引言如果用尺度 USB (通用串行总线) 电缆将台式 PC 毗连到工业设备或医疗设备，大概立即就会得到一个昂贵的教导。PC 和所毗连的设备很有大概连到了地电位差别的插座上。因此 PC 与设备毗连后，USB 电缆大概在这两台设备之间提供了一个较低阻抗的接地通路，从而使 USB 电源通路上的所有组件都被烧毁。如果用 USB 电源供电的设备 (比方便携式扫描仪) 取代 PC，那么你的逆境大概是，面临着一个无法提供富足功率的 USB 端口。也许更令人沮丧的是，你知道所有设备都是安全毗连的，而且供电方式正确，但是电气噪声的情况却使通信出现了故障。 USB 尺度是上世纪 90 年代中期制定的，制定时从未思量用在有噪声的情况中。USB 本计划用来在相对安静的家庭或办公情况中，通过短间隔将低功率外设毗连至 PC。而本日，USB 由于速度和易用性等优点，已经变得广受接待了，设计师依靠 USB 毗连电脑与众多定制外设，在这种情况下，显然在某些应用中需要隔离，尤其是在医疗和工业范畴。市场上已有隔离式 USB 收发器，但是这些办理方案不包罗隔离式电源和无源组件，因此形成了较大和比力复杂的设计。一种更加简洁的办理方案是凌力尔特公司的 LTM2884 隔离式 USB 收发器和电源，该器件极大地简化了任何隔离式 USB 2.0 集线器或外设设计，为用于严苛情况做好了准备。 芯片级隔离与电源电气隔离用在各种行业中，最常见的是提供安全掩护，防止潜在破坏性很大的电压导致设备损坏。隔离还用来消除噪声和接地环路产生的共模电压差的影响，大概用作差别工作电压之间的电平移位器。一般情况下，要创建一个隔离式系统，除了隔离势垒组件自己，在隔离势垒两侧还需要若干无源和有源组件。隔离势垒组件是出了名的难用，显著增加了隔离式系统的设计时间和本钱。思量到这一点，凌力尔特公司开辟了微型模块 (μModule?) 隔离器系列，该系列隔离器将隔离式系统的设计淘汰为仅需插入一个模块，无需任何复杂的隔离势垒组件。实际上，μModule 隔离器根本无需外部组件。如图 1 所示，LTM2884 USB μModule 隔离器提供 2500VRMS 电气隔离，在一个 15mm x 15mm x 5mm 外貌贴装 BGA 封装中，集成了一个 USB 2.0 收发器、一个无光耦合器的反激式转换器、几个超低静态电流 LDO 和所有需要的无源组件。
图1{京电港论坛}：带隔离电源的LTM2884隔离式USB收发器 与该系列中的其他μModule 隔离器一样，LTM2884 接纳电感耦合线圈或无磁芯变压器以穿越 2500VRMS 隔离势垒通报数据，而专用 IC 则负责为两个 USB 通道和两个数据方向执行数据传输和吸收功能。隔离势垒任一侧的 USB 信号被编码为脉冲，并使用差分信号传输通过在 μModule 衬底中形成的无磁芯变压器高出隔离界限举行转换。该系统备有数据刷新、不对校验、故障安全停机和可蒙受极高的共模，为双向信号隔离提供了一款结实型办理方案。 LTM2884 中的隔离电源是接纳更加传统的方法产生的。电源是从一个具原边电压检测调治功能的界限模式反激转换器得到的。这种整体电源拓扑提供了一款简朴、机动，容错和相对高效的设计 (效率约为 65%)。LTM2884 具有两个用于为内置 USB 收发器和 DC/DC 转换器供电的分离输入。USB 收发器从一个 4.4V 至 16.5V 总线或外部电源吸收功率。DC/DC 转换器也从相同的电源吸收功率；如果毗连至 5V 总线，则隔离式外设能够使用高达 1W (200mA/5V) 的隔离电源；否则，当毗连至一个高于 8.6V 的外部电源时则可为外设提供 2.5W (500mA/5V) 功率! 简化结实的设计LTM2884 与 USB 2.0 全速 (12Mbps) 和低速 (1.5Mbps) 运行模式兼容。拜见图 2，LTM2884 检测下游端口所毗连的 USB 设备的速度，然后设定它自己内部上游端口的上拉电阻器，以与该速度匹配。集成的下拉电阻器也支持下游总线配置。LTM2884 通过监督下游空闲状态并以恒定速率刷新跨隔离势垒的状态，保持 USB 总线的空闲状态。如果上游端口空闲时间凌驾 3ms，那么 LTM2884 就可以进入暂停模式，以使该器件自己的功耗降至 500μA 以下。这种自动速度选择功能无需设定跨接线或配置软件，从而实现了真正的即插即用式设计。
图2{京电港论坛}：LTM2884自动选择内部上游上拉电阻器以与下游速度匹配 只管隔离可以掩护设备免受地电位差损害，但是还需要其他掩护机制来抵抗有噪声情况中常见的噪声、瞬变和浪涌。电气隔离的主要利益之一是，隔离势垒能够挡住高电压，从而无需其他掩护器件，比方粗笨的瞬变电压抑制器 (MOV、TVS 等)。LTM2884 不但能够轻松蒙受 2500VRMS (3500VPEAK) 长达 1 分钟，而且能够在连至当地电源的 USB 引脚上蒙受 ±15kV HBM (人体模型) ESD 以及能够通过连至电源的隔离势垒蒙受 ±15kV HBM。高 ESD 额定值归功于仔细设计的高性能隔离势垒，该额定值还支持 30kV/us (典范值为 50kV/μs) 的最低共模瞬变速率，并允许 LTM2884 独特地通过瞬变事件无不对工作，同时发送 USB 数据。 LTM2884 对于 RF 和磁场拥有强大的蒙受能力，而且对相邻组件也没有影响，不产生高 EMI (电磁干扰)。LTM2884 中接纳的 μModule 隔离器技能已颠末独立机构评估，在测试中乐成到达了欧洲尺度 EN 55024 对 RF 和磁场蒙受能力的要求，这按照 EN 61000-4-3 测试尺度要求。别的，设计和结构方法还允许 LTM2884 最大限度地减小 EMI，使其到达远低于 CISPR 22 Class B 限制的水平，从而无需接纳复杂的 EMI 屏蔽和抑制技能。 隔离式USB应用当隔离 USB 端口时，没有太多电路配置工作。如 LTM2884 之类的隔离组件既可以放置在外设的输入端，与 USB 电缆 (中继器) 串联，也可以放置在集线器 / 主机的输出端。凭借上述特点，无论哪种最终应用或细分市场，LTM2884 险些适合于任何 USB 设备。该μModule 的占板面积为 225mm2，所需电路板空间最小，同时险些所有电气规格都颠末测试，并包管工作在 -40°C 至 105°C 的工作温度范围。UL 1577 组件级认证正在举行中，而且 LTM2884 满意医疗安全尺度 IEC 60601-1 的所有要求，少少数要求 A.C. 测试电压高于 2500kVRMS 的双 MOOP (操纵者掩护方法) 和双 MOPP (患者掩护方法) 测试除外。除此以外，LTM2884 的引脚隔断 (爬电间隔和电气间隙) 大于 9mm，通过绝缘针对数据提供 100μm 间隔，针对电源提供 114μm 间隔，这些与安全有关的参数将有助于 USB 系统满意各种差别设备级尺度的要求。 LTM2884 适用范围如此广泛，因此在该器件公开辟布之前，凌力尔特公司就已经发现怎样将该器件应用于多种设计中了。图 3 显示，LTM2884 是凌力尔特 LTP2884 USB 串联隔离器的焦点，该串联隔离器是一款完整的独立器件，用作一个完整的参考方案，还可以作为一个独立器件购买，以便能够在工作情况中快速摆设 USB 隔离。LTP2884 接纳结实的小型封装，提供 LTM2884 的所有利益，具备 ±20kV ESD 掩护、LED 状态和报警指示器、以及耐用的 USB 毗连器。固然，不需要驱动器和软件，即插即用！
|
热点图文
