2024年2月28日发(作者：三星i9220还能用吗)

+3.0V到+5.5V RS-232收发器—SP3222E/3232E

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满足EIA/TIA-232-F标准，工作电压为+3.0V到+5.5V

满载最小数据速率：120Kbps

1uA的低功耗关断模式，接收器（SP3222E）有效

可与RS-232共同使用，电源低至+2.7V

增强型ESD规范：

±15kV人体放电模式

±15kV IEC1000-4-2气隙放电

±8kV IEC1000-4-2接触放电

描述

SP3222E/3232E系列是RS232收发器对便携式或手持式应用如笔记本或掌上型电脑的一种解决方案。SP3222E/3232E系列有一个高效的电荷泵，工作电压为3.3V时只需0.1µF电容就可进行操作。电荷泵允许SP3222E/3232E系列在+3.3V到+5.0V 内的某个电压下发送符合RS-232的信号。SP3222E/3232E系列是一个2驱动器/2接收器的器件，适用于便携式或手持式设备（如笔记本或掌上型电脑）。SP3222E/3232E器件的ESD保护使得驱动器和接收器的管脚可承受±15kV人体放电模式和IEC1000-4-2 气隙放电模式。SP3222E器件包含一种低功耗关断模式，该模式下器件的驱动器输出和电荷泵被禁止。关断状态下，电源电流低于1µA。

选型表

型号

SP3222

SP3222

工作电压+3.0V到+5.5V

+3.0V到+5.5V

2 2 4

否 否

16

RS-232

驱动器

RS-232

接收器

是

外部元件关闭 TTL三态 管脚号

18, 20 2 2 4

是

绝对最大额定值

下面列出的是器件正常工作的额定值，并未涉及器件在这些条件或超出这些条件下的功能操作。器件不能长时间工作在绝对最大额定值条件下，否则会影响其可靠性和对器件造成永久损害。

Vcc…………………………………………………………………………………………………-0.3V~+6.0V

V+(注释1)…………………………………………………………………………………………-0.3V~+7.0V

V-（注释1）………………………………………………………………………………………. +0.3V~-7.0V

V++|V-|(注释1)…………………………………………………..………………………………………….13V

ICC(DCVCC或GND电流)………………………….…………………………………………………±100mA

输入电压

TXIN,EN………………………………………….………………………………………….……..-0.3V~+6.0V

RXIN……………………………………………………………………………………………….……..±15V

输出电压

TXOUT………………………………………………………………………………………………….. ±15V

1

RXOUT……………………………………………………………………..………………-0.3V~(VCC+0.3V)

短路期间

TXOUT……………………………………………………………………………...………………………不变

存储器温度………………………………………………………………………………………-65℃~+150℃

每种封装的功耗

20-脚

SSOP

………………………………………………………………………………….………………………..750mW

（大于+70℃时以9.25mW/℃降低）

18-脚 PDIP

………………………………………………………………………….……………………………..1220mW

（大于+70℃时以15.2mW/℃降低）

18-脚 SOIC

…………………………………………………………………………….…………………………..1260mW

（大于+70℃时以15.7mW/℃降低）

20-脚 TSSOP

………………………………………………………………………………….………………………..890mW

（大于+70℃时以11.1mW/℃降低）

16-脚

SSOP

………………………………………………………………………………….………………………..775mW

（大于+70℃时以9.69mW/℃降低）

16-脚

PDIP

………………………………………………………………………………….………………………1150mW

（大于+70℃时以14.3mW/℃降低）

16-脚 宽SOIC

………………………………………………………………………………….………………………..900mW

（大于+70℃时以11.2mW/℃降低）

16-脚 TSSOP

………………………………………………………………………………….………………………..850mW

（大于+70℃时以10.5mW/℃降低）

20-脚 nSOIC

………………………………………………………………………………….……………………..1086mW

（大于+70℃时以13.57mW/℃降低）

注释1：V+和V-幅值最大可达7V，但他们的绝对差值不能超过13V。

参数规范

除非特别规定，以下规范适用于Vcc＝+3.0V~5.0V；TAMB=TMIN~TMAX。典型值的适用条件：VCC=+3.3V~5.0V和TAMB=25℃。

参数

DC特性

电源电流

关断电源电流

0.3 1.0 mA

空载，TAMB=25℃，VCC=3.3V

1.0 10 µA

SHDN=GND,

TAMB=+25℃,VCC=+3.3V

最小 典型 最大 单位 条件

2

续上表

参数 最小 典型 最大 单位 条件

逻辑输入和接收器输出

低输入逻辑阈值

高输入逻辑阈值

0.8 V

TXIN, EN,SHDN,注释2

2.0

2.4

输入漏电流

±0.01 ±1.0

V

VCC=3.3V, 注释2

µA

VCC=5.0V, 注释2

TXIN, EN, SHDN,

TAMB=+25℃

输出漏电流

低输出电压

高输出电压

驱动器输出

输出电压范围 ±5.0 ±5.4

V

各驱动器输出连接有3kΩ的接地负载，TAMB=+25℃

输出电阻

输出短路电流

300

Ω

±35

±70

±60

±100

mA

mA

µA

VCC=V+=V-=0V,TOUT=±2V

VOUT=0V

VOUT=±15V

VOUT=±12V,VCC=0V~5.5V,驱动器禁用

接收器输入

输入电压范围

输入低阈值

-15 +15 V

0.6

0.8

输入高阈值

1.2

1.5

V

1.8

输入滞后

输入电阻

时序特性

最高数据速率

120 235 kbps

RL=3KΩ,CL=1000pF,一个驱动器转换

驱动器传输延迟

1.0

µS TPHL,RL=3kΩ, CL=1000pF

1.0

接收器传输延迟

0.3

接收器输出使能时间

接收器输出禁能时间

驱动器电压跳变

接收器电压跳变

100 500 ns

|tPHL-tPLH|, TAMB=25℃

200 1000 ns |tPHL-tPLH|

200 ns

µS TPLH, RL=3kΩ, CL=1000pF

tPLH ,RxIN~RxOUT, CL=150pF

0.3

µS tPHL, RxIN~RxOUT, CL=150pF

200 ns

2.4

V

VCC=3.3V

VCC=5.0V

VCC=3.3V

VCC=5.0V

±0.05 ±10

µA

接收器禁用

0.4 V IOUT=1.6mA

VCC-0.6 VCC-0.1 V IOUT=-1.0mA

输出漏电流

±25

1.5

2.4

0.3 V

3 5 7

kΩ

3

续上表

参数

转换区中的电压变化速度

注释2：驱动器输入滞后典型值为250mV。

最小 典型 最大 单位 条件

30 V/µS

VCC=3.3V,RL=3KΩ,TAMB=25℃,测量范围-3.0V~+3.0V+3.0V~-3.0V

或典型工作特性

除非特别规定，以下规范适用于Vcc＝+3.3V，120kbps数据速率，所有驱动器负载3kΩ，电荷泵电容0.1µF，和TAMB=25℃的情况。

图1 SP3222和SP3232收发器输出电压和负载电容

图2 SP3220E电压变化速度和负载电容

5000负载电容 [pF]158KHz60KHz10KHz

图3 SP3220E传输数据时的电源电流和负载电容

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表1 器件管脚描述

管脚号

SP3222E

管脚名 用途

DIP/SO SSOP/

SP3232ETSSOP

EN

C1+

V+

C1-

C2+

C2-

V-

T1OUT

T2OUT

R1IN

R2IN

R1OUT

R2OUT

T1IN

T2IN

GND

VCC

SHDN

接收器使能控制。正常工作模式下管脚为低电平。该管脚为高电平时接收器禁止输出（高阻态）。

倍压电荷泵电容的正极。

电荷泵产生的+5.5V电压。

倍压电荷泵电容的负极。

反相电荷泵电容的正极。

反相电荷泵电容的负极。

电荷泵产生的-5.5V电压。

RS-232驱动器输出。

RS-232驱动器输出。

RS-232接收器输入。

RS-232接收器输入。

TTL/CMOS接收器输出。

TTL/CMOS接收器输出。

TTL/CMOS驱动器输入。

TTL/CMOS驱动器输入。

地。

+3.0V~+5.5V电源电压

关断控制输入。正常工作模式下该管脚为高电平。该管脚为低电平时关闭驱动器（高阻输出）和片内电荷泵供电电源。

N.C.

悬空。

- 11,14 -

2 2 1

3 3 2

4 4 3

5 5 4

6 6 5

7 7 6

15 17 14

8 8 7

14 16 13

9 9 8

13 15 12

10 10 9

12 13 11

11 12 10

16 18 15

17 19 16

18 20 -

1 1 -

图4 SP3222E管脚配置

5

图5 SP3222E管脚配置

VCC+19VCC2C1+0.1uF4C1-5C2+C2+0.1uF6C2-13T1IN12T2INT1OUTT2OUT17 8RS-232V-7C4+0.1uFuuV+3*C3+0.1uFC50.1uFuC1+uu15R1OUT5k10R2OUT5k1ENGND18R1IN16RS-232R2IN9SHDN20*VCC或 GND

图6 SP3222E典型工作电路

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图7 SP3232E典型工作电路

描述

SP3222E/3232E接收器满足EIA/TIA-232和V.28/V.24通信协议，能应用于用电池供电，便携的手持式设备（如笔记本或掌上型电脑）。SP3222E/3232E器件都包含Sipex系列特有的片内电荷泵电路，可从+3.0V～+5.5V的电源电压产生2×Vcc的RS-232电压电平。该系列适用于+3.3V系统，混合的+3.3V～+5.5V系统或需要RS-232性能的+5.0V系统。SP3220E器件的驱动器满载工作时典型的数据速率为235Kbps。

SP3222E和SP3232E是为便携或手持式应用设计提供的一个2驱动器/2接收器器件。SP3222E所具有的1µA关断模式电流能减少功耗和延长便携式系统的电池寿命。其接收器在关断模式仍然有效，只需1uA的电源电流就可实现对外部器件（如调制解调器）的监测。

工作原理

SP3222E/3232E系列由3个基本电路模块组成：1. 驱动器；2. 接收器；和3. Sipex特有的电荷泵。

驱动器

驱动器是一个反相发送器，它将TTL或CMOS逻辑电平转换为与输入逻辑电平相反的EIA/TIA-232电平。典型情况下，RS-232空载时输出电压范围是±5.5V，满载时至少为±5.5V。发送器的输出被保护，预防一直短路到地的情况，从而使得其可靠性不受影响。驱动器输出在电源电压低至2.7V时也可满足EIA/TIA-562的±3.7V电平。

驱动器一般情况下能在235Kbps数据速率下运行。它能保证负载为3KΩ且与1000pF并联时数据速率为120Kbps，这样确保了电脑间通信软件的兼容性。

为了满足EIA标准（EIA RS-232D 2.1.7，第5章），驱动器输出的跳变速率在内部限制其最大值为30V/µs。负载输出从高到低的跳变也满足标准的单调性要求。

SP3222E/3232E驱动器可以在满载时保持数据速率高达235Kbps。图8所示为用来测试RS-232驱动器的反馈测试电路。图9所示为带有RS-232负载（负载并联了1000pF的电容）的数据传输速率为120kbps的驱动器的反馈电路测试结果。图10所示为带有RS-232接收器（并联了1000pF的电容）的数据传输速率为250kbps的驱动器的测试结果。稳定的120Kbps RS-232数据传输速率与许多个人计算机外围设备和LAN应用兼容。

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关断模式下，SP3222E驱动器的输出（高阻态）关闭。掉电时， SP3222E器件允许输出被拉高到±12V。驱动器输入没有上拉电阻。设计者应将未使用的输入连接到VCC或GND。

关断模式下，电源电流降至低于1µA， SHDN＝LOW，。当SP3222E器件关断时，它的驱动器输出禁用（高阻态），电荷泵关闭，V+下拉到VCC，V-下拉到GND。退出关断模式的时间一般为100µs。如果关断模式没有使用，则将SHDN连接到VCC。SHDN对RXOUT或RXOUTB没有影响。随着它们变为有效状态，这两个驱动器的输出互为RS-232的相反电平，其中一个驱动器输入为高电平，另一个为低电平。注意仅当V-的幅值超过3V时驱动器才可用。

图8 SP3222E/3232E驱动器反馈测试电路

图9 速率为120kbps下驱动器反馈电路测试结果

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图10 速率为235kbps下驱动器反馈电路测试结果

接收器

接收器把EIA/TIA-232电平转换成TTL或CMOS逻辑输出电平。所有的接收器有一个反相三态输出。当使能控制EN为高时，这些接收器输出（RXOUT）为三态。在关断模式下，接收器可以是激活或关闭的。EN对TXOUT没影响。SP3222E/SP3232E驱动器和接收器输出的逻辑真值表可参看表2。

表2 关闭控制和使能控制的逻辑真值表

SHDN EN

TXOUT RXOUT

有效

三态

有效

三态

0 0

三态

0 1

三态

1 0

有效

1 1

有效

由于接收器输入通常从发送线输出，电缆的长度和系统干扰会造成信号的衰减，为了预防这种情况，输入通常有300mV的滞后余量。这样来确保接收器免受来自发送线噪声的影响。如果输入悬空，连接到地的5kΩ下拉电阻会使接收器的输出变为高电平。

电荷泵

电荷泵是Sipex的专利设计（5,306,954），相对其他早期产品的低效设计，它使用了一种独特的方法。电荷泵仍然需要4个外接电容，但运用一种4相电压转换技术，保持输出对称的5.5V电源。内部源电压由一对可调节的电荷泵组成，即使输入电压（VCC）超过+3.0V到+5.5V的范围，电荷泵仍提供5.5V输出电压。

在大多数情况下，可以通过在C5处连接一个0.1µF的旁路电容来对电源去耦（参看图6和图7）。在对电源噪声敏感的应用中，用一个与电荷泵电容C1值相同的电容接地来去耦VCC。尽量使旁路电容与IC更靠近。

电荷泵利用一个内部振荡器来运行在不连续模式。如果输出电压幅值小于5.5V，电荷泵使能。如果输出电压幅值超过5.5V，电荷泵禁能。这个振荡器控制4相的电压转换。下面是对每种相位的详细描述。

相位1

Vss电荷存储： 在时钟周期的这个相位内，电容C1和C2的正向端首先充电连接到VCC。然后，C1+切换到与地相连，C1-的电荷传递给C2-。由于C2+连接到VCC，因此电容C2两端的电压为2倍VCC。

相位2

Vss传递：在时钟的相位2内，C2的负向端与Vss的存储电容相连，正向端连接到地，并将产生的一个负向电压传递到C3。该电压可调，最小为-5.5V。随着电压传递到C3，电容C1的正向端切换到与VCC 9

相连，负向端连接到地。

相位3

VDD电荷存储：时钟相位3的操作与相位1相同。C1的电荷传递使其负向端产生-VCC的电压，并传递到C2的负向端。由于C2+为VCC，因此，电容C2两端的电压为2倍VCC。

相位4

VDD传递：在时钟周期的相位4内，C2的负向端连接到地，将产生的正向电压经C2传递到VDD存储电容C4。该电压可调节到+5.5V。在此电压下，内部振荡器禁用。随着电压传递到C4，电容C1的正向端切换连接到VCC，负向端连接到地，使电荷泵重新开始执行新一次周期的操作。只要满足内部振荡器的工作条件，电荷泵周期就能持续执行。

由于V+和V-分别由Vcc单独产生，因此，空载条件下产生的V+和V-是对称的。以前的电荷泵都是通过V+来产生V-，由于设计中固有的低效率问题的存在，产生的V-都比V+小。

电荷泵工作在250kHz的时钟频率下。外部电容可低至0.1uF（16V的击穿电压）。

ESD保护

SP3220E器件为所有驱动器输出和接收器输入管脚提供了ESD保护。由于在原有的器件上增加了ESD结构，SP3220E可用在多干扰的应用和对静电放电和瞬态变化敏感的环境中。增强型ESD保护使器件的输入和输出管脚至少可承受±15kV的静电放电而不受到损坏，也不闭锁。

有以下方法可用于ESD测试：

a) MIL-STD-883，Method 3015.7

b) IEC1000-4-2气隙放电

c) IEC1000-4-2直接接触放电

人体放电模式已成为半导体最常用的ESD测试方法。该方法在MIL-STD-883中被规定为Method

3015.7。这种ESD测试方法的前提是要模拟人体对静电能量进行存储并将其释放到某个集成电路。这个过程可通过图17所示的电路进行模拟。该方法用于在正常工作时（例如，IC经常被用作制造应用中的处理芯片）对IC承受ESD瞬变的能力进行测试。

IEC-1000-4-2，以前称为IEC801-2，通常用于设备和系统的ESD测试。对于系统厂商来说，由于系统本身要面对外部环境和人为状况，他们必须保证系统具有足够的ESD保护能力。使用IEC1000-4-2方法的前提是：当ESD用于设备（正常情况下允许被操作）的点和面测试时要求系统必须能够承受足够大的静电。如果ESD源直接跨接到连接器管脚上时，收发器IC将接收大部分的ESD电流。IEC1000-4-2的测试电路见图18。IEC1000-4-2包含2种方法：气隙放电法和接触放电法。

运用气隙放电法时，ESD电压直接加载到待测设备（EUT）。这样来模拟一个被充电的人准备将电缆连接到系统的后部，使用这种方法是为了在人接触后面板前出现冲击电流。在人接触到系统之前，人身上的高能量电压就通过一个弧形的通路释放到系统的后面板。不论是直接释放或通过空气释放，这部分能量主要是放电电流而非电压。能量跟随气隙放电而变化，实现ESD电压加载到系统的行进速度和空气的湿度都会改变放电电流。例如放电电流的上升时间也随着行进速度的变化而变化。

10

图12 电荷泵－相位1

图13 电荷泵－相位2

图14 电荷泵波形

图15 电荷泵－相位3

图16 电荷泵－相位4

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图17 人体放电模式ESD测试电路

接触放电法通过将ESD电流直接释放到EUT来实现。该方法可以降低ESD弧形通路带来的不可预知性。由于能量不通过气隙的弧形通路而直接传输，因此放电电流的上升时间是个常量。在诸如手持式系统的应用中，ESD电荷直接从设备的持有者释放到设备。电流直接传递给设备的键盘或串口，然后经过PCB板最终到达IC。

图17和图18是三种方法的典型ESD测试电路。开关1（SW1）闭合时DC电源首先对Cs充电。电容充电完成后，开关2（SW2）闭合开关1（SW1）断开。电容存储的电压经过限流电阻Rs到达待测器件（DUT）。在ESD测试中，SW2由脉冲信号控制以便待测器件能得到周期性的电压。

图18 IEC1000-4-2 ESD测试电路

在人体放电模式中，限流电阻（Rs）和电源电容（Cs）分别是1.5kΩ和100pF。对于IEC-1000-4-2测试法，限流电阻（Rs）和电源电容（Cs）分别是330kΩ和150pF。

相对人体放电模式，IEC1000-4-2要求Cs的值更大，Rs的值更小。电源电容越大，SW2闭合时测试点的电压就越高。限流电阻越小，测试点的电流就越大。

12

30A15A0At=0nstt=30ns

图19 IEC1000-4-2 ESD测试波形

表3 接收器ESD保护级别

被测器件管脚

驱动器输出

接收器输入

人体放电模式

±15V

±15V

IEC1000-4-2

气隙放电

±15V

±15V

直接接触

±8V

±8V

Level

4

4

13

DIMENSIONS (Inches)Minimum/Maximum(mm)AA1BDEeHL¯16ÐPIN0.068/0.078(1.73/1.99)0.002/0.008(0.05/0.21)0.010/0.015(0.25/0.38)0.239/0.249(6.07/6.33)0.205/0.212(5.20/5.38)0.0256 BSC(0.65 BSC)0.301/0.311(7.65/7.90)0.022/0.037(0.55/0.95)0°/8°(0°/8°)20ÐPIN0.068/0.078(1.73/1.99)0.002/0.008(0.05/0.21)0.010/0.015(0.25/0.38)0.278/0.289(7.07/7.33)0.205/0.212(5.20/5.38)0.0256 BSC(0.65 BSC)0.301/0.311(7.65/7.90)0.022/0.037(0.55/0.95)0°/8°(0°/8°)

14

15

16

17

封装：TSSOP

18

订购信息Temperature Range0ûC to +70ûC..........................................0ûC to +70ûC............................................0ûC to +70ûC........................................0ûC to +70ûC........................................-40ûC to +85ûC........................................-40ûC to +85ûC..........................................-40ûC to +85ûC......................................-40ûC to +85ûC......................................Package Type20-Pin SSOP18-Pin PDIP18-PinWSOIC20-Pin TSSOP20-Pin SSOP18-Pin 0ûC to +70ûC..........................................0ûC to +70ûC............................................0ûC to +70ûC........................................0ûC to +70ûC.........................................0ûC to +70ûC.........................................-40ûC to +85ûC.........................................-40ûC to +85ûC...........................................-40ûC to +85ûC.......................................-40ûC to +85ûC........................................-40ûC to +85ûC......................................16-Pin TSSOP

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