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(shí)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(gè)通道分別負(fù)責(zé)兩側(cè)MCU數(shù)據(jù)的收和發(fā)。

圖1

雙線的UART通信電路

對(duì)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(guò)程中會(huì)出現(xiàn)鎖死，無(wú)法正常通信。

圖2

單線模式的UART通信電路

Part
01

基于數(shù)字隔離器

單線通信的鎖死機(jī)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(shí)，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(shí)U3的VIA為高，U3的VOA腳輸出高。當(dāng)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(shí)U3的VIA為低，U3的VOA腳輸出為低；當(dāng)MCU1的DA1輸出從低變高時(shí),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(shí)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(biāo)準(zhǔn)數(shù)字隔離器的典型框圖?？梢钥吹剑跀?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(shí)被強(qiáng)制拉低，從而導(dǎo)致鎖死。

圖3 π122X3X的典型框圖

得益于iDivider技術(shù)的先進(jìn)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(shì)，這簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、降低了成本，同時(shí)也減輕了在家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，為了符合EMC電磁兼容性要求，所帶來(lái)的設(shè)計(jì)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(wú)需高成本的屏蔽防護(hù)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(jì)。π1xx系列產(chǎn)品強(qiáng)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(hào)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(jī)理，榮湃創(chuàng)新性提出了的基于標(biāo)準(zhǔn)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(guò)選擇合適的阻值可以有效的解決單線通信過(guò)程中的鎖死問(wèn)題。

圖4 改進(jìn)后的單線UART通信電路