多功能接口模塊在產(chǎn)品小型化過(guò)程中的應用

　　科技飛速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品“傻大笨粗”的形象將逐漸從人們視野中淡出。那么，怎樣在“高精尖特”的設計浪潮中快速小型化產(chǎn)品?今天就為大家講一講多功能接口模塊在產(chǎn)品小型化過(guò)程中的應用。

　　手機，從最開(kāi)始板磚一樣的“大哥大”，到現在厚度不到8mm的iPhone，歷時(shí)不到半個(gè)世紀。隨著(zhù)科技的發(fā)展，半導體集成電路的集成度越來(lái)越高，單顆芯片的功能越來(lái)越強大，封裝體積越來(lái)越小，所有設計都在向著(zhù)小型化，輕薄化的方向發(fā)展著(zhù)。

　　但是，在工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域，卻依舊是一片“傻大笨粗”的大叔形象，鮮能見(jiàn)到長(cháng)相精致的小鮮肉。這是為什么呢?為什么在IC制造技術(shù)已經(jīng)如此發(fā)達的今天，工業(yè)產(chǎn)品依然很難做到小巧精致?

　　一個(gè)工業(yè)產(chǎn)品，因為其復雜的使用環(huán)境，在設計時(shí)必需要考慮到抗干擾能力、電氣安全性、通信隔離、電氣隔離、結構強度、產(chǎn)品穩定性等一系列的問(wèn)題。

　　接觸過(guò)工業(yè)產(chǎn)品的朋友大多都有這樣的感受：產(chǎn)品核心控制部分往往只有幾個(gè)IC和少量的阻容器件，看起來(lái)非常簡(jiǎn)單，但外圍接口的保護電路和隔離電路卻占據了大量的PCB面積，就像是給嬰兒穿上了鋼鐵俠的盔甲，顯得非常不協(xié)調。由此看來(lái)，想讓工業(yè)產(chǎn)品體積縮小，接口部分的隔離和保護電路簡(jiǎn)單化、集成化和小型化就顯得尤為重要。

　　圖1 工業(yè)產(chǎn)品的核心部分往往只占電路板的很少一部分

　　目前的工業(yè)現場(chǎng)應用中，最常見(jiàn)到的兩種通信方式是RS-232和RS-485，并且通常都需要進(jìn)行隔離。常規的處理方案，是使用一個(gè)隔離的DC-DC配合單獨的信號隔離電路來(lái)設計，但按常規的設計方案，采用分立的隔離 DC-DC、信號隔離、收發(fā)器、保護電路等設計出的接口隔離電路，勢必要占用大量的PCB面積，如果要同時(shí)使用多個(gè)隔離RS-232和隔離RS-485，那么PCB占用面積將會(huì )成倍的增加。

　　你不會(huì )天真的以為這樣就完了嗎?如果這個(gè)產(chǎn)品要使用到多個(gè)RS-232和RS-485接口，導致原本MCU的UART接口不夠用，那么，你還要進(jìn)行UART擴展，給本就已經(jīng)很大了的電路板繼續增肥。

　　說(shuō)到這里，你是不是已經(jīng)絕望了?難道工業(yè)產(chǎn)品真的就和“高精尖特”無(wú)緣嗎?

　　圖2 很多產(chǎn)品會(huì )同時(shí)使用多路RS-232和RS-485

　　如果現在告訴你，有這樣一個(gè)神器，它集合了：隔離電源、RS-232隔離電路、RS-485隔離電路、保護電路于一體，使用時(shí)基本不需要外圍器件，上電之后就能實(shí)現RS-485或RS-232的隔離通信，占用面積更是小到?jīng)]朋友，有著(zhù)體積小、擴展方便、應用靈活的諸多特點(diǎn)，你是不是又對工業(yè)產(chǎn)品小型化有了一點(diǎn)點(diǎn)的信心?

　　下面我們就來(lái)看看，此物為何方神圣。

　　圖3 致遠電子MCMxx(A)T隔離RS-485/232收發(fā)器

　　廣州致遠電子，根據目前工業(yè)產(chǎn)品通信隔離需求，專(zhuān)門(mén)研發(fā)出MCMxx(A)T系列多協(xié)議隔離模塊，將隔離電源、通信隔離電路、ESD保護電路集成封裝在一個(gè)模塊中，將電路設計化零為整，只需要簡(jiǎn)單的電氣連接，就可以實(shí)現RS-485/232通信隔離，隔離電壓高達3500VDC，滿(mǎn)足絕大多數應用需求。

　　MCMxx(A)T多協(xié)議隔離模塊總結有以下四個(gè)特點(diǎn)：

　　一、“簡(jiǎn)”

　　化繁為簡(jiǎn)，使用簡(jiǎn)單。

　　通過(guò)將通信隔離所需的諸多電路集成在一個(gè)模塊中，使用時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)單的連接，就可以得到優(yōu)異的隔離性能和穩定的隔離效果，并且采用單電源供電，內置隔離電源，讓工程師輕松避開(kāi)傳統分立器件隔離電路元件繁多、電氣連接復雜的問(wèn)題，不必再為隔離電路的設計而煩惱。

　　圖4 MCM12(A)T典型應用電路

　　需要說(shuō)明的是，在模塊內部A/B線(xiàn)已經(jīng)集成了ESD保護器件，因此用戶(hù)一般在應用于環(huán)境良好的場(chǎng)合時(shí)無(wú)需再額外添加ESD保護器件，但如果應用在高壓電力、雷擊等比較惡劣的環(huán)境中時(shí)，建議用戶(hù)在模塊A/B線(xiàn)和TOUT/RIN線(xiàn)端外加TVS管、共模電感、防雷管、屏蔽雙絞線(xiàn)或同一網(wǎng)絡(luò )單點(diǎn)接大地等保護措施。

　　二、“活”

　　應用靈活，隨遇而安。

　　工業(yè)產(chǎn)品中，最常見(jiàn)的是RS-232和RS-485兩種通信接口，市面上此類(lèi)通信隔離模塊也是類(lèi)目繁多，質(zhì)量也良莠不齊，因為RS-232和RS-485兩種通信方式不同，市面上絕大多數產(chǎn)品都只能單獨隔離其中一種。MCMxx(A)T系列多協(xié)議隔離模塊，創(chuàng )新性的將兩種通信方式的轉換、隔離電路集成在一起，通過(guò)控制MODE腳的電平，在兩種通信方式中隨意切換，讓使用更加靈活。

　　圖5 工作模式真值表

　　值得一提的是，MCMxx(A)T系列多協(xié)議隔離模塊，采用得是“一個(gè)輸入兩種輸出”的設計方案，使用一個(gè)UART口，通過(guò)改變MODE腳電平切換通信方式，在一些對通信實(shí)時(shí)性要求不高或者UART口資源緊張的情況下，實(shí)現UART口復用的功能。

　　三、“精”

　　小巧精致，節省空間。

　　雖然MCMxx(A)T多協(xié)議隔離模塊包含RS-232和RS-485兩種通信的轉換和隔離電路，并且還包含一個(gè)隔離電源，但其體積依然小巧，采用模塊化小體積封裝，最大限度的減小占用PCB面積。引腳間距采用標準DIP16封裝尺寸，讓PCB繪制也同樣簡(jiǎn)單方便。

　　圖6MCMxx(A)T多協(xié)議隔離模塊外觀(guān)尺寸

　　四、“優(yōu)”

　　參數優(yōu)越，性能穩定。

　　MCMxx(A)T多協(xié)議隔離模塊，隔離耐壓高達3500VDC，滿(mǎn)足絕大多說(shuō)的使用環(huán)境，并且有極低的EME電磁輻射和極高的EMS電磁抗干擾能力，以及優(yōu)秀的EMC特性?？偩€(xiàn)接口集成ESD靜電保護，在一般環(huán)境下即使不用額外使用保護器件也能穩定工作。

　　圖7 MCMxx(A)T多協(xié)議隔離模塊EMC特性表

　　以上就是MCMxx(A)T系列多協(xié)議隔離模塊的簡(jiǎn)單介紹，目前該系列分為帶485自動(dòng)收發(fā)數據功能和不帶485自動(dòng)收發(fā)數據兩種，根據供電電壓又分為3.3V和5.0V兩種，可以根據使用需求和MCU工作電壓靈活選擇。

　　圖8 MCMxx(A)T多協(xié)議隔離模塊選型表

　　在科技快速發(fā)展的今天，由于工業(yè)產(chǎn)品諸多設計要求的限制，還很難做到像手機這種消費類(lèi)產(chǎn)品一樣精致，但工業(yè)產(chǎn)品的小型化發(fā)展是必然的。一個(gè)模塊的使用，或許無(wú)法讓工業(yè)產(chǎn)品徹底擺脫“傻大笨粗”的形象，但致遠電子一直在工業(yè)產(chǎn)品小型化、模塊化的道路上努力著(zhù)，探索者。