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

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

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。可以看到，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。

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)設計、降低了成本，同時也減輕了在家電產(chǎn)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(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。

圖4 改進后的單線UART通信電路