Usb數字隔離器的製造方法
2023-09-19 17:38:35
Usb數字隔離器的製造方法
【專利摘要】本實用新型是一種USB數字隔離器，其包括有USB頭、USB座，所述USB頭、USB座之間設置有一殼體，殼體內設置有PCB板，PCB板上焊接有隔離電源和磁隔離晶片，所述USB頭、USB座通過USB線電連接與PCB板上，並與上述隔離電源和磁隔離晶片進行電連接。磁隔離晶片它採用了高速CMOS工藝和晶片級的變壓器技術。所以，在性能、功耗、體積等各方面都有傳統光電隔離器件無法比擬的優勢，同時也消除了光電耦合中不穩定的電流傳輸率，非線性傳輸，溫度和使用壽命等方面的問題。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及通信【技術領域】，尤其涉及一種用於隔離幹擾信號的USB埠隔離 器。 USB數字隔離器
【背景技術】
[0002] 傳統的USB傳輸由於信號易受電磁幹擾，斷線率高、數據經常丟包、傳輸不穩定等 因素，使得USB傳輸只能應用在消費類產品中。
[0003] 而我們常用的隔離設備是光電隔離器，這是一種通過光電轉換來實現隔離的設 備。在數據傳輸隔離中得到了廣泛的應用，但是正是這種光電轉換的原理影響了其傳輸效 率，又因其LED和光電電晶體需要較大的一個驅動電流，這又使其在功耗方面沒有了優勢， 還有其溫度範圍比較窄，其性能會隨溫度的升高有一個顯著的變化，這使其在溫度比較高 的環境中無法得到廣泛應用，通常光耦每個封裝只能提供一個通道還需要多顆分立元件的 支援所以佔用空間比較大，這無疑會增加成本，所以光電隔離在成本、大小、功率、性能、可 靠性和系統的電氣特性等方面的要求都已遠遠不能適應現在設計系統的需求。 實用新型內容
[0004] 本實用新型的目的在於提供一種USB數字隔離器，該USB數字隔離器能夠有效地 隔離各種幹擾信號，傳輸效率高，成本低。
[0005] 本實用新型的另一個目的在於提供一種USB數字隔離器，該USB數字隔離器功耗 低，受溫差影響小、溫度範圍寬，穩定性強。
[0006] 為達到上述目的，本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。
[0007] -種USB數字隔離器，其包括有USB頭、USB座，其特徵在於所述USB頭、USB座之 間設置有一殼體，殼體內設置有PCB板，PCB板上焊接有隔離電源和磁隔離晶片，且所述隔 離電源和磁隔離晶片進行電連接，所述USB頭、USB座通過USB線電連接與PCB板上，並與 上述隔離電源和磁隔離晶片進行電連接。
[0008] 所述隔離電源為開關式隔離穩壓電源，所述磁隔離晶片是iCoupler磁隔離晶片， 通過USB線與電腦或設備相連接，由電腦或設備提供晶片工作電壓，再通過開關式隔離穩 壓電源給晶片中需要隔離部分供電，實現兩部分電路分開供電，互不幹擾，而信號部分邊沿 檢測iCoupler技術與內部邏輯結合使用實現信號的傳輸。
[0009] iCoupler磁隔離技術，是一種基於晶片尺寸的變壓器隔離技術，它採用了高速 CMOS工藝和晶片級的變壓器技術。所以，在性能、功耗、體積等各方面都有傳統光電隔離器 件（光耦）無法比擬的優勢。由於磁隔離在設計上取消了光電耦合器中影響效率的光電轉 換環節。同時也消除了光電耦合中不穩定的電流傳輸率，非線性傳輸，溫度和使用壽命等方 面的問題。
[0010] 所述殼體，分為上殼和下殼上下兩個部分，以便於安裝PCB板。
[0011] 所述PCB板與USB頭之間，還設置有磁環，通過該磁環進一步提高抗幹擾性能和線 路穩定性。
[0012] 本實用新型與現有技術相比，有益效果在於：1、總成本：集成度更高、PCB減少 60% -70%。
[0013] 2、性能：速度更高、瞬態共模抑制能力更強（25kv/ μ s)。使用高速CMOS和晶片變 壓器，這相當於光耦中使用的發光二極體與光敏二極體，具有比光電耦合器更高的數據傳 輸速率、時序精度和瞬態共模抑制能力因此，它能夠達到非常高性能的水平。
[0014] 3、功耗：最低達0. 8mA。由於磁隔離在設計上取消了光電耦合器中影響效率的光 電轉換環節，因此它的功耗僅為光電耦合器的1/6-1/10。
[0015] 4、穩定性：受溫差影響小、溫度範圍寬。解決傳統的光電耦合器溫度範圍比較窄， 其性能會隨溫度的升高有一個顯著的變化，最高溫度可達105 °C。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1是本實用新型實現的結構示意圖。
[0017] 圖2是本實用新型實現的電路原理圖。
[0018] 圖中：1為USB座，2為磁隔離晶片，3為下殼，4為上殼，5為隔離電源，6為PCB板， 7為磁環，8為USB頭，9為隔離電源；10、USB輸入電路；11、磁隔離晶片；12、USB輸出電路。
【具體實施方式】
[0019] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0020] 請參閱圖1所示，如圖1示，本實用新型的實現是以PCB板6作為一個載體，磁隔 離晶片2和隔離電源5分別焊接在PCB板6上，依靠 PCB板6上的線路和阻容元件連接各 器件的引腳來實現功能。
[0021] 其中，USB座1和USB頭8項通過USB線連接到PCB板6,並與電路進行連接，用來 與外部設備或機器對接並傳輸數據或指令，並有一磁環7設置在USB頭與PCB板之間，磁環 7是在USB線路上接入，該磁環7起到更好的抗幹擾和提高線路穩定性的作用。
[0022] PCB板6的外部具有上殼3和下殼4,上殼3和下殼4能夠扣合固定在一起，形成 一個封閉的殼體，這個封閉的殼體主要起到對電子器件、PCB板的保護與加強產品外形美觀 的作用。
[0023] 再參照圖2所示，處理器的USB-Host的信號經USB頭從USB輸入電路10輸入， UD+、UD-兩USB信號線接入磁隔離晶片11的USB埠隔離器，磁隔離晶片2採用iCoupler 磁隔離技術（如AduM1200)與輸出的DD+、DD-隔離，因此，核心的隔離部件是磁隔離晶片 11，再經USB輸出電路12接到USB-Host座，而VBUS1則通過隔離電源9為磁隔離晶片輸出 則提供一個隔離電源（VBUS2)，同時VBUS2也經USB輸出電路12接到USB-Host座，以達到 到USB系統與外部設備或機器的完全隔離。
[0024] 本實用新型可以應用於醫療行業、工業控制、汽車領域等電磁環境惡劣的情況，通 過採用iCoupler技術的USB埠隔離器，將強磁雜波信號等幹擾信號阻隔在外部，保證高 速USB信號不受幹擾，確保設備正常運行。
[0025] 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 一種USB數字隔離器，其包括有USB頭、USB座，其特徵在於所述USB頭、USB座之間 設置有一殼體，殼體內設置有PCB板，PCB板上焊接有隔離電源和磁隔離晶片，且所述隔離 電源和磁隔離晶片進行電連接，所述USB頭、USB座通過USB線電連接與PCB板上，並與上 述隔離電源和磁隔離晶片進行電連接。
2. 如權利要求1所述的USB數字隔離器，其特徵在於所述隔離電源為開關式隔離穩壓 電源，所述磁隔離晶片是iCoupler磁隔離晶片。
3. 如權利要求1所述的USB數字隔離器，其特徵在於所述殼體，分為上殼和下殼上下兩 個部分。
4. 如權利要求1所述的USB數字隔離器，其特徵在於所述PCB板與USB頭之間，還設置 有磁環。
【文檔編號】H04B3/02GK203883827SQ201420296176
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月5日 優先權日:2014年6月5日
【發明者】劉堂雄 申請人:深圳市泰智科技有限公司