RS-232的高电压隔离

    RS-232也叫串行口，简称串口，是一种串行通讯技术标准。现在的台式计算机大部分都带有RS-232口。RS-232口的机械插头一般是DB-9针，有9根信号线，其中常用的有3根信号线：TXD（发）、RXD（收）和GND（地）。TXD平时是有电压的，大约为—9V(电平1)；作为数字信号，TXD还有另外一个电平状态+9V（电平0）。两个RS-232口相互通信时，TXD接到对方的RXD，RXD接到对方的TXD，GND接对方的GND。绝大部分单片机都有串口，引脚为TX（发）和RX（收）和GND（地）， 单片机的TX平时是有电压的，大约为+5V(电平1)；作为数字信号，TX还有另外一个电平状态0V（电平0）。两个单片机串口相互通信时，TX接到对方的RX，RX接到对方的TX，GND接对方的GND。计算机的RS-232口可以通过电平转换器转换为单片机的串口，典型的集成电路型号为MAX232。

    隔离电压，也称为放电电压或者击穿电压，是指相互隔离的双方加上一个电压差，当这个电压差大到某个数值时，隔离的双方会产生放电或者击穿而不再隔离。 

    在均匀电场，气压为1个大气压、温度为20℃ 的条件下，空气击穿电压与极间距离关系图。距离越大，则隔离电压越大，基本上是成正比例关系，大约为30kV/cm。图中可查出，1cm的击穿电压为30kV，5cm的击穿电压为150kV。

    RS-232是常用的串行通信接口。相互通信的两台RS-232设备之间有时需要隔离RS-232口好处在于：1、地电位的隔离，两台RS-232设备可能使用不同的供电电源，这个电源的GND与RS-232的GND一般情况下（不隔离）就是一样的。如果这两台机器的RS-232口直接连接，那么就相当于将两台机器的电源的GND也接到了一起，如果这两个电源的GND地电位本身就有电位差，那么就会导致RS-232接口的损坏甚至烧毁机器。2、光电隔离或者磁电隔离本身相当于是一个滤波器所以可以过滤掉高频的RS-232干扰信号，增加RS-232的抗干扰能力。

    目前RS-232串口的电气隔离均采用光电耦合器或者磁电耦合器。由于光电耦合器或者磁电耦合器均是一个集成电路，而集成电路内部空间小，所以隔离电压低。我们常用的光电耦合器，采用的是标准DIP6或者DIP8封装，整个外形尺寸不到8×8mm，内部硅片的尺寸更加小，隔离电压最高只能到2500V。磁电耦合器也是一片集成电路，指标号称6000V隔离电压，但是实际隔离电压不见得比光电耦合器强。如果想增加隔离电压，就不能够使用光电耦合器或者磁电耦合器。波仕电子的工程师们为了提高RS-232的隔离电压，曾经尝试过使用光纤或者无线射频。串口光纤转换器成本过高，而且还必须用光纤有线连接，使用也不够方便。无线串口转换器有射频干扰问题，在工业应用下可靠性不够高。

    RS-232的高电压隔离器还必须一个重要的指标：无源。在波仕电子对BS232系列产品进行高压击穿测试时，如果使用有源的隔离器经常会出现供电电源的变压器自身隔离电压太低（1KV）而先被击穿的事件。波仕电子对产品的改进方案为：1、有源的高速RS-232隔离器使用了RS-232/5V电源/RS-232的三向隔离方案，就是说供电电源与两边的RS-232均隔离，并且使用独立电源供电。2、使用无源RS-232隔离器，特别是带空间隔离技术的隔离器。

    波仕电子的BS232K型RS-232空间隔离器是一种全新的RS-232隔离器，不用光电耦合器、也不用磁电耦合器，而是从空间上将两个RS-232口之间隔开1cm以上。 在这1cm空间中分为上下两层，传播是激光的偏振光，实际上在这个空间内什么物质也没有，除了空气。距离越大，则隔离电压越大，基本上是成正比例关系，大约为30kV/cm，所以BS232K可以实现RS-232串行口的30KV电压隔离、而且无需供电。

     BS232K型的外形为DB-9(孔)/DB-9(针)转接盒大小，可以从可选的茶色外壳中看到相互隔离的RS-232之间有1cm的隔离空间。波仕还可以提供定做5cm隔离空间、隔离150KV的RS-232无源空间隔离器。

     如果将BS232K型RS-232空间隔离器的孔座一端直接插在PC机等数据终端设备（DTE）的RS-232插座（针座）上，则BS232K型的另外一端（针座）相当于一个新的电气隔离的RS-232口。如果将BS232K型RS-232空间隔离器的针座一端直接插在MODEM等数据通信设备（DCE）的RS-232插座（孔座）上，则BS232K型的另外一端（孔座）相当于一个新的电气隔离的RS-232口。 注意：BS232K型只隔离并且只传送RS-232的收、发、地。