[实用新型]高速隔离通信器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种通信隔离电路，特别涉及一种高速隔离通信器。

背景技术

根据掌握的电子市场信息，RS-232协议应用非常广泛。目前PC上所搭载的RS-232模 块通信速率最高可以达到921.6kbps，但市场上还没有出现针对这种速率的TTL转RS-232 的通讯模块。目前在电子医疗产品中，由于需要采集的人体信号数据量巨大，通讯的波特 率一般在500kbps以上，并且生物信号极其微弱，容易受到噪声干扰。所以需要一种通信 速率快，隔离效果好，并且性能稳定的通讯模块。

市场上现有的TTL转RS-232的通讯模块波特率最高为115.2kbps。高于此通信速度的 只有TTL转USB设备。虽然通信速度可以满足，但是无隔离功能，且抗干扰能力较差。 对于复杂的系统来说，会造成数据的丢失和影响系统的稳定性。

传统的TTL转USB电路，因为没有隔离部分，使得被测板上的三个独立模块(AGND， DGND，AFE)在测试过程中不同类型的地被短接，且与PC的大地连通，形成多个闭合回 路，容易受到外围电路的干扰，大大降低了系统稳定性。同时会引入PC端的干扰，使得 测量数据失真。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高速隔离通信器，本申请结合本公司在医疗器械开发中 遇到的实际问题，提出了一种高速隔离通信器的设计方案，解决了传统测试电路的被测板 上的AGND，DGND，AFE在PC端被短路，使得在开发产品时的分地设计被重新短接， 产品在测试时无法达到设计时的式样要求的问题。同时也解决了从PC端引入50Hz的工频 干扰、测试数据的准确性低，测试的时间长的问题。

为实现上述目的，本实用新型的第一个发明目的在于在通信器上设计一种无需外部驱 动器或分立器件且结构简单、性能稳定的磁耦隔离电路，以消除传统光耦合器的不确定的 电流传送比率、非线性传送特性以及随时间漂移和随温度漂移的问题。

高速隔离通信器，包括输入端、输出端和通信转换单元，输入端和输出端与通信转换 单元连接，其特征在于，还包括磁耦隔离模块，所述输入端与通信转换单元之间通过磁耦 隔离模块连接。

进一步地，所述磁耦隔离模块包括至少一个磁耦。

进一步地，所述磁耦合隔离模块包括磁耦U1、磁耦U2和磁耦U3，所述磁耦(U1)、 磁耦(U2)和磁耦(U3)分别对应被测板DGND模块RS-232串口的电源端口、数据发送 端口、数据接收端口、请求发送端口和清除请求端口，即POWER、TXD、RXD、RTS和 CTS端口。所述磁耦(U1)、磁耦(U2)和磁耦(U3)的GND1脚均连接至GNDF端。 本申请可以使被测板的DGND、AGND、AFE端口相互之间独立，不会被PC端GND干扰， 使检测电路形成的回路面积很小，不易受到噪声的干扰。

进一步地，所述磁耦U1为型号F0305XT-1WR2的直流磁耦隔离器。

进一步地，所述磁耦U2和磁耦U3为型号ADuM1201AR的双通道数字隔离器。

所述磁耦隔离模块为3kV的磁耦隔离，相比于常用的光电隔离消除了不确定的电流传 送比率、非线性传送特性以及随时间漂移和随温度漂移问题。同时功耗降低了90％，IC的 两端为独立供电，不会对采集端的信号造成二次干扰。

进一步地，所述通信转换单元为型号为MAX3225的U4信号转换芯片，所述U4信号 转换芯片的T1IN引脚和T2IN引脚分别与磁耦U2的VOB引脚、磁耦U3的VOB引脚相 连接。该芯片具有高速率，低功耗，低电流驱动等优点。

进一步地，所述磁耦隔离模块与输入端之间设置有第一滤波电路。根据信号采集信号 的特性第一滤波电路选用了低通滤波器。

进一步地，所述第一滤波电路包括四个RC滤波单元，RC滤波单元分别设置在输入端 与磁耦U2相连接的引线以及输入端与磁耦U3相连接的引线上。且四个RC滤波单元之间 相互独立。为了更好地适用本公司产品，RC滤波单元的截止频率为700kHz，后期可以根 据需要对截止频率调整，最高可达到1MHz。

进一步地，还包括去耦电容(C9、C10、C11、C12)，去耦电容(C9、C10、C11、C12) 分别安装在磁耦U2和磁耦U3的信号输入端和信号输出端。

进一步地，还包括防止磁耦U2和磁耦U3击穿的下拉电阻R5，所述下拉电阻R5电阻 值3.3K。