多功能接口模塊在UART復(fù)用時(shí)實(shí)現(xiàn)隔離485和隔離232通信
手機(jī),從最開始板磚一樣的“大哥大”,到現(xiàn)在厚度不到8mm的iPhone,歷時(shí)不到半個(gè)世紀(jì)。隨著科技的發(fā)展,半導(dǎo)體集成電路的集成度越來越高,單顆芯片的功能越來越強(qiáng)大,封裝體積越來越小,所有設(shè)計(jì)都在向著小型化,輕薄化的方向發(fā)展著。
但是,在工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域,卻依舊是一片“傻大笨粗”的大叔形象,鮮能見到長相精致的小鮮肉。這是為什么呢?為什么在IC制造技術(shù)已經(jīng)如此發(fā)達(dá)的今天,工業(yè)產(chǎn)品依然很難做到小巧精致?
一個(gè)工業(yè)產(chǎn)品,因?yàn)槠鋸?fù)雜的使用環(huán)境,在設(shè)計(jì)時(shí)必需要考慮到抗干擾能力、電氣安全性、通信隔離、電氣隔離、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、產(chǎn)品穩(wěn)定性等一系列的問題。
接觸過工業(yè)產(chǎn)品的朋友大多都有這樣的感受:產(chǎn)品核心控制部分往往只有幾個(gè)IC和少量的阻容器件,看起來非常簡單,但外圍接口的保護(hù)電路和隔離電路卻占據(jù)了大量的PCB面積,就像是給嬰兒穿上了鋼鐵俠的盔甲,顯得非常不協(xié)調(diào)。由此看來,想讓工業(yè)產(chǎn)品體積縮小,接口部分的隔離和保護(hù)電路簡單化、集成化和小型化就顯得尤為重要。
接觸過工業(yè)產(chǎn)品的朋友大多都有這樣的感受:產(chǎn)品核心控制部分往往只有幾個(gè)IC和少量的阻容器件,看起來非常簡單,但外圍接口的保護(hù)電路和隔離電路卻占據(jù)了大量的PCB面積,就像是給嬰兒穿上了鋼鐵俠的盔甲,顯得非常不協(xié)調(diào)。由此看來,想讓工業(yè)產(chǎn)品體積縮小,接口部分的隔離和保護(hù)電路簡單化、集成化和小型化就顯得尤為重要。
目前的工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用中,最常見到的兩種通信方式是RS-232和RS-485,并且通常都需要進(jìn)行隔離。常規(guī)的處理方案,是使用一個(gè)隔離的DC-DC配合單獨(dú)的信號(hào)隔離電路來設(shè)計(jì),但按常規(guī)的設(shè)計(jì)方案,采用分立的隔離 DC-DC、信號(hào)隔離、收發(fā)器、保護(hù)電路等設(shè)計(jì)出的接口隔離電路,勢必要占用大量的PCB面積,如果要同時(shí)使用多個(gè)隔離RS-232和隔離RS-485,那么PCB占用面積將會(huì)成倍的增加。
你不會(huì)天真的以為這樣就完了嗎?如果這個(gè)產(chǎn)品要使用到多個(gè)RS-232和RS-485接口,導(dǎo)致原本MCU的UART接口不夠用,那么,你還要進(jìn)行UART擴(kuò)展,給本就已經(jīng)很大了的電路板繼續(xù)增肥。說到這里,你是不是已經(jīng)絕望了?難道工業(yè)產(chǎn)品真的就和“高精尖特”無緣嗎?
如果現(xiàn)在告訴你,有這樣一個(gè)神器,它集合了:隔離電源、RS-232隔離電路、RS-485隔離電路、保護(hù)電路于一體,使用時(shí)基本不需要外圍器件,上電之后就能實(shí)現(xiàn)RS-485或RS-232的隔離通信,占用面積更是小到?jīng)]朋友,有著體積小、擴(kuò)展方便、應(yīng)用靈活的諸多特點(diǎn),你是不是又對工業(yè)產(chǎn)品小型化有了一點(diǎn)點(diǎn)的信心?
下面我們就來看看,此物為何方神圣。
廣州致遠(yuǎn)電子,根據(jù)目前工業(yè)產(chǎn)品通信隔離需求,專門研發(fā)出MCMxx(A)T系列多協(xié)議隔離模塊,將隔離電源、通信隔離電路、ESD保護(hù)電路集成封裝在一個(gè)模塊中,將電路設(shè)計(jì)化零為整,只需要簡單的電氣連接,就可以實(shí)現(xiàn)RS-485/232通信隔離,隔離電壓高達(dá)3500VDC,滿足絕大多數(shù)應(yīng)用需求。
MCMxx(A)T多協(xié)議隔離模塊總結(jié)有以下四個(gè)特點(diǎn):
一、“簡”。
化繁為簡,使用簡單。
通過將通信隔離所需的諸多電路集成在一個(gè)模塊中,使用時(shí)通過簡單的連接,就可以得到優(yōu)異的隔離性能和穩(wěn)定的隔離效果,并且采用單電源供電,內(nèi)置隔離電源,讓工程師輕松避開傳統(tǒng)分立器件隔離電路元件繁多、電氣連接復(fù)雜的問題,不必再為隔離電路的設(shè)計(jì)而煩惱。
對于上述的優(yōu)缺點(diǎn),大部分我們都很好理解。對于電源發(fā)生異常后,電源隔離與否對負(fù)載的危害大小,我們以Buck和它對應(yīng)的隔離電路即正激電路來簡單分析,如下列圖示。
需要說明的是,在模塊內(nèi)部A/B線已經(jīng)集成了ESD保護(hù)器件,因此用戶一般在應(yīng)用于環(huán)境良好的場合時(shí)無需再額外添加ESD保護(hù)器件,但如果應(yīng)用在高壓電力、雷擊等比較惡劣的環(huán)境中時(shí),建議用戶在模塊A/B線和TOUT/RIN線端外加TVS管、共模電感、防雷管、屏蔽雙絞線或同一網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)接大地等保護(hù)措施。
二、“活”
應(yīng)用靈活,隨遇而安。
工業(yè)產(chǎn)品中,最常見的是RS-232和RS-485兩種通信接口,市面上此類通信隔離模塊也是類目繁多,質(zhì)量也良莠不齊,因?yàn)镽S-232和RS-485兩種通信方式不同,市面上絕大多數(shù)產(chǎn)品都只能單獨(dú)隔離其中一種。MCMxx(A)T系列多協(xié)議隔離模塊,創(chuàng)新性的將兩種通信方式的轉(zhuǎn)換、隔離電路集成在一起,通過控制MODE腳的電平,在兩種通信方式中隨意切換,讓使用更加靈活。
三、“精”
小巧精致,節(jié)省空間。
雖然MCMxx(A)T多協(xié)議隔離模塊包含RS-232和RS-485兩種通信的轉(zhuǎn)換和隔離電路,并且還包含一個(gè)隔離電源,但其體積依然小巧,采用模塊化小體積封裝,最大限度的減小占用PCB面積。引腳間距采用標(biāo)準(zhǔn)DIP16封裝尺寸,讓PCB繪制也同樣簡單方便。
值得一提的是,MCMxx(A)T系列多協(xié)議隔離模塊,采用得是“一個(gè)輸入兩種輸出”的設(shè)計(jì)方案,使用一個(gè)UART口,通過改變MODE腳電平切換通信方式,在一些對通信實(shí)時(shí)性要求不高或者UART口資源緊張的情況下,實(shí)現(xiàn)UART口復(fù)用的功能。
四、“優(yōu)”
參數(shù)優(yōu)越,性能穩(wěn)定。
MCMxx(A)T多協(xié)議隔離模塊,隔離耐壓高達(dá)3500VDC,滿足絕大多說的使用環(huán)境,并且有極低的EME電磁輻射和極高的EMS電磁抗干擾能力,以及優(yōu)良的EMC特性??偩€接口集成ESD靜電保護(hù),在一般環(huán)境下即使不用額外使用保護(hù)器件也能穩(wěn)定工作。
以上就是MCMxx(A)T系列多協(xié)議隔離模塊的簡單介紹,目前該系列分為帶485自動(dòng)收發(fā)數(shù)據(jù)功能和不帶485自動(dòng)收發(fā)數(shù)據(jù)兩種,根據(jù)供電電壓又分為3.3V和5.0V兩種,可以根據(jù)使用需求和MCU工作電壓靈活選擇。
在科技快速發(fā)展的今天,由于工業(yè)產(chǎn)品諸多設(shè)計(jì)要求的限制,還很難做到像手機(jī)這種消費(fèi)類產(chǎn)品一樣精致,但工業(yè)產(chǎn)品的小型化發(fā)展是必然的。一個(gè)模塊的使用,或許無法讓工業(yè)產(chǎn)品徹底擺脫“傻大笨粗”的形象,但致遠(yuǎn)電子一直在工業(yè)產(chǎn)品小型化、模塊化的道路上努力著,探索者。
前路坎坷,但從未放棄。