多功能接口模塊在產品小型化過程中的應用

時間：2018-01-18 14:05:00

關鍵字：多功能小型化總線與接口接口模塊

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[導讀]科技飛速發(fā)展，工業(yè)產品“傻大笨粗”的形象將逐漸從人們視野中淡出。那么，怎樣在“高精尖特”的設計浪潮中快速小型化產品?今天就為大家講一講多功能接

科技飛速發(fā)展，工業(yè)產品“傻大笨粗”的形象將逐漸從人們視野中淡出。那么，怎樣在“高精尖特”的設計浪潮中快速小型化產品?今天就為大家講一講多功能接口模塊在產品小型化過程中的應用。

手機，從最開始板磚一樣的“大哥大”，到現在厚度不到8mm的iPhone，歷時不到半個世紀。隨著科技的發(fā)展，半導體集成電路的集成度越來越高，單顆芯片的功能越來越強大，封裝體積越來越小，所有設計都在向著小型化，輕薄化的方向發(fā)展著。

但是，在工業(yè)產品領域，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制造技術已經如此發(fā)達的今天，工業(yè)產品依然很難做到小巧精致?

一個工業(yè)產品，因為其復雜的使用環(huán)境，在設計時必需要考慮到抗干擾能力、電氣安全性、通信隔離、電氣隔離、結構強度、產品穩(wěn)定性等一系列的問題。

接觸過工業(yè)產品的朋友大多都有這樣的感受：產品核心控制部分往往只有幾個IC和少量的阻容器件，看起來非常簡單，但外圍接口的保護電路和隔離電路卻占據了大量的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。由此看來，想讓工業(yè)產品體積縮小，接口部分的隔離和保護電路簡單化、集成化和小型化就顯得尤為重要。

圖1 工業(yè)產品的核心部分往往只占電路板的很少一部分

目前的工業(yè)現場應用中，最常見到的兩種通信方式是RS-232和RS-485，并且通常都需要進行隔離。常規(guī)的處理方案，是使用一個隔離的DC-DC配合單獨的信號隔離電路來設計，但按常規(guī)的設計方案，采用分立的隔離 DC-DC、信號隔離、收發(fā)器、保護電路等設計出的接口隔離電路，勢必要占用大量的PCB面積，如果要同時使用多個隔離RS-232和隔離RS-485，那么PCB占用面積將會成倍的增加。

你不會天真的以為這樣就完了嗎?如果這個產品要使用到多個RS-232和RS-485接口，導致原本MCU的UART接口不夠用，那么，你還要進行UART擴展，給本就已經很大了的電路板繼續(xù)增肥。

說到這里，你是不是已經絕望了?難道工業(yè)產品真的就和“高精尖特”無緣嗎?

圖2 很多產品會同時使用多路RS-232和RS-485

如果現在告訴你，有這樣一個神器，它集合了：隔離電源、RS-232隔離電路、RS-485隔離電路、保護電路于一體，使用時基本不需要外圍器件，上電之后就能實現RS-485或RS-232的隔離通信，占用面積更是小到沒朋友，有著體積小、擴展方便、應用靈活的諸多特點，你是不是又對工業(yè)產品小型化有了一點點的信心?

下面我們就來看看，此物為何方神圣。

圖3 致遠電子MCMxx(A)T隔離RS-485/232收發(fā)器

廣州致遠電子，根據目前工業(yè)產品通信隔離需求，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保護電路集成封裝在一個模塊中，將電路設計化零為整，只需要簡單的電氣連接，就可以實現RS-485/232通信隔離，隔離電壓高達3500VDC，滿足絕大多數應用需求。

MCMxx(A)T多協(xié)議隔離模塊總結有以下四個特點：

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模塊中，使用時通過簡單的連接，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、電氣連接復雜的問題，不必再為隔離電路的設計而煩惱。

圖4 MCM12(A)T典型應用電路

需要說明的是，在模塊內部A/B線已經集成了ESD保護器件，因此用戶一般在應用于環(huán)境良好的場合時無需再額外添加ESD保護器件，但如果應用在高壓電力、雷擊等比較惡劣的環(huán)境中時，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絡單點接大地等保護措施。

二、“活”

應用靈活，隨遇而安。

工業(yè)產品中，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，質量也良莠不齊，因為RS-232和RS-485兩種通信方式不同，市面上絕大多數產品都只能單獨隔離其中一種。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。

圖5 工作模式真值表

值得一提的是，MCMxx(A)T系列多協(xié)議隔離模塊，采用得是“一個輸入兩種輸出”的設計方案，使用一個UART口，通過改變MODE腳電平切換通信方式，在一些對通信實時性要求不高或者UART口資源緊張的情況下，實現UART口復用的功能。

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-485兩種通信的轉換和隔離電路，并且還包含一個隔離電源，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。引腳間距采用標準DIP16封裝尺寸，讓PCB繪制也同樣簡單方便。

圖6MCMxx(A)T多協(xié)議隔離模塊外觀尺寸[!--empirenews.page--]

四、“優(yōu)”

參數優(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)秀的EMC特性。總線接口集成ESD靜電保護，在一般環(huán)境下即使不用額外使用保護器件也能穩(wěn)定工作。

圖7 MCMxx(A)T多協(xié)議隔離模塊EMC特性表

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自動收發(fā)數據功能和不帶485自動收發(fā)數據兩種，根據供電電壓又分為3.3V和5.0V兩種，可以根據使用需求和MCU工作電壓靈活選擇。

圖8 MCMxx(A)T多協(xié)議隔離模塊選型表