CN112806946A - 一种内窥镜usb隔离电路 - Google Patents

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邱联浩
张昆鹏
刘浪
吴贺锋
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Abstract

本发明公开一种内窥镜USB隔离电路，包括：输入电路和输出电路，在输入电路和输出电路之间连接设置隔离电路，输入电路用于接收来自外部终端供电电压Vin输入隔离电路中；隔离电路用于将输入的供电电压Vin进行电气隔离后形成输出电压Vout为输出电路供电；输出电路用于接收来自隔离电路的输出电压Vout供电进行数据的处理、存储。输入电压和输出电压没有直接的电气连接关系，进而实现将转换前USB数据信号与转换后的USB数据信号进行电气隔离的转换传输，从而避免了USB接口模块直接和隔离芯片相连，防止由于移动终端漏电对电路产生干扰以及电击人体的危害，提高使用的安全性。

Description

一种内窥镜USB隔离电路
【技术领域】
本发明属于电气隔离电路技术领域，具体涉及一种内窥镜USB隔离电路。
【背景技术】
目前市面上所使用的医用内窥镜将人体内部组织拍摄到的画面进行数据传输这一过程需要配合原厂的专用主机配套使用，为了兼容不同品牌和规格的内窥镜的兼容使用，在内窥镜中安装USB传输协议来直接连接电脑、平板等终端使用来实时传输常用的MJPEG或YUY2格式的视频信号，可是由于USB接口中缺少隔离电路，一旦终端存在漏电情况时，电压直接电击伤害人体健康，存在较大的安全隐患。
【发明内容】
为了解决背景技术中存在的现有问题，本发明提供一种内窥镜USB隔离电路，将隔离电路应用到内窥镜的信号传输电路中，隔离电路将USB接口模块的输入电压转换成为输出电压供给隔离芯片进行数据信号转换，隔离所转换的数据信号断绝直接的电气连接关系，保护内窥镜使用过程中发生电路漏电的危害。
本发明采用以下的技术方案：
一种内窥镜USB隔离电路，包括：
输入电路和输出电路，在所述输入电路和输出电路之间连接设置隔离电路，其中，
所述输入电路用于接收来自外部终端供电电压Vin输入所述隔离电路中；
所述隔离电路用于将输入的供电电压Vin进行电气隔离后形成输出电压Vout为所述输出电路供电；
所述输出电路用于接收来自所述隔离电路的输出电压Vout供电进行数据的处理、存储。
进一步的，所述输入电路包括USB接口模块、第一USB-HUB控制器和第一FLASH芯片，所述USB接口模块上的VBUS引脚、D-引脚、D+引脚和GND1引脚分别与第一USB-HUB控制器上的VBUS引脚、D0-引脚、D0+引脚和GND1引脚相连，且所述USB接口模块和第一USB-HUB控制器上的GND1引脚一并接地，所述第一FLASH芯片与第一USB-HUB控制器连接。
进一步的，所述输出电路包括第二USB-HUB控制器、第二FLASH芯片、图像处理模块以及CMOS芯片，所述FLASH芯片与第二USB-HUB控制器相连，CMOS芯片与图像处理模块相连，所述第二USB-HUB控制器上的DN-引脚、DN+引脚分别和所述图像处理模块上的D-引脚、D+引脚连接，所述第二USB-HUB控制器和图像处理模块上的GND2引脚均接地。
进一步的，所述隔离电路包括DC-DC电源模块和隔离芯片，所述DC-DC电源模块上具有VBUS第一引脚端和VBUS第二引脚端，其中，VBUS第一引脚端同时与USB接口模块上的VBUS引脚以及第一USB-HUB控制器上的VBUS引脚相连，所述VBUS第二引脚端同时与所述隔离芯片上的VBUS引脚以及第二USB-HUB控制器上的VBUS引脚相连，所述隔离芯片一端上的VDD引脚、UD-引脚、UD+引脚分别和第一USB-HUB控制器上的VDD引脚、DN-引脚、DN+引脚相连，隔离芯片另一端上的D0-引脚、D0+引脚分别和第二USB-HUB控制器上的D0-引脚、D0+引脚相连，所述DC-DC电源模块与隔离芯片上的GND1引脚、GND2引脚均接地。
进一步的，所述隔离芯片为ICE08USBX型号芯片。
进一步的，所述DC-DC电源模块为H0505S-2WR2型号的电源模块。
进一步的，所述第一FLASH芯片和第二FLASH均为M25P05型号的存储芯片。
本发明的有益效果如下：
将隔离电路连接在输入电路与输出电路之间来实现电气隔离，USB接口模块连接到电脑、平板等外部终端接口上，接收输入电压经过DC-DC电源模块转换成+5V的输出电压同步提供给隔离芯片、第二USB-HUB控制器和图像处理模块，CMOS芯片将光信号转换成电信号经过图像处理模块处理成匹配的MJPEG或YUY2视频格式存储在FLASH芯片内，输入电压和输出电压没有直接的电气连接关系，进而实现将转换前USB数据信号与转换后的USB数据信号进行电气隔离的转换传输，从而避免了USB接口模块直接和隔离芯片相连，防止由于移动终端漏电对电路产生干扰以及电击人体的危害，提高使用的安全性。
【附图说明】
图1为本发明一种内窥镜USB隔离电路的连接示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限用于本发明。
如图1为本发明的一种一种内窥镜USB隔离电路，可应用于在内窥镜的USB信号传输电路中，起到电气隔离的安全保护作用。
针对上述的一种内窥镜USB隔离电路，具体的，包括：
输入电路、输出电路和隔离电路，隔离电路连接在所述输入电路和输出电路之间，其中，所述输入电路用于接收来自外部终端供电电压Vin输入所述隔离电路中；所述隔离电路用于将输入的供电电压Vin进行电气隔离后形成输出电压Vout为所述输出电路供电；所述输出电路用于接收来自所述隔离电路的输出电压Vout供电进行数据的处理、存储。
具体的，所述输入电路包括USB接口模块1、第一USB-HUB控制器2和第一FLASH芯片3，所述USB接口模块1上的VBUS引脚、D-引脚、D+引脚和GND1引脚分别与第一USB-HUB控制器2上的VBUS引脚、D0-引脚、D0+引脚和GND1引脚相连，且所述USB接口模块1和第一USB-HUB控制器2上的GND1引脚一并接地，所述第一FLASH芯片3与第一USB-HUB控制器2连接。
其次，具体的，所述输出电路包括第二USB-HUB控制器4、第二FLASH芯片5、图像处理模块6以及CMOS芯片7，优选的，所述第一FLASH芯片3和第二FLASH芯片5均为M25P05型号的存储芯片，所述第二FLASH芯片5与第二USB-HUB控制器4相连，CMOS芯片7与图像处理模块6相连，所述第二USB-HUB控制器4上的DN-引脚、DN+引脚分别和所述图像处理模块6上的D-引脚、D+引脚连接，所述第二USB-HUB控制器4和图像处理模块6上的GND2引脚均接地。
进一步的，所述隔离电路包括DC-DC电源模块8和隔离芯片9，优选的，隔离芯片9为ICE08USBX型号芯片，所述DC-DC电源模块8为H0505S-2WR2型号的电源模块，所述DC-DC电源模块8上具有VBUS第一引脚端81和VBUS第二引脚端82，其中，VBUS第一引脚端81同时与USB接口模块1上的VBUS引脚以及第一USB-HUB控制器2上的VBUS引脚相连，所述VBUS第二引脚端82同时与所述隔离芯片9上的VBUS引脚以及第二USB-HUB控制器4上的VBUS引脚相连，所述隔离芯片9一端上的VDD引脚、UD-引脚、UD+引脚分别和第一USB-HUB控制器2上的VDD引脚、DN-引脚、DN+引脚相连，隔离芯片9另一端上的D0-引脚、D0+引脚分别和第二USB-HUB控制器4上的D0-引脚、D0+引脚相连，所述DC-DC电源模块8与隔离芯片9上的GND1引脚、GND2引脚均接地。
本内窥镜一种内窥镜USB隔离电路的工作原理为：将USB接口模块1插入譬如PC、平板电脑接口上后，+5V的输入电压输入到DC-DC电源模块8中，经过转换成+5V的输出电压并提供给隔离芯片9、第二USB-HUB控制器4和图像处理模块6中，CMOS芯片7中包含有光学镜头，拍摄人体内部组织后将光信号转换成电信号，图像处理模块6将电信号进行转换处理成对应的MJPEG或YUY2视频格式文件，一同存储在第二FLASH芯片5中，同时第一USB-HUB控制器2和第二USB-HUB控制器4将处理不过来的信号数据暂存在第一FLASH芯片3和第二FLASH芯片5中，进而，DC-DC电源模块8将输入电压和输出电压进行电气分离，从而隔绝了USB数据信号在转化前后的直接电气连接线路，如果直接将USB接口模块1和隔离芯片9相连接进行数据转换处理，若移动终端发生漏电，会直接干扰到输出电路导致点击事故，存在很大的安全隐患，通过本一种内窥镜USB隔离电路很好的解决了该安全隐患。
而且，本一种内窥镜USB隔离电路能满足USB数据传输过程中的多种工作模式，自行侦查数据运行速度，传输速率最高可达到480Mbps每秒，信号输入端对输出端电气绝缘强度≥1500VAC(实际可达3000VAC)，泄漏电流≤1mA，既满足了医用内窥镜的临床使用要求，又满足了国家医用电气安全标准GB9706.1和国际医用电气安全标准IEC60601-1或EN60601-1的认证标准要求，起到了有效保护患者和操作者生命安全的作用。
本发明的优点在于：
将隔离电路连接在输入电路与输出电路之间来实现电气隔离，USB接口模块连接到电脑、平板等外部终端接口上，接收输入电压经过DC-DC电源模块转换成+5V的输出电压同步提供给隔离芯片、第二USB-HUB控制器和图像处理模块，CMOS芯片将光信号转换成电信号经过图像处理模块处理成匹配的MJPEG或YUY2视频格式存储在FLASH芯片内，输入电压和输出电压没有直接的电气连接关系，进而实现将转换前USB数据信号与转换后的USB数据信号进行电气隔离的转换传输，从而避免了USB接口模块直接和隔离芯片相连，防止由于移动终端漏电对电路产生干扰以及电击人体的危害，提高使用的安全性。
由技术常识可知，本发明可以通过其他的不脱离其精神实质和必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (7)

1.一种内窥镜USB隔离电路，其特征在于，包括：
输入电路和输出电路，在所述输入电路和输出电路之间连接设置隔离电路，其中，
所述输入电路用于接收来自外部终端供电电压Vin输入所述隔离电路中；
所述隔离电路用于将输入的供电电压Vin进行电气隔离后形成输出电压Vout为所述输出电路供电；
所述输出电路用于接收来自所述隔离电路的输出电压Vout供电进行数据的处理、存储。
2.如权利要求1所述的一种内窥镜USB隔离电路，其特征在于，所述输入电路包括USB接口模块、第一USB-HUB控制器和第一FLASH芯片，所述USB接口模块上的VBUS引脚、D-引脚、D+引脚和GND1引脚分别与第一USB-HUB控制器上的VBUS引脚、D0-引脚、D0+引脚和GND1引脚相连，且所述USB接口模块和第一USB-HUB控制器上的GND1引脚一并接地，所述第一FLASH芯片与第一USB-HUB控制器连接。
3.如权利要求2所述的一种内窥镜USB隔离电路，其特征在于，所述输出电路包括第二USB-HUB控制器、第二FLASH芯片、图像处理模块以及CMOS芯片，所述FLASH芯片与第二USB-HUB控制器相连，CMOS芯片与图像处理模块相连，所述第二USB-HUB控制器上的DN-引脚、DN+引脚分别和所述图像处理模块上的D-引脚、D+引脚连接，所述第二USB-HUB控制器和图像处理模块上的GND2引脚均接地。
4.如权利要求3所述的一种内窥镜USB隔离电路，其特征在于，所述隔离电路包括DC-DC电源模块和隔离芯片，所述DC-DC电源模块上具有VBUS第一引脚端和VBUS第二引脚端，其中，VBUS第一引脚端同时与USB接口模块上的VBUS引脚以及第一USB-HUB控制器上的VBUS引脚相连，所述VBUS第二引脚端同时与所述隔离芯片上的VBUS引脚以及第二USB-HUB控制器上的VBUS引脚相连，所述隔离芯片一端上的VDD引脚、UD-引脚、UD+引脚分别和第一USB-HUB控制器上的VDD引脚、DN-引脚、DN+引脚相连，隔离芯片另一端上的D0-引脚、D0+引脚分别和第二USB-HUB控制器上的D0-引脚、D0+引脚相连，所述DC-DC电源模块与隔离芯片上的GND1引脚、GND2引脚均接地。
5.如权利要求4所述的一种内窥镜USB隔离电路，其特征在于，所述隔离芯片为ICE08USBX型号芯片。
6.如权利要求4所述的一种内窥镜USB隔离电路，其特征在于，所述DC-DC电源模块为H0505S-2WR2型号的电源模块。
7.如权利要求3所述的一种内窥镜USB隔离电路，其特征在于，所述第一FLASH芯片和第二FLASH均为M25P05型号的存储芯片。
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