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简易多种协议隔离器接口电路设计

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

  一般产品规划时刻十分严重,用于新产品规划的资金也并不宽余。但不管怎样,咱们都必须要在不添加本钱的前提下规划出能够运转于恶劣环境下的稳健体系。一般来说,这会要求运用电流阻隔,用于维护灵敏操控电子组件免受外部闯入和瞬态浪涌电流的危害。如果您的规划触及许多工业接口,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信号阻隔器时,您会发现自己像一个进到糖块店里的小孩相同兴奋不已。可是,当您想要收购司理同意购买这些产品时,他会立马给您泼上一盆冷水:“不能运用一些已有的规范组件吗?不管用什么办法,把它们都运用起来?”

  往后碰到这种状况,您能够热情洋溢的答复“没问题”了,由于本文将为您介绍一小部分工业接口电路,它们简直都只运用一个规范阻隔器。图1-4 显现了工业运用中最为常见的数字接口的简化示意图。

  

  图 1 阻隔式 RS-485 总线接口

  

  图 2 阻隔式 CAN 总线接口

  

  图 3 阻隔式 RS-232 线路接口

  

  图 4 多主机运用阻隔式 I2C 总线接口

  请注意,为了便于阐明,咱们省掉了旁路电容器和上拉/下拉电阻器。第一批三个电路都有一个异步数据传输形式,其运用两条数据线路和一条操控线路,用于驱动器/接纳器激活。这样,在节点操控器和规范兼容收发器芯片之间便只需一个三重阻隔器了。图 4 所示阻隔式 I2C表明一种特殊状况,由于它支撑仅有几英寸长的短通讯链路,因而不需要线路收发器。在一些多主机运用中,两个节点会一起拜访总线。为了避免信号转回其源,咱们运用一个双向缓冲器来支撑从R(x,y) 到 S(x,y) 的接纳传输以及 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。走运的是,多主机规划仅仅少量状况,大多数都是单主机运用。因而,咱们能够极大地简化图 4 所示电路。由所以单主机,时钟信号 (SCL) 仅需单向传输,从而将时钟阻隔削减至一条通道。然后,用一个晶体二极管开关代替双向缓冲器,这样阻隔层(图 5)每端将电路简化至咱们的规范三重阻隔器(图 6)。

  

  图 5 运用晶体管开关阻隔发送和接纳途径

  在待机形式下,阻隔器输入 A 和 C 经过 R2 和 R4 被拉至高电平,推高输出 B 和 D。别的,主和从数据线路(SDA1 和 SDA2)经过 RPU1 和 RPU2 被拉至高电平。当主机经过拉低 SDA1 开端通讯时,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。与此一起,Q2 发射极结点被反向偏置,而且 Q2 坚持高阻抗。开关次序相同,仅在从数据线路响应时反向。

  

  图 6 单主机运用阻隔式I2C总线接口

  图 6 显现了终究的电路状况。至少运用 0.1Μf 电容器来对芯片电源进行缓冲。经过 1k 到 10k电阻器,始终将激活输入端衔接至各个电源轨。这些电阻器可操控进入电源线路的浪涌瞬态所引起的芯片闯入电流。运用滤波器%&&&&&%(此处为 220pF)来按捺灵敏的 CMOS 输入噪声,是一种较好的模仿规划办法。没有阻隔电源,阻隔规划便不完整。图 7 显现了一种低本钱、阻隔式 DC/DC 转换器规划,用于代替贵重的集成 DC/DC 模块。主副电源均能够在 3.3V 和 5V 之间改变。下列表格列出了三种电源组合的相应组件。

  

  图 7 阻隔式DC/DC转换器

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