者通过 USB 增加额外串口。
计算机端 Windows 操作系统下的串口应用程序完全兼容，无需修改。
硬件全双工串口，内置收发缓冲区，支持通讯波特率 50bps～2Mbps。
支持常用的 MODEM 联络信号 RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS。
通过外加电平转换器件，提供 RS232、RS485、RS422 等接口。
CH340R 芯片支持 IrDA 规范 SIR 红外线通讯，支持波特率 2400bps 到 115200bps。
内置固件，软件兼容 CH341，可以直接使用 CH341 的 VCP 驱动程序。
支持 5V 电源电压和 3.3V 电源电压。
CH340C/N/K/E/X/B 内置时钟，无需外部晶振，CH340B 还内置 EEPROM 用于配置序列号等。
提供 SOP-16、SOP-8 和 SSOP-20 以及 ESSOP-10、MSOP-10 无铅封装，兼容 RoHS。

CH340G,CH340C典型电路

CH340不接12M晶振即可。

CH340工作温度

需要注意的是，批号4以前的CH340，不用外接晶振的USB转换芯片，工作温度范围较窄，为-20~70摄氏度。

CH340C、CH340N、CH340K、CH340E、CH340X 和 CH340B 内置时钟，无需外部晶振。
CH340B 内置 EEPROM 用于配置序列号，以及部分功能可定制等。如需小体积建议用 CH343P。
CH340K 内置三只二极管用于防止独立供电时 MCU 通过 I/O 引脚对 CH340 电流倒灌。
CH340K 的底板是 0#引脚 GND，是可选连接；3#引脚 GND 是必要连接。
CH340X 基于 CH340E 改进，增加了 3.3V 供电时的 IO 耐受 5V 特性。
CH340X 的 6#引脚如果外加电阻可以将 6#引脚从 TNOW 切换为 DTR#，两种配置详见 5.3 节。
CH340C 如果批号 4 开头且末 3 位大于 B40，则可为 8#引脚加 4.7KΩ 下拉电阻将其改为 DTR#。
CH340R 提供反极性 TXD 和 MODEM 信号，已停产。
CH340 的 USB 收发器按 USB2.0 全内置设计，UD+和 UD-引脚建议不要额外串接电阻。

时钟、复位、电源、连接

CH340G/CH340T/CH340R 芯片正常工作时需要外部向 XI 引脚提供 12MHz 的时钟信号。一般情况下，时钟信号由 CH340 内置的反相器通过晶体稳频振荡产生。外围电路只需要在 XI 和 XO 引脚之间连接一个 12MHz 的晶体，并且分别为 XI 和 XO 引脚对地连接振荡电容。
CH340C/N/K/E/X/B 芯片都已内置时钟发生器，无需外部晶体及电容。
CH340 芯片内置了电源上电复位电路。CH340B 芯片还提供了低电平有效的外部复位输入引脚。
CH340 芯片支持 5V 电源电压或者 3.3V 电源电压。当使用 5V 工作电压时，CH340 芯片的 VCC 引脚输入外部 5V 电源，并且 V3 引脚应该外接容量为 0.1uF 的电源退耦电容。当使用 3.3V 工作电压时，CH340 芯片的 V3 引脚应该与 VCC 引脚相连接，同时输入外部的 3.3V 电源，并且与 CH340 芯片相连接的其它电路的工作电压不能超过 3.3V。
CH340X 和批号 4 开头的 CH340C/N 的 IO 支持 5V 耐压，防向内电流倒灌。
CH340K 不仅防向内电流倒灌，并且降低了对外驱动能力，可减少 CH340 向外的电流倒灌。
CH340 芯片自动支持 USB 设备挂起以节约功耗，NOS#引脚为低电平时将禁止 USB 设备挂起。
CH340G/C/T/K 芯片的 DTR#引脚在 USB 配置完成之前作为配置输入引脚，可以外接 4.7KΩ的下拉电阻在 USB 枚举期间产生默认的低电平，通过配置描述符向 USB 总线申请更大的电源电流。
CH340 芯片内置了 USB 上拉电阻，UD+和 UD-引脚应该直接连接到 USB 总线上。
异步串口方式下 CH340 芯片的引脚包括：数据传输引脚、MODEM 联络信号引脚、辅助引脚。
数据传输引脚包括：TXD 引脚和 RXD 引脚。串口输入空闲时，RXD 应为高电平。对于 CH340G/C/T/R芯片，如果 R232 引脚为高电平启用辅助 RS232 功能，那么 RXD 引脚内部自动插入一个反相器，默认为低电平。串口输出空闲时，CH340G/C/N/E/X/B/T 芯片的 TXD 为高电平，CH340K 芯片的 TXD 为微弱的高电平，CH340R 芯片的 TXD 为低电平。
MODEM 联络信号引脚包括：CTS#引脚、DSR#引脚、RI#引脚、DCD#引脚、DTR#引脚、RTS#引脚，CH340C 还提供了 OUT#引脚。所有这些 MODEM 联络信号都是由计算机应用程序控制并定义其用途。
辅助引脚包括：IR#引脚、R232 引脚、CKO 引脚、ACT#引脚、TNOW 引脚。IR#引脚为低电平将启用红外线串口模式。R232 引脚用于控制辅助 RS232 功能，R232 为高电平时 RXD 引脚输入自动反相。
ACT#引脚为 USB 设备配置完成状态输出（例如 USB 红外适配器就绪）。TNOW 引脚以高电平指示 CH340正在从串口发送数据，发送完成后为低电平，在 RS485 等半双工串口方式下，TNOW 可以用于指示串口收发切换状态。IR#和 R232 引脚只在上电复位后检查一次。

CH340B 的配置信息

CH340B 芯片还提供了 EEPROM 配置数据区域，具体参考规格书

DTR 与多模式 MCU 下载

对于 CH340X，6#引脚默认为 TNOW，上电或复位期间有弱上拉，正常工作期间输出 TNOW 用于半双工收发切换。通过为 6#引脚外加电阻，可以将 TNOW 切换为 DTR#，两种选项如下：
①、如果为 6#引脚外接 4.7KΩ 下拉电阻到 GND，那么将进入开源 DTR 增强模式，6#引脚自动切换为开源驱动的 DTR#用于连接 MCU 的 BOOT 模式引脚，默认 DTR#为不输出，被外部电阻保持为低电平，但可以由应用程序设置 DTR#引脚输出高电平或不输出，用于 DTR#默认低电平的多模式 MCU 下载。
②、如果在 6#引脚与 5#引脚之间接 4.7KΩ 电阻，那么将进入推挽 DTR 增强模式，6#引脚自动切换为推挽驱动的 DTR#用于连接 MCU 的控制引脚，可以由应用程序设置 DTR#引脚输出高电平或低电平，用于 DTR#默认高电平的多模式 MCU 下载。
对于批号 4 开头且末 3 位大于 B40 的 CH340C，8#引脚默认为 OUT#，上电或复位期间有弱上拉，正常工作期间为 MODEM 的 OUT#输出。如果为 8#引脚外接 4.7KΩ 下拉电阻，那么将进入开源 DTR 增强模式，8#引脚自动切换为开源驱动的第二 DTR#用于连接 MCU 的 BOOT 模式，默认第二 DTR#为不输出，被外部电阻保持为低电平，但可以由应用程序设置此 DTR#引脚输出高电平或不输出，用于 DTR#默认低电平的多模式 MCU 下载。另外，13#引脚原 DTR#用于 DTR#默认高电平的多模式 MCU 下载。

串口特性

CH340 内置了独立的收发缓冲区，支持单工、半双工或者全双工异步串行通讯。串行数据包括1个低电平起始位、5、6、7 或 8 个数据位、1 个或 2 个高电平停止位，支持奇校验/偶校验/标志校验/空白校验。CH340 支持常用通讯波特率：9600、14400、19200、28800、33600、38400、56000、57600、76800、115200、
128000、153600、230400、460800、921600、1500000、2000000 等。
对于单向 1Mbps 及以上、或双向 500Kbps 及以上的应用，建议改用 CH343 启用硬件自动流控。
CH340 串口接收信号的允许波特率误差约 2％，CH340G/CH340T/CH340R 串口发送信号的波特率误差小于 0.3％，CH340C/340N/340K/340E/340X/340B 串口发送信号的波特率误差小于 1.2％。
在计算机端的 Windows 操作系统下，CH340 的驱动程序能够仿真标准串口，所以绝大部分原串口应用程序完全兼容，通常不需要作任何修改。
CH340 可以用于升级原串口外围设备，或者通过 USB 总线为计算机增加额外串口。通过外加电平转换器件，可以进一步提供 RS232、RS485、RS422 等接口。
CH340R 只需外加红外线收发器，就可以通过 USB 总线为计算机增加 SIR 红外适配器，实现计算机与符合 IrDA 规范的外部设备之间的红外线通讯。