Usb數(shù)字隔離器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種USB數(shù)字隔離器，其包括有USB頭、USB座，所述USB頭、USB座之間設(shè)置有一殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有PCB板，PCB板上焊接有隔離電源和磁隔離芯片，所述USB頭、USB座通過USB線電連接與PCB板上，并與上述隔離電源和磁隔離芯片進(jìn)行電連接。磁隔離芯片它采用了高速CMOS工藝和芯片級的變壓器技術(shù)。所以，在性能、功耗、體積等各方面都有傳統(tǒng)光電隔離器件無法比擬的優(yōu)勢，同時也消除了光電耦合中不穩(wěn)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(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于隔離干擾信號的USB端口隔離 器。 USB數(shù)字隔離器

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的USB傳輸由于信號易受電磁干擾，斷線率高、數(shù)據(jù)經(jīng)常丟包、傳輸不穩(wěn)定等 因素，使得USB傳輸只能應(yīng)用在消費(fèi)類產(chǎn)品中。
[0003] 而我們常用的隔離設(shè)備是光電隔離器，這是一種通過光電轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)隔離的設(shè) 備。在數(shù)據(jù)傳輸隔離中得到了廣泛的應(yīng)用，但是正是這種光電轉(zhuǎn)換的原理影響了其傳輸效 率，又因其LED和光電晶體管需要較大的一個驅(qū)動電流，這又使其在功耗方面沒有了優(yōu)勢， 還有其溫度范圍比較窄，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(huán)境中無法得到廣泛應(yīng)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 支援所以占用空間比較大，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(tǒng)的電氣特性等方面的要求都已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)在設(shè)計系統(tǒng)的需求。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種USB數(shù)字隔離器，該USB數(shù)字隔離器能夠有效地 隔離各種干擾信號，傳輸效率高，成本低。
[0005] 本實(shí)用新型的另一個目的在于提供一種USB數(shù)字隔離器，該USB數(shù)字隔離器功耗 低，受溫差影響小、溫度范圍寬，穩(wěn)定性強(qiáng)。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007] -種USB數(shù)字隔離器，其包括有USB頭、USB座，其特征在于所述USB頭、USB座之 間設(shè)置有一殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有PCB板，PCB板上焊接有隔離電源和磁隔離芯片，且所述隔 離電源和磁隔離芯片進(jìn)行電連接，所述USB頭、USB座通過USB線電連接與PCB板上，并與 上述隔離電源和磁隔離芯片進(jìn)行電連接。
[0008] 所述隔離電源為開關(guān)式隔離穩(wěn)壓電源，所述磁隔離芯片是iCoupler磁隔離芯片， 通過USB線與電腦或設(shè)備相連接，由電腦或設(shè)備提供芯片工作電壓，再通過開關(guān)式隔離穩(wěn) 壓電源給芯片中需要隔離部分供電，實(shí)現(xiàn)兩部分電路分開供電，互不干擾，而信號部分邊沿 檢測iCoupler技術(shù)與內(nèi)部邏輯結(jié)合使用實(shí)現(xiàn)信號的傳輸。
[0009] iCoupler磁隔離技術(shù)，是一種基于芯片尺寸的變壓器隔離技術(shù)，它采用了高速 CMOS工藝和芯片級的變壓器技術(shù)。所以，在性能、功耗、體積等各方面都有傳統(tǒng)光電隔離器 件（光耦）無法比擬的優(yōu)勢。由于磁隔離在設(shè)計上取消了光電耦合器中影響效率的光電轉(zhuǎn) 換環(huán)節(jié)。同時也消除了光電耦合中不穩(wěn)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，以便于安裝PCB板。
[0011] 所述PCB板與USB頭之間，還設(shè)置有磁環(huán)，通過該磁環(huán)進(jìn)一步提高抗干擾性能和線 路穩(wěn)定性。
[0012] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：1、總成本：集成度更高、PCB減少 60% -70%。
[0013] 2、性能：速度更高、瞬態(tài)共模抑制能力更強(qiáng)（25kv/ μ s)。使用高速CMOS和芯片變 壓器，這相當(dāng)于光耦中使用的發(fā)光二極管與光敏二極管，具有比光電耦合器更高的數(shù)據(jù)傳 輸速率、時序精度和瞬態(tài)共模抑制能力因此，它能夠達(dá)到非常高性能的水平。
[0014] 3、功耗：最低達(dá)0. 8mA。由于磁隔離在設(shè)計上取消了光電耦合器中影響效率的光 電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，因此它的功耗僅為光電耦合器的1/6-1/10。
[0015] 4、穩(wěn)定性：受溫差影響小、溫度范圍寬。解決傳統(tǒng)的光電耦合器溫度范圍比較窄， 其性能會隨溫度的升高有一個顯著的變化，最高溫度可達(dá)105 °C。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的電路原理圖。
[0018] 圖中：1為USB座，2為磁隔離芯片，3為下殼，4為上殼，5為隔離電源，6為PCB板， 7為磁環(huán)，8為USB頭，9為隔離電源；10、USB輸入電路；11、磁隔離芯片；12、USB輸出電路。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0020] 請參閱圖1所示，如圖1示，本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)是以PCB板6作為一個載體，磁隔 離芯片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(shí)現(xiàn)功能。
[0021] 其中，USB座1和USB頭8項通過USB線連接到PCB板6,并與電路進(jìn)行連接，用來 與外部設(shè)備或機(jī)器對接并傳輸數(shù)據(jù)或指令，并有一磁環(huán)7設(shè)置在USB頭與PCB板之間，磁環(huán) 7是在USB線路上接入，該磁環(huán)7起到更好的抗干擾和提高線路穩(wěn)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(hù)與加強(qiáng)產(chǎn)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(jīng)USB頭從USB輸入電路10輸入， UD+、UD-兩USB信號線接入磁隔離芯片11的USB端口隔離器，磁隔離芯片2采用iCoupler 磁隔離技術(shù)（如AduM1200)與輸出的DD+、DD-隔離，因此，核心的隔離部件是磁隔離芯片 11，再經(jīng)USB輸出電路12接到USB-Host座，而VBUS1則通過隔離電源9為磁隔離芯片輸出 則提供一個隔離電源（VBUS2)，同時VBUS2也經(jīng)USB輸出電路12接到USB-Host座，以達(dá)到 到USB系統(tǒng)與外部設(shè)備或機(jī)器的完全隔離。
[0024] 本實(shí)用新型可以應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)、工業(yè)控制、汽車領(lǐng)域等電磁環(huán)境惡劣的情況，通 過采用iCoupler技術(shù)的USB端口隔離器，將強(qiáng)磁雜波信號等干擾信號阻隔在外部，保證高 速USB信號不受干擾，確保設(shè)備正常運(yùn)行。
[0025] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種USB數(shù)字隔離器，其包括有USB頭、USB座，其特征在于所述USB頭、USB座之間 設(shè)置有一殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有PCB板，PCB板上焊接有隔離電源和磁隔離芯片，且所述隔離 電源和磁隔離芯片進(jìn)行電連接，所述USB頭、USB座通過USB線電連接與PCB板上，并與上 述隔離電源和磁隔離芯片進(jìn)行電連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的USB數(shù)字隔離器，其特征在于所述隔離電源為開關(guān)式隔離穩(wěn)壓 電源，所述磁隔離芯片是iCoupler磁隔離芯片。
3. 如權(quán)利要求1所述的USB數(shù)字隔離器，其特征在于所述殼體，分為上殼和下殼上下兩 個部分。
4. 如權(quán)利要求1所述的USB數(shù)字隔離器，其特征在于所述PCB板與USB頭之間，還設(shè)置 有磁環(huán)。
【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(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】劉堂雄 申請人:深圳市泰智科技有限公司