[實用新型]高速隔離通信器

有效

• 申請號: 201521061320.4
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN205232260U
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 郭亞群;張曉東;須藤朗啓
• 申請（專利權）人: 上海光電醫用電子儀器有限公司
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02
• 代理公司: 北京英特普羅知識產權代理有限公司 11015
• 代理人: 林彥之

技術領域

本實用新型涉及一種通信隔離電路，特別涉及一種高速隔離通信器。

背景技術

根據掌握的電子市場信息，RS-232協議應用非常廣泛。目前PC上所搭載的RS-232模 塊通信速率最高可以達到921.6kbps，但市場上還沒有出現針對這種速率的TTL轉RS-232 的通訊模塊。目前在電子醫療產品中，由于需要采集的人體信號數據量巨大，通訊的波特 率一般在500kbps以上，并且生物信號極其微弱，容易受到噪聲干擾。所以需要一種通信 速率快，隔離效果好，并且性能穩定的通訊模塊。

市場上現有的TTL轉RS-232的通訊模塊波特率最高為115.2kbps。高于此通信速度的 只有TTL轉USB設備。雖然通信速度可以滿足，但是無隔離功能，且抗干擾能力較差。 對于復雜的系統來說，會造成數據的丟失和影響系統的穩定性。

傳統的TTL轉USB電路，因為沒有隔離部分，使得被測板上的三個獨立模塊(AGND， DGND，AFE)在測試過程中不同類型的地被短接，且與PC的大地連通，形成多個閉合回 路，容易受到外圍電路的干擾，大大降低了系統穩定性。同時會引入PC端的干擾，使得 測量數據失真。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種高速隔離通信器，本申請結合本公司在醫療器械開發中 遇到的實際問題，提出了一種高速隔離通信器的設計方案，解決了傳統測試電路的被測板 上的AGND，DGND，AFE在PC端被短路，使得在開發產品時的分地設計被重新短接， 產品在測試時無法達到設計時的式樣要求的問題。同時也解決了從PC端引入50Hz的工頻 干擾、測試數據的準確性低，測試的時間長的問題。

為實現上述目的，本實用新型的第一個發明目的在于在通信器上設計一種無需外部驅 動器或分立器件且結構簡單、性能穩定的磁耦隔離電路，以消除傳統光耦合器的不確定的 電流傳送比率、非線性傳送特性以及隨時間漂移和隨溫度漂移的問題。

高速隔離通信器，包括輸入端、輸出端和通信轉換單元，輸入端和輸出端與通信轉換 單元連接，其特征在于，還包括磁耦隔離模塊，所述輸入端與通信轉換單元之間通過磁耦 隔離模塊連接。

進一步地，所述磁耦隔離模塊包括至少一個磁耦。

進一步地，所述磁耦合隔離模塊包括磁耦U1、磁耦U2和磁耦U3，所述磁耦(U1)、 磁耦(U2)和磁耦(U3)分別對應被測板DGND模塊RS-232串口的電源端口、數據發送 端口、數據接收端口、請求發送端口和清除請求端口，即POWER、TXD、RXD、RTS和 CTS端口。所述磁耦(U1)、磁耦(U2)和磁耦(U3)的GND1腳均連接至GNDF端。 本申請可以使被測板的DGND、AGND、AFE端口相互之間獨立，不會被PC端GND干擾， 使檢測電路形成的回路面積很小，不易受到噪聲的干擾。

進一步地，所述磁耦U1為型號F0305XT-1WR2的直流磁耦隔離器。

進一步地，所述磁耦U2和磁耦U3為型號ADuM1201AR的雙通道數字隔離器。

所述磁耦隔離模塊為3kV的磁耦隔離，相比于常用的光電隔離消除了不確定的電流傳 送比率、非線性傳送特性以及隨時間漂移和隨溫度漂移問題。同時功耗降低了90％，IC的 兩端為獨立供電，不會對采集端的信號造成二次干擾。

進一步地，所述通信轉換單元為型號為MAX3225的U4信號轉換芯片，所述U4信號 轉換芯片的T1IN引腳和T2IN引腳分別與磁耦U2的VOB引腳、磁耦U3的VOB引腳相 連接。該芯片具有高速率，低功耗，低電流驅動等優點。

進一步地，所述磁耦隔離模塊與輸入端之間設置有第一濾波電路。根據信號采集信號 的特性第一濾波電路選用了低通濾波器。

進一步地，所述第一濾波電路包括四個RC濾波單元，RC濾波單元分別設置在輸入端 與磁耦U2相連接的引線以及輸入端與磁耦U3相連接的引線上。且四個RC濾波單元之間 相互獨立。為了更好地適用本公司產品，RC濾波單元的截止頻率為700kHz，后期可以根 據需要對截止頻率調整，最高可達到1MHz。

進一步地，還包括去耦電容(C9、C10、C11、C12)，去耦電容(C9、C10、C11、C12) 分別安裝在磁耦U2和磁耦U3的信號輸入端和信號輸出端。

進一步地，還包括防止磁耦U2和磁耦U3擊穿的下拉電阻R5，所述下拉電阻R5電阻 值3.3K。