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ADuM4160通用串行總線(USB)電纜隔離器 電路原理圖+BOM表

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實(shí)物圖：


電路功能與優(yōu)勢

通用串行總線(USB)正迅速成為大部分PC外設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)接口。由于它具有出色的速度、靈活性，并且支持設(shè)備熱插拔，因而正在取代RS232和并行打印機(jī)端口。工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備制造商也非常希望使用這種總線，但苦于沒有很好的方式來為控制危險(xiǎn)電壓的機(jī)器連接或者醫(yī)療應(yīng)用中的低泄漏防去顫連接提供必要的隔離，導(dǎo)致應(yīng)用推廣相當(dāng)緩慢。

ADuM4160主要設(shè)計(jì)用作USB外設(shè)的隔離元件。但在某些情況下，它也可以用于實(shí)現(xiàn)隔離電纜功能。為此，必須先解決幾個(gè)問題。ADuM4160上游和下游的緩沖器完全相同，均能驅(qū)動USB電纜，但下游緩沖器還必須能夠根據(jù)與之相連的全速或低速外設(shè)調(diào)整速度。上游連接必須像外設(shè)一樣工作，下游連接必須像主機(jī)一樣工作。

在構(gòu)建專用外設(shè)接口的應(yīng)用中，速度是已知的并且不會改變，而主機(jī)應(yīng)用則不同，必須根據(jù)檢測所連接的是低速還是全速設(shè)備而隨機(jī)應(yīng)變。 ADuM4160通過引腳以硬連線方式確定單一速度；因此，當(dāng)插入下游側(cè)的外設(shè)速度正確時(shí)，它正常工作；當(dāng)所連外設(shè)的速度不正確時(shí)，它無法工作。解決這一問題的最佳辦法是將 如圖所示應(yīng)用電路的目標(biāo)是隔離一個(gè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)USB接口的外設(shè)。由于沒有效率為100%的電源轉(zhuǎn)換器可用來跨越隔離傳輸總線電壓，因此無法獲得一條完全兼容的總線供電電纜。此外，轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)電流不符合USB標(biāo)準(zhǔn)的待機(jī)電流要求，而且 ADuM4160與一個(gè)集線器控制器相結(jié)合。

可以將集線器控制器的上游側(cè)看作是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的固定速度外設(shè)端口，利用ADuM4160很容易對其進(jìn)行隔離，而下游端口則全部由集線器控制器處理。但在許多情況下，雖然不能認(rèn)定為完全符合USB標(biāo)準(zhǔn)，但從實(shí)用角度看，單一速度電纜是可以接受的，特別是在使用定制連接器的情況下，這樣就不會與兼容器件相混淆。可以去除集線器芯片，這樣設(shè)計(jì)將變得非常小且簡單。

ADuM4160提供了一種經(jīng)濟(jì)簡單的方式來實(shí)現(xiàn)工業(yè)和醫(yī)療外設(shè)的隔離緩沖器。利用該器件的挑戰(zhàn)在于必須將其與ADuM5000等小型隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器配對，以利用此隔離緩沖器構(gòu)建總線供電的電纜隔離器。與任何器件隔離一樣，ADuM4160提供如下功能特性： ADuM5000. As with isolating any device, the services that the ADuM4160提供如下功能特性：:

    在上游直接隔離電纜的USB D+和D−線路。
    針對不需要外部控制線路的控制數(shù)據(jù)流實(shí)施自動控制方案。
    提供醫(yī)用級隔離。
    支持全速或低速信號速率。
    支持通過電纜提供隔離電源。

如圖所示應(yīng)用電路的目標(biāo)是隔離一個(gè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)USB接口的外設(shè)。由于沒有效率為100%的電源轉(zhuǎn)換器可用來跨越隔離傳輸總線電壓，因此無法獲得一條完全兼容的總線供電電纜。此外，轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)電流不符合USB標(biāo)準(zhǔn)的待機(jī)電流要求，而且ADuM4160還有速度檢測限制。能夠?qū)崿F(xiàn)的是固定速度或開關(guān)控制速度的電纜，它可以向下游外設(shè)提供適中的功率。不過，這是一種定制應(yīng)用，不完全符合USB標(biāo)準(zhǔn)。


電路原理圖：


BOM表:
B1_C
NUP4202  Diode-TVS Array
ON Semiconductor NUP4202W1T2GMouser 863-NUP4202W1T2G
B2_C


　
C10_C
0805, 0.1μF, 50V capacitor
Panasonic-ECG ECJ-2FB1H104K
Stockroom A004-0005-043
C11_C




C13_C




C15_C




C16_C




C2_C




C3_C




C4_C




C6_C

8-Jul

C7_C




C9_C




C12_C
0.079" through hole, 100μF  aluminum electrolytic, 6.3V capacitor (DNP)
Panasonic-ECG ECE-A0JKA101
Digikey P803-ND
C19_C
0805, 10μF, 16V capacitor
Murata GRM21BR61C106KE15L
Stockroom A004-0008-060
C20_C




C5_C




C8_C




C1_C0805, 1000pF, 50V capacitor
Panasonic-ECG ECJ-2VB1H102K
Stockroom A004-0008-005
C14_C




C17_C
10.00mm through hole, 100pF ceramic,  4000V safety capacitor
Murata DE1B3KX101KA5B
Mouser 81-DE1B3KX101KA5B
C18_C


　
F1_C
0805, ferrite bead
Murata BLM21PG221SN1D
Digikey 490-1054-1-ND
F2_C




F3_C




F4_C




L1_C
1210, common mode choke
TDK ACM3225-271-2P-T001
Digikey 445-2032-1-ND (270Ω)
L2_C

TDK ACM3225-800-2P-T001
Digikey 445-2030-1-ND (80Ω)
R1_C
0805, 10kΩ resistor


Stockroom A003-0018-083
R6_C




R7_C




R2_C
0805, 24.0Ω 1% resistor
Rohm Semiconductor MCR10EZHF24R0
Digikey RHM24.0CCT-ND
R3_C




R4_C




R5_C




R8_C0805 jumper　
DNP
R9_C
　

R10_C
　

SW1_C
switch, 1 position DIP
E-Switch KAJ01LAGT
Digikey EG4415-ND
U3_CADuM1100 iCoupler Digital IsolatorAnalog Devices Inc. ADuM1100ARZ

U1_CADuM4160 Full/Low Speed USB Digital IsolatorAnalog Devices Inc. ADuM4160BRWZ

U2_CADuM5000 Isolated DC-to-DC ConverterAnalog Devices Inc. ADuM5000ARWZ

N/A
2.07"L x 1.5"W x  1.06"H, 0.080" thick aluminum enclosure
Hammond Manufacturing  1590H
Digikey HM365-ND
N/A
2m shielded USB A to  USB B cable
Assmann Electronics  Inc. AK672-2-R
Digikey AE9932-ND
J1_C and J2_C
4 pin connector socket (comes as a 1  x 20 strip, break off as needed)
Mill-Max  Manufacturing Corp.
Digikey ED6520-ND


全部資料（壓縮包）下載：

通用串行總線(USB)電纜隔離器電路設(shè)計(jì)文件.zip

3.14 MB, 下載次數(shù): 83, 下載積分: 黑幣 -5

通用串行總線(USB)電纜隔離器電路電路筆記.pdf

386.32 KB, 下載次數(shù): 70, 下載積分: 黑幣 -5

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沙發(fā)
ID:206613 發(fā)表于 2017-6-1 10:27 | 只看該作者
支持，.............
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板凳
ID:233769 發(fā)表于 2017-9-18 11:03 | 只看該作者
很有參考用.謝謝
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地板
ID:71952 發(fā)表于 2017-10-23 23:37 | 只看該作者
很有用，謝謝
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5#
ID:237300 發(fā)表于 2017-11-7 03:31 | 只看該作者
這個(gè)要頂下
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6#
ID:254487 發(fā)表于 2017-11-28 08:30 | 只看該作者
厲害！！！！！！！！！！！！！！！！！11111111111
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7#
ID:259155 發(fā)表于 2017-12-8 17:12 | 只看該作者
1.有沒做個(gè)靜電測試。靜電等級有幾級  
2.有多余的板子么，我也想做個(gè)試驗(yàn)。
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8#
無效樓層，該帖已經(jīng)被刪除
9#
ID:268730 發(fā)表于 2017-12-29 10:12 | 只看該作者
參考用.謝謝
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10#
ID:88756 發(fā)表于 2018-2-19 01:01 | 只看該作者
謝謝！研究研究！學(xué)習(xí)一下！
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11#
ID:381973 發(fā)表于 2018-9-13 08:39 | 只看該作者
真是及時(shí)啊！正在找，就有！51HEI威武啊
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12#
ID:258901 發(fā)表于 2019-1-22 16:32 | 只看該作者
連這種東西也賣錢
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13#
無效樓層，該帖已經(jīng)被刪除
14#
ID:66198 發(fā)表于 2019-10-30 11:57 | 只看該作者
看看，學(xué)習(xí)是第一的需求，其它已經(jīng)不重要
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15#
ID:66198 發(fā)表于 2019-10-30 12:00 | 只看該作者
還以為是PCB　SCH,結(jié)果是PDF.用處不大
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16#
ID:446576 發(fā)表于 2020-2-19 14:23 | 只看該作者
謝謝分享...................
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17#
ID:383627 發(fā)表于 2020-7-1 22:03 | 只看該作者
有沒有PCB圖，元件封裝圖
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18#
ID:104425 發(fā)表于 2020-10-17 17:57 | 只看該作者
沒原理圖么？
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