CN106201954B - 一种usb隔离转光纤电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种USB隔离转光纤电路，包括辅助供电电路、USB接口转换电路，还包括光耦隔离转光纤电路。辅助供电电路分别与USB接口转换电路、光耦隔离转光纤电路连接，USB接口转换电路与光耦隔离转光纤电路连接。有益效果是：完成了串口数据的双向隔离，隔离电压高，且不影响原通讯速率；确保了在高压静电等特殊条件下远程数据传输的准确性和可靠性；实现了USB数据与串口光纤数据的隔离转换，解决了由于静电放电造成的数据丢失问题，增强了其抗干扰能力。

Description

一种USB隔离转光纤电路
技术领域
本发明涉及一种应用于工业、科研、军工等领域中远程通讯方面的USB隔离转光纤电路。
背景技术
随着工业、军工科技的发展，高压电源及高隔离电源的应用越来越广泛，特别是它们远程控制方面，而其远程控制数据的可靠传输是关键问题。现有的应用中，仅仅使用光纤直接转换为终端接口，来实现远程数据传输。该方式在实际应用时，会出现偶发数据丢失现象，尤其是在高压环境应用中。在多次的实践中，发现光纤线会存有静电，当静电累积到一定电压后，就向连接的USB部分的电路放电，造成传输数据错乱而丢失数据。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供一种速度快、远程数据传输可靠性高的USB隔离转光纤电路，该电路解决了由于静电放电造成的数据丢失问题，增强了其抗干扰能力。
本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是，一种USB隔离转光纤电路，包括辅助供电电路、USB接口转换电路，其特征在于：还包括光耦隔离转光纤电路，所述辅助供电电路分别与USB接口转换电路、光耦隔离转光纤电路连接，所述USB接口转换电路与光耦隔离转光纤电路连接；
具体电路连接为：所述光耦隔离转光纤电路中，光电耦合器U2输入发光二极管的阳极2脚接USB接口转换电路中电阻R12的一端，光电耦合器U2输入发光二极管的阴极3脚接USB接口转换电路中接口转换芯片U1的数据发送端1脚，光电耦合器U2的光电隔离供电端8脚分别接电阻R19和电容C11的一端、隔离辅助供电正端VG，电容C11的另一端接隔离地，光电耦合器U2的光电隔离输出端6脚分别接电阻R5和R6的一端、电阻R19的另一端，光电耦合器U2的光电隔离接地端5脚接隔离地，电阻R6的另一端分别接电阻R7的一端、三极管T1的基极，三极管T1的发射极与电阻R7的另一端相连后接隔离地，隔离辅助供电正端VG通过电阻R4分别接电阻R5的另一端、三极管T1的集电极、光电收发一体模块M2的发送输入端8脚，电感L1和L2的一端相连后接辅助供电电路中电容C6的正极，即隔离辅助供电正端VG，电感L1的另一端分别接电容C7的一端、光电收发一体模块M2的发送供电端6脚，电感L2的另一端分别接电容C8的一端、光电收发一体模块M2的接收供电端5脚，光电收发一体模块M2的发送接地端9脚与接收接地端1脚相连后接隔离地，电容C7和C8的另一端相连后接隔离地，电阻R9和R10的一端相连后接光电收发一体模块M2的接收输出端2脚，电阻R10的另一端分别接电阻R11的一端、三极管T2的基极，三极管T2的发射极与电阻R11的另一端相连后接隔离地，隔离辅助供电正端VG通过电阻R8分别接三极管T2的集电极、电阻R9的另一端、光电耦合器U3输入发光二极管的阴极3脚，光电耦合器U3输入发光二极管的阳极2脚通过电阻R20接隔离辅助供电正端VG，光电耦合器U3的光电隔离输出端6脚接USB接口转换电路中接口转换芯片U1的数据接收端5脚，光电耦合器U3的光电隔离供电端8脚接辅助供电电路中电容C1的正极VDD端，光电耦合器U3的光电隔离接地端5脚接输入地GND。
本发明的有益效果是：完成了串口数据的双向隔离，隔离电压高，且不影响原通讯速率。确保了在高压静电等特殊条件下远程数据传输的准确性和可靠性。实现了USB数据与串口光纤数据的隔离转换，解决了由于静电放电造成的数据丢失问题，增强了其抗干扰能力。
附图说明
图1为本发明电源电路的连接框图；
图2为本发明电源电路的原理图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种USB隔离转光纤电路，包括辅助供电电路、USB接口转换电路，还包括光耦隔离转光纤电路。
辅助供电电路分别与USB接口转换电路、光耦隔离转光纤电路连接， USB接口转换电路与光耦隔离转光纤电路连接。
上述光耦隔离转光纤电路中，光电耦合器U2输入发光二极管的阳极2脚接USB接口转换电路中电阻R12的一端，光电耦合器U2输入发光二极管的阴极3脚接USB接口转换电路中接口转换芯片U1的数据发送端1脚，光电耦合器U2的光电隔离供电端8脚分别接电阻R19和电容C11的一端、隔离辅助供电正端VG，电容C11的另一端接隔离地，光电耦合器U2的光电隔离输出端6脚分别接电阻R5和R6的一端、电阻R19的另一端，光电耦合器U2的光电隔离接地端5脚接隔离地，电阻R6的另一端分别接电阻R7的一端、三极管T1的基极，三极管T1的发射极与电阻R7的另一端相连后接隔离地，隔离辅助供电正端VG通过电阻R4分别接电阻R5的另一端、三极管T1的集电极、光电收发一体模块M2的发送输入端8脚，电感L1和L2的一端相连后接辅助供电电路中电容C6的正极，即隔离辅助供电正端VG，电感L1的另一端分别接电容C7的一端、光电收发一体模块M2的发送供电端6脚，电感L2的另一端分别接电容C8的一端、光电收发一体模块M2的接收供电端5脚，光电收发一体模块M2的发送接地端9脚与接收接地端1脚相连后接隔离地，电容C7和C8的另一端相连后接隔离地，电阻R9和R10的一端相连后接光电收发一体模块M2的接收输出端2脚，电阻R10的另一端分别接电阻R11的一端、三极管T2的基极，三极管T2的发射极与电阻R11的另一端相连后接隔离地，隔离辅助供电正端VG通过电阻R8分别接三极管T2的集电极、电阻R9的另一端、光电耦合器U3输入发光二极管的阴极3脚，光电耦合器U3输入发光二极管的阳极2脚通过电阻R20接隔离辅助供电正端VG，光电耦合器U3的光电隔离输出端6脚接USB接口转换电路中接口转换芯片U1的数据接收端5脚，光电耦合器U3的光电隔离供电端8脚接辅助供电电路中电容C1的正极VDD端，光电耦合器U3的光电隔离接地端5脚接输入地GND。
接口转换芯片U1的型号为：FT232RL。
光电耦合器U2的型号为：6N137。
DC/DC电源模块M1的型号为：IB0505LS-1W。
光电收发一体模块M2的型号为：NU211132。
选择高精度、低温度漂移的元器件，光电耦合器U2的选择要兼顾隔离耐压和传输速率，DC/DC转换电源模块M1选择要求是：转换效率高、体积小、稳压性能好。
工作原理
在辅助供电电路中，供电直接从USB接口J1的1脚获得，经热敏电阻R1保护限流，电容C1~C3的输入滤波后，得到5V左右的直流电压。它一方面为USB接口转换电路供电，另一方面为隔离DC/DC电源模块M1提供输入电压VDD，并通过该电源转换模块，经电容C6滤波，又得到高耐压的隔离直流电压输出VG，作为光隔离转光纤电路的供电电压。
在USB接口转换电路中，接口转换芯片U1的型号为FT232RL，其具有宽温、高速、稳定传输等特点。它开始工作时，与计算机端完成USB口对接，且等待数据的传输。当有数据从计算机端发送出，接口转换芯片U1将其转换为串口格式数据，以适应串口通讯；当有数据从隔离光纤端发出时，经光耦隔离电路后，接口转换芯片U1将其转换为USB格式数据，以适应USB通讯。
在光耦隔离转光纤电路中，一方面从光电耦合器U2输入端接收USB接口转换电路发出的数据，通过光隔离，传输到U2的输出侧，经由三极管T1等组成的电平转换电路后，送到光电收发一体模块M2的发送输入端8脚，再经光纤将数据发送出去；另一方面，接收到来自光纤的数据信息，从光电收发一体模块M2的接收输出端2脚输出，经由三极管T2等组成的电平转换电路后，将数据送到光电耦合器U3的输入端，通过光隔离，又将其送到USB接口转换电路中接口转换芯片U1的数据接收端5脚，从而完成串口数据的双向隔离传输。

Claims (1)

1.一种USB隔离转光纤电路，包括辅助供电电路、USB接口转换电路，其特征在于：还包括光耦隔离转光纤电路，所述辅助供电电路分别与USB接口转换电路、光耦隔离转光纤电路连接，所述USB接口转换电路与光耦隔离转光纤电路连接；
具体电路连接为：所述光耦隔离转光纤电路中，光电耦合器U2输入发光二极管的阳极2脚接USB接口转换电路中电阻R12的一端，光电耦合器U2输入发光二极管的阴极3脚接USB接口转换电路中接口转换芯片U1的数据发送端1脚，光电耦合器U2的光电隔离供电端8脚分别接电阻R19和电容C11的一端、隔离辅助供电正端VG，电容C11的另一端接隔离地，光电耦合器U2的光电隔离输出端6脚分别接电阻R5和R6的一端、电阻R19的另一端，光电耦合器U2的光电隔离接地端5脚接隔离地，电阻R6的另一端分别接电阻R7的一端、三极管T1的基极，三极管T1的发射极与电阻R7的另一端相连后接隔离地，隔离辅助供电正端VG通过电阻R4分别接电阻R5的另一端、三极管T1的集电极、光电收发一体模块M2的发送输入端8脚，电感L1和L2的一端相连后接辅助供电电路中电容C6的正极，即隔离辅助供电正端VG，电感L1的另一端分别接电容C7的一端、光电收发一体模块M2的发送供电端6脚，电感L2的另一端分别接电容C8的一端、光电收发一体模块M2的接收供电端5脚，光电收发一体模块M2的发送接地端9脚与接收接地端1脚相连后接隔离地，电容C7和C8的另一端相连后接隔离地，电阻R9和R10的一端相连后接光电收发一体模块M2的接收输出端2脚，电阻R10的另一端分别接电阻R11的一端、三极管T2的基极，三极管T2的发射极与电阻R11的另一端相连后接隔离地，隔离辅助供电正端VG通过电阻R8分别接三极管T2的集电极、电阻R9的另一端、光电耦合器U3输入发光二极管的阴极3脚，光电耦合器U3输入发光二极管的阳极2脚通过电阻R20接隔离辅助供电正端VG，光电耦合器U3的光电隔离输出端6脚接USB接口转换电路中接口转换芯片U1的数据接收端5脚，光电耦合器U3的光电隔离供电端8脚接辅助供电电路中电容C1的正极VDD端，光电耦合器U3的光电隔离接地端5脚接输入地GND。
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