本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于工業(yè)、科研、軍工等領(lǐng)域中遠(yuǎn)程通訊方面的USB隔離轉(zhuǎn)光纖電路。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)、軍工科技的發(fā)展，高壓電源及高隔離電源的應(yīng)用越來越廣泛，特別是它們遠(yuǎn)程控制方面，而其遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)的可靠傳輸是關(guān)鍵問題?，F(xiàn)有的應(yīng)用中，僅僅使用光纖直接轉(zhuǎn)換為終端接口，來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。該方式在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)偶發(fā)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，尤其是在高壓環(huán)境應(yīng)用中。在多次的實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)光纖線會(huì)存有靜電，當(dāng)靜電累積到一定電壓后，就向連接的USB部分的電路放電，造成傳輸數(shù)據(jù)錯(cuò)亂而丟失數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提供一種速度快、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸可靠性高的USB隔離轉(zhuǎn)光纖電路，該電路解決了由于靜電放電造成的數(shù)據(jù)丟失問題，增強(qiáng)了其抗干擾能力。

本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采取的技術(shù)方案是，一種USB隔離轉(zhuǎn)光纖電路，包括輔助供電電路、USB接口轉(zhuǎn)換電路，其特征在于：還包括光耦隔離轉(zhuǎn)光纖電路，所述輔助供電電路分別與USB接口轉(zhuǎn)換電路、光耦隔離轉(zhuǎn)光纖電路連接，所述USB接口轉(zhuǎn)換電路與光耦隔離轉(zhuǎn)光纖電路連接；

具體電路連接為：所述光耦隔離轉(zhuǎn)光纖電路中，光電耦合器U2輸入發(fā)光二極管的陽極2腳接USB接口轉(zhuǎn)換電路中電阻R12的一端，光電耦合器U2輸入發(fā)光二極管的陰極3腳接USB接口轉(zhuǎn)換電路中接口轉(zhuǎn)換芯片U1的數(shù)據(jù)發(fā)送端1腳，光電耦合器U2的光電隔離供電端8腳分別接電阻R19和電容C11的一端、隔離輔助供電正端VG，電容C11的另一端接隔離地，光電耦合器U2的光電隔離輸出端6腳分別接電阻R5和R6的一端、電阻R19的另一端，光電耦合器U2的光電隔離接地端5腳接隔離地，電阻R6的另一端分別接電阻R7的一端、三極管T1的基極，三極管T1的發(fā)射極與電阻R7的另一端相連后接隔離地，隔離輔助供電正端VG通過電阻R4分別接電阻R5的另一端、三極管T1的集電極、光電收發(fā)一體模塊M2的發(fā)送輸入端8腳，電感L1和L2的一端相連后接輔助供電電路中電容C6的正極，即隔離輔助供電正端VG，電感L1的另一端分別接電容C7的一端、光電收發(fā)一體模塊M2的發(fā)送供電端6腳，電感L2的另一端分別接電容C8的一端、光電收發(fā)一體模塊M2的接收供電端5腳，光電收發(fā)一體模塊M2的發(fā)送接地端9腳與接收接地端1腳相連后接隔離地，電容C7和C8的另一端相連后接隔離地，電阻R9和R10的一端相連后接光電收發(fā)一體模塊M2的接收輸出端2腳，電阻R10的另一端分別接電阻R11的一端、三極管T2的基極，三極管T2的發(fā)射極與電阻R11的另一端相連后接隔離地，隔離輔助供電正端VG通過電阻R8分別接三極管T2的集電極、電阻R9的另一端、光電耦合器U3輸入發(fā)光二極管的陰極3腳，光電耦合器U3輸入發(fā)光二極管的陽極2腳通過電阻R20接隔離輔助供電正端VG，光電耦合器U3的光電隔離輸出端6腳接USB接口轉(zhuǎn)換電路中接口轉(zhuǎn)換芯片U1的數(shù)據(jù)接收端5腳，光電耦合器U3的光電隔離供電端8腳接輔助供電電路中電容C1的正極VDD端，光電耦合器U3的光電隔離接地端5腳接輸入地GND。

本實(shí)用新型的有益效果是：完成了串口數(shù)據(jù)的雙向隔離，隔離電壓高，且不影響原通訊速率。確保了在高壓靜電等特殊條件下遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性。實(shí)現(xiàn)了USB數(shù)據(jù)與串口光纖數(shù)據(jù)的隔離轉(zhuǎn)換，解決了由于靜電放電造成的數(shù)據(jù)丟失問題，增強(qiáng)了其抗干擾能力。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型電源電路的連接框圖；

圖2為本實(shí)用新型電源電路的原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、2所示，USB隔離轉(zhuǎn)光纖電路，包括輔助供電電路、USB接口轉(zhuǎn)換電路，還包括光耦隔離轉(zhuǎn)光纖電路。

輔助供電電路分別與USB接口轉(zhuǎn)換電路、光耦隔離轉(zhuǎn)光纖電路連接， USB接口轉(zhuǎn)換電路與光耦隔離轉(zhuǎn)光纖電路連接。

上述光耦隔離轉(zhuǎn)光纖電路中，光電耦合器U2輸入發(fā)光二極管的陽極2腳接USB接口轉(zhuǎn)換電路中電阻R12的一端，光電耦合器U2輸入發(fā)光二極管的陰極3腳接USB接口轉(zhuǎn)換電路中接口轉(zhuǎn)換芯片U1的數(shù)據(jù)發(fā)送端1腳，光電耦合器U2的光電隔離供電端8腳分別接電阻R19和電容C11的一端、隔離輔助供電正端VG，電容C11的另一端接隔離地，光電耦合器U2的光電隔離輸出端6腳分別接電阻R5和R6的一端、電阻R19的另一端，光電耦合器U2的光電隔離接地端5腳接隔離地，電阻R6的另一端分別接電阻R7的一端、三極管T1的基極，三極管T1的發(fā)射極與電阻R7的另一端相連后接隔離地，隔離輔助供電正端VG通過電阻R4分別接電阻R5的另一端、三極管T1的集電極、光電收發(fā)一體模塊M2的發(fā)送輸入端8腳，電感L1和L2的一端相連后接輔助供電電路中電容C6的正極，即隔離輔助供電正端VG，電感L1的另一端分別接電容C7的一端、光電收發(fā)一體模塊M2的發(fā)送供電端6腳，電感L2的另一端分別接電容C8的一端、光電收發(fā)一體模塊M2的接收供電端5腳，光電收發(fā)一體模塊M2的發(fā)送接地端9腳與接收接地端1腳相連后接隔離地，電容C7和C8的另一端相連后接隔離地，電阻R9和R10的一端相連后接光電收發(fā)一體模塊M2的接收輸出端2腳，電阻R10的另一端分別接電阻R11的一端、三極管T2的基極，三極管T2的發(fā)射極與電阻R11的另一端相連后接隔離地，隔離輔助供電正端VG通過電阻R8分別接三極管T2的集電極、電阻R9的另一端、光電耦合器U3輸入發(fā)光二極管的陰極3腳，光電耦合器U3輸入發(fā)光二極管的陽極2腳通過電阻R20接隔離輔助供電正端VG，光電耦合器U3的光電隔離輸出端6腳接USB接口轉(zhuǎn)換電路中接口轉(zhuǎn)換芯片U1的數(shù)據(jù)接收端5腳，光電耦合器U3的光電隔離供電端8腳接輔助供電電路中電容C1的正極VDD端，光電耦合器U3的光電隔離接地端5腳接輸入地GND。

接口轉(zhuǎn)換芯片U1的型號(hào)為：FT232RL。

光電耦合器U2的型號(hào)為：6N137。

DC/DC電源模塊M1的型號(hào)為：IB0505LS-1W。

光電收發(fā)一體模塊M2的型號(hào)為：NU211132。

選擇高精度、低溫度漂移的元器件，光電耦合器U2的選擇要兼顧隔離耐壓和傳輸速率，DC/DC轉(zhuǎn)換電源模塊M1選擇要求是：轉(zhuǎn)換效率高、體積小、穩(wěn)壓性能好。

工作原理

在輔助供電電路中，供電直接從USB接口J1的1腳獲得，經(jīng)熱敏電阻R1保護(hù)限流，電容C1~C3的輸入濾波后，得到5V左右的直流電壓。它一方面為USB接口轉(zhuǎn)換電路供電，另一方面為隔離DC/DC電源模塊M1提供輸入電壓VDD，并通過該電源轉(zhuǎn)換模塊，經(jīng)電容C6濾波，又得到高耐壓的隔離直流電壓輸出VG，作為光隔離轉(zhuǎn)光纖電路的供電電壓。

在USB接口轉(zhuǎn)換電路中，接口轉(zhuǎn)換芯片U1的型號(hào)為FT232RL，其具有寬溫、高速、穩(wěn)定傳輸?shù)忍攸c(diǎn)。它開始工作時(shí)，與計(jì)算機(jī)端完成USB口對(duì)接，且等待數(shù)據(jù)的傳輸。當(dāng)有數(shù)據(jù)從計(jì)算機(jī)端發(fā)送出，接口轉(zhuǎn)換芯片U1將其轉(zhuǎn)換為串口格式數(shù)據(jù)，以適應(yīng)串口通訊；當(dāng)有數(shù)據(jù)從隔離光纖端發(fā)出時(shí)，經(jīng)光耦隔離電路后，接口轉(zhuǎn)換芯片U1將其轉(zhuǎn)換為USB格式數(shù)據(jù)，以適應(yīng)USB通訊。

在光耦隔離轉(zhuǎn)光纖電路中，一方面從光電耦合器U2輸入端接收USB接口轉(zhuǎn)換電路發(fā)出的數(shù)據(jù)，通過光隔離，傳輸?shù)経2的輸出側(cè)，經(jīng)由三極管T1等組成的電平轉(zhuǎn)換電路后，送到光電收發(fā)一體模塊M2的發(fā)送輸入端8腳，再經(jīng)光纖將數(shù)據(jù)發(fā)送出去；另一方面，接收到來自光纖的數(shù)據(jù)信息，從光電收發(fā)一體模塊M2的接收輸出端2腳輸出，經(jīng)由三極管T2等組成的電平轉(zhuǎn)換電路后，將數(shù)據(jù)送到光電耦合器U3的輸入端，通過光隔離，又將其送到USB接口轉(zhuǎn)換電路中接口轉(zhuǎn)換芯片U1的數(shù)據(jù)接收端5腳，從而完成串口數(shù)據(jù)的雙向隔離傳輸。