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標題: ADuM4160通用串行總線(USB)電纜隔離器電路原理圖+BOM表 [打印本頁]

作者: happy112 時間: 2016-6-17 22:02
標題: ADuM4160通用串行總線(USB)電纜隔離器電路原理圖+BOM表
實物圖：

電路功能與優勢

通用串行總線(USB)正迅速成為大部分PC外設的標準接口。由于它具有出色的速度、靈活性，并且支持設備熱插拔，因而正在取代RS232和并行打印機端口。工業和醫療設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電壓的機器連接或者醫療應用中的低泄漏防去顫連接提供必要的隔離，導致應用推廣相當緩慢。

ADuM4160主要設計用作USB外設的隔離元件。但在某些情況下，它也可以用于實現隔離電纜功能。為此，必須先解決幾個問題。ADuM4160上游和下游的緩沖器完全相同，均能驅動USB電纜，但下游緩沖器還必須能夠根據與之相連的全速或低速外設調整速度。上游連接必須像外設一樣工作，下游連接必須像主機一樣工作。

在構建專用外設接口的應用中，速度是已知的并且不會改變，而主機應用則不同，必須根據檢測所連接的是低速還是全速設備而隨機應變。 ADuM4160通過引腳以硬連線方式確定單一速度；因此，當插入下游側的外設速度正確時，它正常工作；當所連外設的速度不正確時，它無法工作。解決這一問題的最佳辦法是將如圖所示應用電路的目標是隔離一個已經實現USB接口的外設。由于沒有效率為100%的電源轉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，轉換器的靜態電流不符合USB標準的待機電流要求，而且 ADuM4160與一個集線器控制器相結合。

可以將集線器控制器的上游側看作是一個標準的固定速度外設端口，利用ADuM4160很容易對其進行隔離，而下游端口則全部由集線器控制器處理。但在許多情況下，雖然不能認定為完全符合USB標準，但從實用角度看，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，這樣設計將變得非常小且簡單。

ADuM4160提供了一種經濟簡單的方式來實現工業和醫療外設的隔離緩沖器。利用該器件的挑戰在于必須將其與ADuM5000等小型隔離DC-DC轉換器配對，以利用此隔離緩沖器構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據流實施自動控制方案。
提供醫用級隔離。
支持全速或低速信號速率。
支持通過電纜提供隔離電源。

如圖所示應用電路的目標是隔離一個已經實現USB接口的外設。由于沒有效率為100%的電源轉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，轉換器的靜態電流不符合USB標準的待機電流要求，而且ADuM4160還有速度檢測限制。能夠實現的是固定速度或開關控制速度的電纜，它可以向下游外設提供適中的功率。不過，這是一種定制應用，不完全符合USB標準。

電路原理圖：

BOM表:

B1_C	NUP4202 Diode-TVS Array	ON Semiconductor NUP4202W1T2G	Mouser 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_C	0805, 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_C	0805 jumper		DNP
R9_C
R10_C
SW1_C	switch, 1 position DIP	E-Switch KAJ01LAGT	Digikey EG4415-ND
U3_C	ADuM1100 iCoupler Digital Isolator	Analog Devices Inc. ADuM1100ARZ
U1_C	ADuM4160 Full/Low Speed USB Digital Isolator	Analog Devices Inc. ADuM4160BRWZ
U2_C	ADuM5000 Isolated DC-to-DC Converter	Analog 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