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  • 基于數字隔離器的單線通信解決方案
    基于數字隔離器的單線通信解決方案
  • 基于數字隔離器的單線通信解決方案
  •   發布日期: 2021-08-17  瀏覽次數: 1,452

    榮湃數字隔離器

    數字隔離器有單通道數字隔離器和多通道數字隔離器,其中多通道數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。其典型應用框圖如圖1所示。數字隔離器U3的兩個通道分別負責兩側MCU數據的收和發。

     

    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。其主要原因是數據傳輸過程中會出現鎖死,無法正常通信。

    圖2

    單線模式的UART通信電路

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    Part
    01

    基于數字隔離器

    單線通信的鎖死機理

    如圖2所示,假設MCU1和MCU2的初始狀態為高電平。數據從左向右傳輸時,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,導致出現數字隔離器低電平鎖死,從而通信失效。

    圖3是的標準數字隔離器的典型框圖。可以看到,在數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的典型導通阻抗為50Ω。低電平鎖死的原因主要是數字隔離器VOA和VOB輸出端口的晶體管導通阻抗小,致使MCU1和MCU2的端口在低電平時被強制拉低,從而導致鎖死。

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    圖3 π122X3X的典型框圖

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

    π1xx數字隔離器提供1-6路通道配置,1.5KV,3KV,5KV三種隔離耐壓產品可供選擇;具有寬溫度范圍(-40至125°C)內,150Kbps(U系列),10Mbps(M系列),200Mbps(E系列)的數據傳輸率,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設計。π1xx系列產品強大的數字隔離架構,能夠確保即使在惡劣環境中,例如在高電氣噪聲,高溫,高數據傳輸速率下,依舊可以保持所傳輸信號的完整性。

    Part
    02

    基于數字隔離器的

    單線通信解決方案

    根據上述的鎖死機理,榮湃創新性提出了的基于標準數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


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