一种隔离式RS-485、I2C和CAN通信模块制造技术

一种隔离式RS

【技术实现步骤摘要】
一种隔离式RS-485、I2C和CAN通信模块


[0001]本专利技术涉及通信
，具体涉及一种隔离式RS-485、I2C和CAN通信模块。
技术背景
[0002]随着自动控制技术的快速发展，目前各种工业控制系统越来越复杂化、智能化、网络化，信息传输量越来越大，为了满足各种控制系统的通信和控制需求，如RS-485、I2C及CAN等各种数据通讯总线协议得到了迅速的发展和应用。RS-485采用二线差分平衡传输技术，具有结构简单，抗干扰能力强等优点。I2C是一种简单有效的双向二线制同步串行总线。 CAN总线协议采用了许多新技术，与一般的通信总线相比，它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
[0003]在复杂和恶劣的工业环境中，需要利用总线通信技术对对控制系统进行高效管理、预防性维护和故障诊断，隔离式的通信模块对于控制系统的可靠性至关重要，因此对于通信模块可靠隔离性能，恶劣环境下的高抗扰性和高效性研究具有十分重要的实际意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种隔离式RS-485、I2C和CAN通信模块，在通信端口提供隔离接口，防止噪声环境中的尖峰电压和接地环路，确保在复杂的环境下进行可靠的数据传输性能。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种隔离式RS-485、I2C和CAN通信模块包括微控制器模块、电压调整器模块、隔离式DC/DC模块、RS-485收发器模块、I2C收发器模块、CAN收发器模块；电压调整器模块输出和微控制器相连；隔离式DC/DC模块输入和电压调整器输出相连；隔离式DC/DC模块输出和RS-485、I2C及CAN收发器输入相连；RS-485收发器模块通信端和微控制器相连；I2C收发器模块通信端和微控制器相连；CAN收发器模块通信端和微控制器相连；RS-485收发器模块总线端和RS-485总线相连；I2C收发器模块总线端和I2C总线相连；CAN收发器模块总线端和CAN总线相连。
[0006]作为本专利技术的进一步优化，所述的微控制器采用支持RS-485、I2C和CAN三个通信外设和具有快速数据处理能力的TMS320F28035。
[0007]作为本专利技术的进一步优化，所述的电压调整器采用具有超低静态电流、良好低功耗特性的TPS767301芯片。
[0008]作为本专利技术的进一步优化，所述的隔离式DC/DC模块采用具有低噪声、低EMI的推挽式SN6505B芯片。
[0009]作为本专利技术的进一步优化，所述的RS-485收发器采用可达2500VRMS，持续60秒电流隔离的ISO3082芯片，且芯片外围总线电路添加TVS二极管将瞬时能量导向地面远离收发器，添加防脉冲电阻避免过压，添加瞬态阻塞单元TBU进行限流，添加金属氧化物变阻器MOV将瞬变电压箝位至几百伏特，瞬变电流箝位至1毫安以下。
[0010]作为本专利技术的进一步优化，所述的I2C收发器采用可阻挡高电压、隔离接地、防止
噪声 电流干扰的低功耗双向隔离器ISO1541。
[0011]作为本专利技术的进一步优化，所述的CAN收发器采用具有热关断、欠压闭锁和故障保护、短路电流限制的数字隔离器ISO1050，且芯片外围总线电路添加TVS二极管充当箝位电路，将瞬时能量导向地面远离收发器。
[0012]本专利技术的有益效果：采用隔离式DC/DC电源、RS-485、I2C和CAN收发器及其外围电路，满足4000VPK、2500VRES、560VPK功能性隔离和50KV/us共模瞬态抗扰性，采用＞87%效率供电电源为隔离侧电路供电，可以有效降低工业场合的噪声和电磁干扰对通信模块影响，提升通信模块隔离性能和数据传输稳定性。
附图说明
[0013]图1为本专利技术一种隔离式RS-485、I2C和CAN通信模块的结构示意图。
[0014]图2为本专利技术一种隔离式RS-485、I2C和CAN通信模块的电压调整器电路图。
[0015]图3为本专利技术一种隔离式RS-485、I2C和CAN通信模块的隔离式DC/DC电源电路图。
[0016]图4为本专利技术一种隔离式RS-485、I2C和CAN通信模块的RS-485收发器电路图。
[0017]图5为本专利技术一种隔离式RS-485、I2C和CAN通信模块的I2C收发器电路图。
[0018]图6为本专利技术一种隔离式RS-485、I2C和CAN通信模块的CAN收发器电路图。
具体实施方式
[0019]结合图1-6说明本实施方式，本实施方式所述一种隔离式RS-485、I2C和CAN通信模块，它包括微控制器模块、电压调整器模块、隔离式DC/DC模块、RS-485收发器模块、I2C收发器模块、CAN收发器模块；电压调整器模块输出和微控制器相连；隔离式DC/DC模块输入和电压调整器输出相连；隔离式DC/DC模块输出和RS-485、I2C及CAN收发器输入相连；RS-485收发器模块通信端和微控制器相连；I2C收发器模块通信端和微控制器相连；CAN收发器模块通信端和微控制器相连；RS-485收发器模块总线端和RS-485总线相连；I2C收发器模块总线端和I2C总线相连；CAN收发器模块总线端和CAN总线相连。
[0020]其中所述的电压调整器TPS767D301输入为5V电压，在输入端保持使能端EN1、EN2为低电平，通过电压调整器内部的基准电压、误差放大器和电压比较器网络将输出电压稳定在3.3V和1.9V。
[0021]其中所述的隔离式DC/DC推挽式变压器驱动器SN6505B将输入的电压通过中心抽头变压器驱动至5V直流电压，通过内部控制输出开关频率和扩频时钟实现超低噪声和EMI。
[0022]其中所述的隔离式半双工差分线路收发器ISO3082输入前端通过金属氧化物变阻器MOV将瞬态电压箝位在低于脉冲电压下。当瞬态电流超过瞬态阻塞单元TBU电流限幅值时，TBU会限制流向收发器的电流，TVS二极管将瞬态能量导向至地避免瞬态能量损坏设备，防脉冲电阻充当限流器限制线路电流。
[0023]其中所述的双向隔离器ISO1541输入通过串行数据线SDA和串行时钟线SCL传输数据，收发器内部集成的输入输出缓冲器可以阻挡高压、隔离接地、并防止噪声电流进入控制端电路损坏敏感电路。
[0024]其中所述的隔离式CAN收发器ISO1050输入为差分信号线CANH和CANL，通过内部收发器将差分信号线的差分信号转换为逻辑电平信号进行数据通信。收发器具有热关断功
能，当收发器的温度超过热关断阙值时，器件会关断信号线和总线传输路径上的驱动电路。当内部电源发生欠压时，通过禁用收发器来保护总线，防止由于电源不稳定而导致的数据传输错误。
[0025]虽然本专利技术已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本专利技术，任何熟悉此技术的人，在不脱离本专利技术的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本专利技术的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔离式RS-485、I2C和CAN通信模块，其特征是：它包括微控制器模块、电压调整器模块、隔离式DC/DC模块、RS-485收发器模块、I2C收发器模块、CAN收发器模块；电压调整器模块输出和微控制器相连；隔离式DC/DC模块输入和电压调整器输出相连；隔离式DC/DC模块输出和RS-485、I2C及CAN收发器输入相连；RS-485收发器模块通信端和微控制器相连；I2C收发器模块通信端和微控制器相连；CAN收发器模块通信端和微控制器相连；RS-485收发器模块总线端和RS-485总线相连；I2C收发器模块总线端和I2C总线相连；CAN收发器模块总线端和CAN总线相连。2.如权利要求1所述的一种隔离式RS-485、I2C和CAN通信模块，其特征是：所述的微控制器采用TMS320F28035。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：戈宝军，候增全，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：