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USB隔离协议转换器紧张运用于严厉的工业场合现场调试测试,是现场工程师的调试神器;也可用于研发实验室,成为研发员的手中的必备法宝。
它可实现以下几个紧张功能:
1. USB HUB功能:转换出3个USB2.0 Type-A接口,每通道1.5A限流,可带3个移动硬盘同时事情(须要外部电源)。
2. USB自供电不敷报警:当红灯亮起时,解释USB自供电不敷,电源管理处于限流事情状态,须要接入外部电源。
3. USB转RS485/232/TTL 隔离转换器,隔离电压1500VAC。
在产品研发生产中,总会碰着条记本USB口不足用,串口不稳定等情形,有时候还会涌现条记本重启后才能够将串口规复正常,极大的影响研发生产的效率。
在有些工业环境中,不带隔离的协议转换器常常会涌现破坏、误码率高档情形,实际上在恶劣的工业环境中,浪涌无处不在,浪涌、谐波都是造成上面问题的罪魁罪魁,在某宝上也有一些USB的协议转换器,但价格非常高。
因此我觉得有要把这些问题整合起来,做一个让自己满意的转换器。
在研发产品时,工程师再也不必为485总线,232通讯找USB的转换器了,而且也不会占用USB口,由于它还可以放出3个电流比较大的USB口,足够用了,电流有保障,HUB才能表现的比较稳定。
在现场掩护产品时,一个USB隔离协议转换器就可以让工程师减少调试中旗子暗记不稳定的痛楚,稳定一贯以来是工程师最基本的欲望,不然真的会产生很多负能量。
在USB HUB方面,以前用过一些可外接电源的,结果拆开里面一看,真的是电容能省则省,2个电源直接通过0欧姆电阻连一起,原来的丝印是二极管丝印,大概是节约本钱,只要轻微懂点的人,就会觉得非常不好,如果外部电压高,电流都会倒灌到电脑主板里,坏了就麻烦了,而这个USB HUB用料绝对不暗昧,本来限流打算用自规复保险,但是它的速率相对比样比较慢,尤其是在寒冷的环境中可能会失落效,以是还是采取芯片的电源管理,限流可通过一个电阻进行设定,在电源并联处放置了一个肖特基二极管,为了减少压降。
在USB总线处增加了汽车级的TVS保护管,提升可靠性。
在USB转隔离485方面,特意增加了EMC保护电路,大大降落浪涌电流冲击模块,导致模块破坏的风险。
在各个隔离模块前都有一个电源开关点,一样平常调试只会用到一种协议,而3种协议同时隔离事情,在没有外部供电时,可能会增加条记本USB供电压力,一样平常同时事情在200mA旁边。
USB输入接口利用 USB Type B或 MiniUSB双输入模式,兼容更多的USB数据线。
外部电源输入模块采取MPS公司的MP1584芯片作为稳压电源方案;
USB输入模块采取德州仪器公司的TPS2553作为电源管理方案,利用SS14肖特基二极管将输入稳压电源串联起来,在利用外部电源时,USB输入电源将降少电流输出;
USB主控采取台湾汤铭电子的FE1.1芯片作为USB HUB方案,USB旗子暗记线保护采取德州仪器公司的TPD4E001TVS阵列;
USB输出模块1/2/3利用1.5A自规复保险丝作为电源限流方案;
USB转串口模块采取江苏沁恒株式会社的CH340B作为USB转串口方案;
TTL转隔离TTL采取德州仪器公司的ISO7321电容式隔离转换芯片;
TTL转隔离RS232采取金升阳公司的F505S-1WR2作为隔离电源方案,利用德州仪器公司的ISO7321电容式隔离转换芯片+MAX3232转换芯片作为隔离RS232设计方案;
TTL转隔离RS485采取金升阳公司的TD301D485H-A作为隔离RS485转换方案。
有个地方须要把稳下,FE1.1芯片的TEST须要接到地,否则无法事情。
八. 总结
这个板子焊接调试并非一帆风顺,板子昨天到的,本日上午开始手工焊,焊接时创造了几个问题:
1. C1206的电容封装的丝印须要改良下,中间有一横丝印会突出来,这样电容随意马虎放不平。
2. 几个SS14二极管放的太近,刀口电烙铁不太好焊接出俊秀的焊点。
3. 电源模块用错料了,本来选用的是那种常用的B_LS系列的,结果用的是F系列的封装,没办法只能用F1215的先暂时更换下,电压比例差不多,利用也没有问题。
4. USB Type A的封装离边界还有2个mm,这个封装也须要小改下,但不影响U盘、数据线等利用。
焊接完成后,上电插入USB口调试,电脑端能创造USB集线器,但是集线器下面的4个设备一贯找不到驱动,直觉是该当是还没有真正驾驭FE1.1这颗料,翻开数据手册再一次核对起它的管脚功能,量一量每个节点的电压,都表现正常,这时候创造这颗料的TEST管脚引起了我的把稳,在同类型的FE1.1S芯片网友给出的设计事理图悬空在那里,之前就没怎么重视这个引脚,按照手册的意思,接地测试使能,是不是可以接地试试?结果接地后,统统正常了,虽然现在还搞不懂为什么,就当一个履历,这个芯片的TEST管脚须要拉低,往后逐步会知道的。
接下来测试了下USB接移动硬盘,U盘,乃至短路个中一个USB口,或在个中一个USB口加电机负载,都表现的正常,只要接了外部电源,短路个中某个USB口,不会造成移动硬盘或U盘的数据传输缺点。
在测试串口波特率的时候,先利用隔离TTL进行测试,测试设备也是一个USB转TTL的小工具,它用的是FTDI的芯片,全双工通讯,将波特率提升至2000000,创造从我的设备端发送数据到测试工具端有一定的误码率,而反之基本没有误码,将波特率降至1000000,基本上没有误码率了,从侧面也反应出FTDI的芯片稳定性更好,但本钱也提升了不少,一样平常用用CH340足矣。
这个设备基本上能知足原来的需求,可能在现场没有其他电源的情形下,可利用锂电池接入HUB,增加供电能力,锂电池电量降落时再利用USB口给它充电,接下来可能得把这个外部电源模块做出来。
一样平常研发实验室里用用还是比较方便的,之前有考虑过利用双USB口增加电流,但仔细想想,还是用外部电源比较适宜,电流更大,知足更大负载须要,而且坏一个USB口和坏一个外部电源的决议中,我肯定选择后者。
这个作品的亚克力外壳还在定制中,等到了往后再上效果图。
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