datasheet

简易多种协议隔离器接口电路设计

2016-10-07来源: eefocus关键字:多种协议  隔离器  接口电路
   通常产品设计时间非常紧张,用于新产品设计的资金也并不宽余。但不管怎样,我们都必须要在不增加成本的前提下设计出能够运行于恶劣环境下的稳健系统。一般而言,这会要求使用电流隔离,用于保护敏感控制电子组件免受外部突入和瞬态浪涌电流的损害。如果您的设计涉及许多工业接口,那么当您在各大半导体厂商的官方网站上看到琳琅满目的RS-485、RS-232、CAN和I2C信号隔离器时,您会发现自己像一个进到糖果店里的小孩一样兴奋不已。但是,当您想要采购经理批准购买这些产品时,他会立马给您泼上一盆冷水:“不能利用一些已有的标准组件吗?不管用什么方法,把它们都利用起来?”

  今后碰到这种情况,您可以热情洋溢的回答“没问题”了,因为本文将为您介绍一小部分工业接口电路,它们几乎都只使用一个标准隔离器。图1-4 显示了工业应用中最为常见的数字接口的简化示意图。

  

  图 1 隔离式 RS-485 总线接口

  

  图 2 隔离式 CAN 总线接口

  

  图 3 隔离式 RS-232 线路接口

  

  图 4 多主机应用隔离式 I2C 总线接口
 

  请注意,为了便于说明,我们省略了旁路电容器和上拉/下拉电阻器。首批三个电路都有一个异步数据传输模式,其使用两条数据线路和一条控制线路,用于驱动器/接收器激活。这样,在节点控制器和标准兼容收发器芯片之间便只需一个三重隔离器了。图 4 所示隔离式 I2C表示一种特殊情况,因为它支持仅有几英寸长的短通信链路,因此不需要线路收发器。在一些多主机应用中,两个节点会同时访问总线。为了防止信号转回其源,我们使用一个双向缓冲器来支持从R(x,y) 到 S(x,y) 的接收传输以及 S(x,y) 到 T(x,y) 的发送传输,而非R(x,y) 到 T(x,y) 的直接回环。幸运的是,多主机设计只是少数情况,大多数都是单主机应用。因此,我们可以极大地简化图 4 所示电路。由于是单主机,时钟信号 (SCL) 仅需单向传输,从而将时钟隔离减少至一条通道。然后,用一个晶体二极管开关代替双向缓冲器,这样隔离层(图 5)每端将电路简化至我们的标准三重隔离器(图 6)。

  

  图 5 利用晶体管开关隔离发送和接收路径

  在待机模式下,隔离器输入 A 和 C 通过 R2 和 R4 被拉至高电平,推高输出 B 和 D。另外,主和从数据线路(SDA1 和 SDA2)通过 RPU1 和 RPU2 被拉至高电平。当主机通过拉低 SDA1 开始通信时,Q1 发射极结点被正向偏置,而 Q1 将输入 A 拉至低电平。输出B 跟着变为低电平,并正向偏置 D2。D2 拉低 SDA2。与此同时,Q2 发射极结点被反向偏置,并且 Q2 保持高阻抗。开关顺序相同,仅在从数据线路响应时反向。

  

  图 6 单主机应用隔离式I2C总线接口

  图 6 显示了最终的电路情况。至少使用 0.1Μf 电容器来对芯片电源进行缓冲。通过 1k 到 10k电阻器,始终将激活输入端连接至各个电源轨。这些电阻器可控制进入电源线路的浪涌瞬态所引起的芯片突入电流。利用滤波器电容(此处为 220pF)来抑制敏感的 CMOS 输入噪声,是一种较好的模拟设计方法。没有隔离电源,隔离设计便不完整。图 7 显示了一种低成本、隔离式 DC/DC 转换器设计,用于替代昂贵的集成 DC/DC 模块。主副电源均可以在 3.3V 和 5V 之间变化。下列表格列出了三种电源组合的相应组件。

  

 

  图 7 隔离式DC/DC转换器

关键字:多种协议  隔离器  接口电路

编辑:什么鱼 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/qrs/article_2016100730803.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:西门子PROFIBUS总线在大直缝铣边机上的应用
下一篇:基于RS-485布线过程中的常见错误

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

贸泽推出Analog Devices LTM2810 µModule隔离器

专注于引入新品并提供海量库存的电子元器件分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起开始备货Analog Devices的Power by Linear™LTM2810 µModule®隔离器。LTM2810 µModule隔离器能够提供高达7.5 kVRMS的隔离,是测试与测量设备、医疗器械、电动汽车 (EV) 和混合动力汽车(HEV) 系统、工业应用与计量系统的理想之选。 贸泽备货的Analog Devices LTM2810 µModule隔离器具有单独的逻辑电源引脚,能够轻松连接1.6 V 至5.5 V
发表于 2019-07-04
贸泽推出Analog Devices LTM2810 µModule隔离器

Silicon Labs如何做到新能源车隔离器细分市场第一

日前,由《新电子》媒体发起的AETF亚太汽车电子技术论坛峰会北京站完美收官。在此次论坛上,Silicon Labs北中国销售经理刘海宁介绍了Silicon Labs隔离产品在汽车电子尤其是新能源汽车中的应用。目前Silicon Labs在电动车数字隔离产品线上排名业界第一,总出货量已达3000万颗以上。专注汽车隔离器的Silicon LabsSilicon Labs成立于1996年,2018年营收接近9亿美元。Silicon Labs核心竞争力包括混合信号、RF CMOS、软件以及系统解决方案。在20余年的公司演进过程中,公司产品从射频合成与调制解调产品线,扩展到包括无线、MCU、调谐、时钟、隔离等产品线。公司目前按照终端市场来分
发表于 2019-06-17
Silicon Labs如何做到新能源车隔离器细分市场第一

技术文章—有关I2C隔离器的六大设计问题

1.什么情况下需要隔离I2C? 隔离可防止系统两个部分之间的直流电和异常的交流电,但仍然支持两个部分之间的信号和电源传输。隔离通常能够阻止电气组件或人员遭受危险电压和电流浪涌的伤害;用于保护人员的隔离称为增强型隔离。I2C已成为许多系统中流行的全球标准;因此,隔离I2C已经扩散到大多数高压市场。 常见的隔离I2C应用包括: 网络和服务器电源中的微控制器(MCU)到MCU通信。 汽车电池管理系统和医疗系统中MCU到模数转换器通信。 以太网供电系统中的MCU到供电设备控制器通信。 MCU与电流/电源监控系统的通信。 2.是否可以在数字隔离器上连接两个单向信道,以实现
发表于 2019-05-20
技术文章—有关I2C隔离器的六大设计问题

技术文章—有关数字隔离器的七大设计问题

您是否正在搜寻有关数字隔离器的更多信息?我们将为您提供帮助。根据 TI E2E™ 社区的反馈,我们搜集并整理了关于数字隔离器设计攻关的最常见问题清单。希望这份清单能为您提供隔离信号与电源的有用见解。 1.基础型和增强型数字隔离器至简的区别是什么? 基础型数字隔离器必须根据组件级标准,通过一套测试,如 Deutsches Institut für Normung (DIN) V Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE) V 0884-11。DIN V VDE V 0884-11 定义了隔离器可以耐受的电压水平,比如最大
发表于 2019-05-17
技术文章—有关数字隔离器的七大设计问题

主攻射频与隔离器芯片,川土微电子已完成数千万元A轮融资

上海川土微电子有限公司(以下简称:“川土微电子”)完成数千万元A轮融资,本轮融资由中汇金领投,Pre-A轮独家投资方磐霖资本继续加码跟投。据悉,此轮资金将用于隔离器系列产品的研发和量产以及后续规划产品线的预研。       川土微电子成立于2016年,目前公司有卫星导航专用射频芯片和隔离器芯片两条核心产品线。其中,射频芯片产品是全模式、全频点的卫星导航专用射频芯片,可以覆盖北斗、GPS、GLONASS、Galileo系统,并已成功在海事渔业、指挥救援、高精度导航等领域实现商用。隔离器芯片产品线则是基于SiO2电容隔离的隔离器芯片,已经量产包括双通道至六通道在内的全系列数字隔离器芯片
发表于 2019-05-16
主攻射频与隔离器芯片,川土微电子已完成数千万元A轮融资

从TI隔离器产品,看汽车和工业市场新需求

近日,德州仪器(TI)宣布推出ISO224隔离放大器和ISO1042隔离式CAN收发器,为工业和汽车应用提供更可靠的保证。借新品发布之际,德州仪器隔离器产品线产品市场工程师Neel Seshan和德州仪器半导体事业部中国区汽车电子技术应用经理师英解读了TI在隔离器市场的布局。德州仪器隔离器产品线产品市场工程师Neel Seshan德州仪器半导体事业部中国区汽车电子技术应用经理师英为什么需要隔离?Seshan表示,在电子系统信号或功率传输时,为了确保传输的信号准确,剔除掉交流和噪声等分量,以及保护操作人员及低压控制端的电路安全,必须引入隔离技术。Seshan表示,隔离技术的发展趋势共有三方面,第一是随着系统的功率越来越大,为了减少
发表于 2018-11-06
从TI隔离器产品,看汽车和工业市场新需求

小广播

何立民专栏

单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2019 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved