一种基于光磁复合隔离的高速接口模块及电子设备的制作方法

文档序号:14991171发布日期:2018-07-20 22:15阅读:323来源:国知局

本实用新型属于接口电路领域,尤其涉及一种基于光磁复合隔离的高速接口模块及电子设备。



背景技术:

目前,很多工业现场的计算机板卡,在设计时需要考虑板卡的电源隔离和信号隔离,例如在很多配电终端类设备里背板总线接口,一般会考虑使用几十脚的欧式插针,遥信等板隔离输入采用光耦器件,板卡电源采用隔离电源模块等措施,这种方式经过多年运行比较稳定,但在研发初期EMC实验往往查找解决问题会时间很长,后期运行中经常存在如下问题:

(1)在更换板卡时欧式插针容易断针,弯针,及接触不良。

(2)有时误将24V板卡采用48V供电,烧毁整个板件等。

(3)光耦耐受浪涌电压低,功耗大,周围配件多。

(4)隔离电源在板卡上,热量大,影响板在器件的稳定性。



技术实现要素:

为了解决现有技术的不足,本实用新型的第一目的是提供一种基于光磁复合隔离的高速接口模块,其避免了板卡间信号发生互窜的现象,而且信号的非接触式传输避免了欧式插针断针、弯针及接触不良的问题。

本实用新型的一种基于光磁复合隔离的高速接口模块,包括:

一种基于光磁复合隔离的高速接口模块,包括:

母板和子板,所述母板上设置有无线电源发射单元,其用于将电能转换为磁场能;所述无线电源发射单元还与数据解码芯片相连,数据解码芯片与第一激光收发单元相连;子板上设置有无线电源接收单元,无线电源接收单元与数据编码芯片和第二激光收发单元分别相连,数据编码芯片与磁隔离模块相连,磁隔离模块用于接收开关量信号或模拟量信号后依次传送至数据编码芯片和第二激光收发单元,最后发送至母板上;第一激光收发单元用于接收第二激光收发单元发送的光信号并转换为电信号传送至数据解码芯片,由数据解码芯片输出TTL电平或差分电平信号。

进一步的,所述磁隔离模块为磁耦芯片。

其中,磁耦是基于ADI公司磁隔离专利技术的隔离器件,也称为磁隔离器。

磁耦基于磁隔离技术,使用传送到给定变压器初级端的1ns脉冲对输入逻辑跳变进行编码。

磁耦的一个显著特点是能够将发送和接收通道集成在同一个封装中。

与传统光耦相比,基于磁隔离技术的磁耦具有可靠性高、长寿命、高性能、低功耗、小封装且易用性等优势。

进一步的,所述磁隔离模块与无线电源接收单元之间还串接有一电源隔离模块。

具体地,所述电源隔离模块可采用霍尔隔离元件。

其中,霍尔隔离元件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

进一步的,所述无线电源发射单元由无线发射芯片构成。

进一步的,所述无线电源接收单元由无线接收芯片构成。

无线发射芯片的作用是将电能转化为磁能对外发射,如330MP05S等。无线接收芯片的作用是将磁能转化为电能供电器使用,如R10D等,其工作过程大体如下:电能---发射芯片---发射线圈---磁能;磁能---接收线圈---接收芯片---电能。

进一步的,所述第一激光收发单元包括第一激光接收二极管和第一激光发射二极管,第一激光发射二极管与第一驱动电路相连,所述第一驱动电路与第一微处理器相连。

其中,第一驱动电路用来接收第一微处理器发出的脉冲信号,进而控制第一激光发射二极管发送相应光信号。

进一步的,所述第二激光收发单元包括第二激光接收二极管和第二激光发射二极管,第二激光发射二极管与第二驱动电路相连,所述第二驱动电路与第二微处理器相连。

其中,第二驱动电路用来接收第二微处理器发出的脉冲信号,进而控制第二激光发射二极管发送相应光信号。

进一步的,所述无线电源接收单元还与接收线圈相连,所述接收线圈用于接收无线电源发射单元所发射的磁场能,并传送至无线电源接收单元。

本实用新型的第二目的是提供一种电子设备。

本实用新型的电子设备,包括上述所述的基于光磁复合隔离的高速接口模块。

与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:

(1)本实用新型采用磁隔离速度更快,如传输延迟时间:6N137是75nS.ADuM1201则是30nS。

(2)本实用新型的信号经过磁隔离和光隔离两级信号隔离。

(3)本实用新型的子板间信号不能互窜。

(4)本实用新型的信号采用非接触传输,避免了欧式插针断针,弯针,及接触不良问题。

(5)本实用新型采用无线电源避免干扰信号通过电源传播,隔离了每个子板电源。

(6)本实用新型分离了电源,进而减少子板热影响。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。

图1是本实用新型的基于光磁复合隔离的高速接口模块实施例一结构示意图。

图2是本实用新型的基于光磁复合隔离的高速接口模块实施例二结构示意图。

具体实施方式

应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

图1是本实用新型的基于光磁复合隔离的高速接口模块实施例一结构示意图。

如图1所示,本实施例的基于光磁复合隔离的高速接口模块,包括:

母板和子板,所述母板上设置有无线电源发射单元,其用于将电能转换为磁场能;所述无线电源发射单元还与数据解码芯片相连,数据解码芯片与第一激光收发单元相连;子板上设置有无线电源接收单元,无线电源接收单元与数据编码芯片和第二激光收发单元分别相连,数据编码芯片与磁隔离模块相连,磁隔离模块用于接收开关量信号或模拟量信号后依次传送至数据编码芯片和第二激光收发单元,最后发送至母板上;第一激光收发单元用于接收第二激光收发单元发送的光信号并转换为电信号传送至数据解码芯片,由数据解码芯片输出TTL电平或差分电平信号。

在本实施例中,数据编解码和解码芯片可采用FPGA来实现。

需要说明的是,数据编码芯片和数据解码芯片,也可以根据具体实际需求,来选择相应的芯片型号。

在本实施例中,磁隔离模块为磁耦芯片。

例如:磁耦芯片采用ADuM1201。

其中,磁耦是基于ADI公司磁隔离专利技术的隔离器件,也称为磁隔离器。

磁耦基于磁隔离技术,使用传送到给定变压器初级端的1ns脉冲对输入逻辑跳变进行编码。

磁耦的一个显著特点是能够将发送和接收通道集成在同一个封装中。

与传统光耦相比,基于磁隔离技术的磁耦具有可靠性高、长寿命、高性能、低功耗、小封装且易用性等优势。

具体地,所述无线电源发射单元由无线发射芯片构成。

所述无线电源接收单元由无线接收芯片构成。

例如:无线发射芯片采用bq50025和无线接收芯片采用芯片bq51025。

其中,无线发射芯片的作用是将电能转化为磁能对外发射,如330MP05S等。无线接收芯片的作用是将磁能转化为电能供电器使用,如R10D等。

无线发射芯片和无线接收芯片均属于无线供电芯片。这种无线供电芯片,由于集成度较高,外围电路极少,使用简单。通常应用于频繁移动的电器的充电,防水电器的供电和充电,以及一些无法通过电路或不方便使用电线供电的场所或电器。

具体地,所述第一激光收发单元包括第一激光接收二极管和第一激光发射二极管,第一激光发射二极管与第一驱动电路相连,所述第一驱动电路与第一微处理器相连。

其中,第一驱动电路用来接收第一微处理器发出的脉冲信号,进而控制第一激光发射二极管发送相应光信号。

在具体实施中,所述第二激光收发单元包括第二激光接收二极管和第二激光发射二极管,第二激光发射二极管与第二驱动电路相连,所述第二驱动电路与第二微处理器相连。

其中,第二驱动电路用来接收第二微处理器发出的脉冲信号,进而控制第二激光发射二极管发送相应光信号。

第一驱动电路和第二驱动电路均是现有结构的二极管驱动电路。

第一微处理器和第二微处理器均可采用微处理器或FPGA来实现。

在具体实施中,所述无线电源接收单元还与接收线圈相连,所述接收线圈用于接收无线电源发射单元所发射的磁场能,并传送至无线电源接收单元。

本实施例采用磁隔离速度更快,如传输延迟时间:6N137是75nS.ADuM1201则是30nS;本实施例的信号经过磁隔离和光隔离两级信号隔离;本实施例的子板间信号不能互窜;本实施例的信号采用非接触传输,避免了欧式插针断针,弯针,及接触不良问题;本实施例采用无线电源避免干扰信号通过电源传播,隔离了每个子板电源;本实施例分离了电源,进而减少子板热影响。

实施例二

图2是本实用新型的基于光磁复合隔离的高速接口模块实施例二结构示意图。

如图2所示,在实施例一的基础上,在本实施例的基于光磁复合隔离的高速接口模块中,所述磁隔离模块与无线电源接收单元之间还串接有一电源隔离模块。

具体地,所述电源隔离模块为霍尔隔离元件。

其中,霍尔隔离元件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

需要说明的是,隔离模块除了霍尔隔离元件之外,还可采用其他隔离元器件构成。

本实施例采用磁隔离速度更快,如传输延迟时间:6N137是75nS.ADuM1201则是30nS;本实施例的信号经过磁隔离和光隔离两级信号隔离;本实施例的子板间信号不能互窜;本实施例的信号采用非接触传输,避免了欧式插针断针,弯针,及接触不良问题;本实施例采用无线电源避免干扰信号通过电源传播,隔离了每个子板电源;本实施例分离了电源,进而减少子板热影响。

本实用新型还提供了一种电子设备。

本实用新型的电子设备,包括如图1或图2所示的基于光磁复合隔离的高速接口模块。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述,但并非对本实用新型保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本实用新型的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

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