导言
假如用规范 USB (通用串行总线) 电缆将台式 PC 衔接到工业设备或医疗设备，或许马上就会得到一个贵重的经验。PC 和所衔接的设备很有或许连到了地电位不同的插座上。因而 PC 与设备衔接后，USB 电缆或许在这两台设备之间供给了一个较低阻抗的接地通路，然后使 USB 电源通路上的一切组件都被焚毁。假如用 USB 电源供电的设备 (例如便携式扫描仪) 替代 PC，那么你的窘境或许是，面对着一个无法供给足够功率的 USB 端口。或许更令人懊丧的是，你知道一切设备都是安全衔接的，并且供电办法正确，可是电气噪声的环境却使通讯呈现了毛病。
USB 规范是上世纪 90 时代中期拟定的，拟守时从未考虑用在有噪声的环境中。USB 本计划用来在相对安静的家庭或作业环境中，经过短间隔将低功率外设衔接至 PC。而今日，USB 因为速度和易用性等长处，现已变得广受欢迎了，规划师依托 USB 衔接电脑与许多定制外设，在这种情况下，显然在某些运用中需求阻隔，尤其是在医疗和工业范畴。商场上已有阻隔式 USB 收发器，可是这些解决方案不包含阻隔式电源和无源组件，因而构成了较大和比较杂乱的规划。一种愈加简练的解决方案是凌力尔特公司的 LTM2884 阻隔式 USB 收发器和电源，该器材极大地简化了任何阻隔式 USB 2.0 集线器或外设规划，为用于苛刻环境做好了预备。
芯片级阻隔与电源
电气阻隔用在各种职业中，最常见的是供给安全维护，避免潜在破坏性很大的电压导致设备损坏。阻隔还用来消除噪声和接地环路发生的共模电压差的影响，或许用作不同作业电压之间的电平移位器。一般情况下，要树立一个阻隔式体系，除了阻隔势垒组件自身，在阻隔势垒两边还需求若干无源和有源组件。阻隔势垒组件是出了名的难用，显着添加了阻隔式体系的规划时刻和本钱。考虑到这一点，凌力尔特公司开发了微型模块 (μModule®) 阻隔器系列，该系列阻隔器将阻隔式体系的规划削减为仅需刺进一个模块，无需任何杂乱的阻隔势垒组件。实际上，μModule 阻隔器底子无需外部组件。如图 1 所示，LTM2884 USB μModule 阻隔器供给 2500VRMS 电气阻隔，在一个 15mm x 15mm x 5mm 外表贴装 BGA 封装中，集成了一个 USB 2.0 收发器、一个无光耦合器的反激式转化器、几个超低静态电流 LDO 和一切需求的无源组件。
图 1：带阻隔电源的 LTM2884 阻隔式 USB 收发器
与该系列中的其他μModule 阻隔器相同，LTM2884 选用电感耦合线圈或无磁芯变压器以穿越 2500VRMS 阻隔势垒传递数据，而专用 IC 则担任为两个 USB 通道和两个数据方向履行数据传输和接纳功用。阻隔势垒任一侧的 USB 信号被编码为脉冲，并运用差分信号传输经过在 μModule 衬底中构成的无磁芯变压器横跨阻隔鸿沟进行转化。该体系备有数据改写、过失校验、毛病安全停机和可接受极高的共模，为双向信号阻隔供给了一款巩固型解决方案。
LTM2884 中的阻隔电源是选用愈加传统的办法发生的。电源是从一个具原边电压检测调理功用的鸿沟形式反激转化器取得的。这种全体电源拓扑供给了一款简略、灵敏，容错和相对高效的规划 (功率约为 65%)。LTM2884 具有两个用于为内置 USB 收发器和 DC/DC 转化器供电的别离输入。USB 收发器从一个 4.4V 至 16.5V 总线或外部电源接纳功率。DC/DC 转化器也从相同的电源接纳功率;假如衔接至 5V 总线，则阻隔式外设可以使用高达 1W (200mA/5V) 的阻隔电源;不然，当衔接至一个高于 8.6V 的外部电源时则可为外设供给 2.5W (500mA/5V) 功率!简化巩固的规划
LTM2884 与 USB 2.0 全速 (12Mbps) 和低速 (1.5Mbps) 运转形式兼容。参见图 2，LTM2884 检测下流端口所衔接的 USB 设备的速度，然后设定它自己内部上游端口的上拉电阻器，以与该速度匹配。集成的下拉电阻器也支撑下流总线装备。LTM2884 经过监督下流闲暇状况并以稳定速率改写跨阻隔势垒的状况，坚持 USB 总线的闲暇状况。假如上游端口闲暇时刻超越 3ms，那么 LTM2884 就可以进入暂停形式，以使该器材自身的功耗降至 500µA 以下。这种主动速度挑选功用无需设定跨接线或装备软件，然后完成了真实的即插即用式规划。
图 2：LTM2884 主动挑选内部上游上拉电阻器以与下流速度匹配
虽然阻隔可以维护设备免受地电位差危害，可是还需求其他维护机制来抵挡有噪声环境中常见的噪声、瞬变和浪涌。电气阻隔的首要优点之一是，阻隔势垒可以挡住高电压，然后无需其他维护器材，例如粗笨的瞬变电压按捺器 (MOV、TVS 等)。LTM2884 不只可以轻松接受 2500VRMS (3500VPEAK) 长达 1 分钟，并且可以在连至本地电源的 USB 引脚上接受 ±15kV HBM (人体模型) ESD 以及可以经过连至电源的阻隔势垒接受 ±15kV HBM。高 ESD 额定值归功于细心规划的高性能阻隔势垒，该额定值还支撑 30kV/us (典型值为 50kV/µs) 的最低共模瞬变速率，并答应 LTM2884 独特别经过瞬变事情无过失作业，一起发送 USB 数据。
LTM2884 关于 RF 和磁场具有强壮的接受能力，并且对相邻组件也没有影响，不发生高 EMI (电磁搅扰)。LTM2884 中选用的 µModule 阻隔器技能现已过独立组织评价，在测验中成功到达了欧洲规范 EN 55024 对 RF 和磁场接受能力的要求，这依照 EN 61000-4-3 测验规范要求。此外，规划和布局办法还答应 LTM2884 最大极限地减小 EMI，使其到达远低于 CISPR 22 Class B 约束的水平，然后无需选用杂乱的 EMI 屏蔽和按捺技能。
阻隔式 USB 运用
当阻隔 USB 端口时，没有太多电路装备作业。如 LTM2884 之类的阻隔组件既可以放置在外设的输入端，与 USB 电缆 (中继器) 串联，也可以放置在集线器 / 主机的输出端。凭仗上述特色，不管哪种终究运用或细分商场，LTM2884 简直适合于任何 USB 设备。该µModule 的占板面积为 225mm2，所需电路板空间最小，一起简直一切电气规范都经过测验，并确保作业在 -40°C 至 105°C 的作业温度规模。UL 1577 组件级认证正在进行中，并且 LTM2884 满意医疗安全规范 IEC 60601-1 的一切要求，极少数要求 A.C. 测验电压高于 2500kVRMS 的双 MOOP (操作者维护办法) 和双 MOPP (患者维护办法) 测验在外。除此以外，LTM2884 的引脚间隔 (爬电间隔和电气空隙) 大于 9mm，经过绝缘针对数据供给 100µm 间隔，针对电源供给 114µm 间隔，这些与安全有关的参数将有助于 USB 体系满意各种不同设备级规范的要求。
LTM2884 适用规模如此广泛，因而在该器材揭露发布之前，凌力尔特公司就现已发现怎样将该器材运用于多种规划中了。图 3 显现，LTM2884 是凌力尔特 LTP2884 USB 串联阻隔器的中心，该串联阻隔器是一款完好的独立器材，用作一个完好的参阅规划，还可以作为一个独立器材购买，以便可以在作业环境中快速布置 USB 阻隔。LTP2884 选用巩固的小型封装，供给 LTM2884 的一切优点，具有 ±20kV ESD 维护、LED 状况和报警指示器、以及经用的 USB 衔接器。当然，不需求驱动器和软件，即插即用!
图 3：根据 LTM2884 的 LTP2884 USB 串联阻隔器
LTM2884 也已用于凌力尔特的 DC2026 Linduino One 阻隔式 Arduino 兼容演示电路板。Linduino 与盛行的 Arduino Uno 开源电子产品原型生成渠道兼容，所选用的 Arduino 硬件由一个 Atmel 微操控器和一个自导程序组成，答应在电路内部快速进行固件更新。该软件是一种根据 AVRGCC 编译器的简略 C 言语编程环境。凌力尔特运用 Linduino 为具有 I2C 或 SPI 等数字接口的 %&&&&&% 演示和分配固件库。LTM2884 断开地至 PC 的衔接，答应衔接至 Linduino 的设备之地电位与操控 Linduino 的电脑之地电位不同。
定论
需求阻隔的 USB 运用的数量仍然在添加，尤其是出于安全性和牢靠性原因，在工业和医疗职业添加显着。LTM2884 很有吸引力，因为它与较老的分立式解决方案比较，具有显着优势，例如选用小型封装供给数据加电源阻隔。2500VRMS 的电气阻隔、主动速度挑选、超卓的共模按捺、高 ESD 和低 EMI 均有助于加快牢靠的规划。此外，因为无需包含如电源去耦%&&&&&%器等的外部组件，因而会遭到如 LTP2884 或 DC2026 等许多空间受限 USB 运用的欢迎。像 LTM2884 这样的高集成度器材早就该有了……已然现在现已有了，就让 USB 在最苛刻的环境中枝繁叶茂地运用吧!
