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基于數(shù)字隔離器的單線通信解決方案

電子工程師 ? 來源:榮湃半導(dǎo)體 ? 作者:龍火軍 ? 2021-08-13 14:57 ? 次閱讀
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榮湃數(shù)字隔離器

數(shù)字隔離器有單通道數(shù)字隔離器和多通道數(shù)字隔離器,其中多通道數(shù)字隔離器又有單向和雙向之分,如榮湃的π120M3X和π122M3X分別是單向和雙向雙通道數(shù)字隔離器。在隔離UART通信中,有單線和雙線兩種模式,其中雙線模式采用π122X3X可以實現(xiàn)。其典型應(yīng)用框圖如圖1所示。數(shù)字隔離器U3的兩個通道分別負責兩側(cè)MCU數(shù)據(jù)的收和發(fā)。

圖1

雙線的UART通信電路

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對于單線傳輸模式,基于π122X3X采用圖2的方式是否可行?答案是否定的。其主要原因是數(shù)據(jù)傳輸過程中會出現(xiàn)鎖死,無法正常通信。

圖2

單線模式的UART通信電路

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Part
01

基于數(shù)字隔離器

單線通信的鎖死機理

如圖2所示,假設(shè)MCU1和MCU2的初始狀態(tài)為高電平。數(shù)據(jù)從左向右傳輸時,MCU1的DA1輸出高電平,U3的VOB輸出高電平,MCU2的DA2接收到高電平,同時U3的VIA為高,U3的VOA腳輸出高。當MCU1的DA1輸出從高變低后,U3的VIB輸入為低,VOB輸出由高變低;MCU2的DA2接收到低電平,同時U3的VIA為低,U3的VOA腳輸出為低;當MCU1的DA1輸出從低變高時,由于VOA為低,U3的VIB輸入保持為低,VOB輸出保持低;MCU2的DA2接收到低電平,同時U3的VIA也保持低,導(dǎo)致出現(xiàn)數(shù)字隔離器低電平鎖死,從而通信失效。

圖3是的標準數(shù)字隔離器的典型框圖??梢钥吹?,在數(shù)字隔離器的輸出端口分別采用的是圖騰柱輸出型式,其中Q1,Q2,Q3,Q4的典型導(dǎo)通阻抗為50Ω。低電平鎖死的原因主要是數(shù)字隔離器VOA和VOB輸出端口的晶體管導(dǎo)通阻抗小,致使MCU1和MCU2的端口在低電平時被強制拉低,從而導(dǎo)致鎖死。

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圖3 π122X3X的典型框圖

得益于iDivider技術(shù)的先進架構(gòu),與其他數(shù)字隔離產(chǎn)品相比,π1xx數(shù)字隔離器在電磁輻射和靜態(tài)功耗上具有顯著的性能優(yōu)勢,這簡化了系統(tǒng)設(shè)計、降低了成本,同時也減輕了在家電產(chǎn)品設(shè)計中,為了符合EMC電磁兼容性要求,所帶來的設(shè)計和成本挑戰(zhàn)。π1xx隔離器的電磁輻射與友商產(chǎn)品相比明顯降低,從而無需高成本的屏蔽防護措施。

π1xx數(shù)字隔離器提供1-6路通道配置,1.5KV,3KV,5KV三種隔離耐壓產(chǎn)品可供選擇;具有寬溫度范圍(-40至125°C)內(nèi),150Kbps(U系列),10Mbps(M系列),200Mbps(E系列)的數(shù)據(jù)傳輸率,以及每通道約1.3mA的低功耗水平(僅是光耦功耗的1/5),十分適合用于功耗敏感的系統(tǒng)設(shè)計。π1xx系列產(chǎn)品強大的數(shù)字隔離架構(gòu),能夠確保即使在惡劣環(huán)境中,例如在高電氣噪聲,高溫,高數(shù)據(jù)傳輸速率下,依舊可以保持所傳輸信號的完整性。

Part
02

基于數(shù)字隔離器的

單線通信解決方案

根據(jù)上述的鎖死機理,榮湃創(chuàng)新性提出了的基于標準數(shù)字隔離器的單線模式的UART通信解決方案,電路框圖如圖4。圖4在圖2的基礎(chǔ)上增加了電阻R1和R2,通過選擇合適的阻值可以有效的解決單線通信過程中的鎖死問題。

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圖4 改進后的單線UART通信電路

責任編輯:haq

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原文標題:技術(shù)課堂之六| 基于數(shù)字隔離器單線雙向通信的鎖死機理和解決方案

文章出處:【微信號:gh_b47d99d654c4,微信公眾號:廈門宏發(fā)開關(guān)設(shè)備有限公司】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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