CN201145896Y - Usb接口隔离转换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种USB接口隔离转换器，包括依次相连的USB接口单元、隔离单元、用户接口单元，其中USB接口单元用于USB数据信号与TTL电平之间的转换；用户接口单元用于TTL电平与用户设备接口数据信号之间的转换；信号隔离单元，连接在USB接口单元和用户接口单元之间，用于在隔离电气连接的情况下进行所述USB接口单元和用户接口单元之间TTL电平的传输。所述隔离单元包括：光电隔离器或电磁隔离器。使用本实用新型，可以实现彻底隔绝USB端与用户设备之间的电气连接，有效避免由于各种原因引起的电位差导致烧坏接口芯片，大大减少由于接口芯片烧坏给用户造成的损失。
Description
技术领域
本实用新型涉及USB接口转换器技术领域，尤其涉及一种USB接口隔离转换器。
背景技术
随着计算机技术突飞猛进的发展和大量支持USB接口的计算机的普及，USB接口由于其可以热插拔、标准统一、可以连接多台设备等诸多优点，逐步成为计算机的标准接口已经是大势所趋。工业设备大多数仍然采用RS-232、RS-485、RS-422等标准串行通信接口，在与计算机的USB接口通信时，需要设置USB-RS232或USB-RS485/422转换器。CN02216399.9公开了一种使RS-232串行接口信号与USB接口信号相互可识别的转接器，该USB转接器用一种转换电路实现了两种信号之间的转换，但由于其没有隔离保护功能，USB接口端与用户接口端直接电气连接，当两台或多台设备之间由于外界雷击、强电干扰、电源电压波动等原因产生电位差时，容易烧坏接口芯片，造成通信中断，给用户带来经济损失。
新型内容
本实用新型的目的在于提供一种USB接口隔离转换器，该转换器能够彻底隔绝USB端与用户设备之间的电气连接。
本实用新型提供的一种USB接口隔离转换器，包括：
USB接口单元，用于USB数据信号与TTL电平之间的转换；
用户接口单元，用于TTL电平与用户设备接口数据信号之间的转换；
信号隔离单元，连接在USB接口单元和用户接口单元之间，用于在隔离电气连接的情况下进行所述USB接口单元和用户接口单元之间所述TTL电平的传输。
其中，所述信号隔离单元包括：光电隔离器或电磁隔离器。
其中，所述光电隔离器包括以下之一：6N137芯片、PC817芯片、6N135芯片。
其中，进一步包括：电源隔离单元，用于将所述USB接口单元的电源信号、用户接口单元中的电源信号进行隔离，并为用户接口单元提供电源信号。
其中，所述电源隔离单元5V进5V出的DC-DC隔离模块。例如，可选用B0505模块。
其中，所述用户接口单元用于RS-232信号对应的TTL电平与RS-485信号转换的RS-485接口；所述USB接口单元为用于USB数据信号与RS232信号对应的TTL电平之间转换的USB接口单元；还包括一自动流向控制电路，用于控制RS-485的数据信号收发。
由上可见，本实用新型的USB接口隔离转换器包含隔离单元，该转换器实现了彻底隔绝USB端与用户设备之间的电气连接。从而可以保证相连的设备之间的连接安全。
附图说明
图1表示本实用新型的USB接口隔离转换器的原理图；
图2表示本实用新型的USB接口隔离转换器的第一种实施方式示意图；
图3表示本实用新型的USB接口隔离转换器的另一种实施方式示意图；
图4表示本实用新型的USB接口隔离转换器应用于RS-232接口的内部结构图；
图5表示本实用新型的USB接口隔离转换器应用于RS-232接口的芯片连接图；
图6表示本实用新型的USB接口隔离转换器应用于RS-485接口的内部结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
图1示出了本实用新型的USB接口隔离转换器的原理图。该转换器由USB接口单元、隔离单元以及用户接口单元依次连接构成。其中，隔离单元既可以由光电隔离器实现也可以由电磁隔离器来实现，隔离器件用来隔离传输的数据信号。
图2示出了本实用新型的USB接口隔离转换器的第一种实施方式。在本实施方式中，USB接口单元的工作电源由USB接口输入的5V电源提供，用户接口单元的工作电源由外部电源提供。隔离器件用来进行隔离传输的数据信号，其中：
对于信号的下行传输过程包括：USB信号接入USB转换器后，先由USB接口单元将USB信号转换为可以进行隔离转换的TTL电平信号，再由信号隔离单元将TTL电平信号转换成光/磁信号，又将光/磁信号再次转换为TTL电平信号，这样就完成了电-光/磁-电的转换，之后TTL电平信号进入用户接口单元，由用户接口单元将TTL电平转换为用户接口所需的电平信号，然后输出给用户设备。对于信号的上行传输过程包括：用户设备信号接入USB转换器后，先由用户接口单元将用户设备信号转换为的TTL电平信号，再由信号隔离单元将TTL电平信号转换成光/磁信号，又将光/磁信号再次转换为TTL电平信号，这样就完成了电-光/磁-电的隔离转换，之后TTL电平信号进入USB接口单元，由USB接口单元将TTL电平信号转换为USB信号，然后输出给相连的计算机。
图3示出了本实用新型的USB接口隔离转换器的另一种实施方式。在本实施方式中，用户接口单元的工作电源由USB端口提供，这样外接电源就可以被省去。其工作原理与第一种实施方式相同，另外在USB接口单元和用户接口单元之间增加一个电源隔离单元，USB端提供的5V电源，在经过电源隔离单元完成隔离转换后，给用户接口单元提供一个隔离的5V电源，使计算机与用户设备之间的电气连接被彻底隔离开来。
图4示出了本实用新型的USB接口隔离转换器应用于RS-232接口的内部结构图。USB接口单元将USB信号转换为与RS-232接口对应的TTL电平，在经过隔离单元而完成了电-光/磁-电的隔离转换后，用户接口单元将TTL电平转换为标准的RS-232接口对应电平。USB端提供的5V500mA电源，在经过电源隔离单元完成隔离转换后，给用户接口单元提供一个隔离的5V电源，使计算机与用户设备之间的电气连接被彻底隔离开来。
图5示出了本实用新型的USB接口隔离转换器应用于三线RS-232接口的一种芯片连接图。其中USB接口单元由MCS7703实现，信号隔离单元由两个光耦6N137芯片实现，电源隔离单元由隔离模块B0505模块实现，用户接口单元由MAX213芯片实现。当然，信号隔离单元还可以使用其他的光耦器件，如PC817芯片、6N135芯片等。电源隔离单元也可以采用其它5V进5V出的DC-DC隔离模块。
图6示出了本实用新型的USB接口隔离转换器应用于RS-485接口的内部结构图。可以采用将USB信号先转换为RS-232接口对应的TTL电平，再将RS-232接口对应TTL电平转换为RS-485对应TLL电平的方法来实现。
RS-485接口除收发两路信号之外，还需要一路流向控制信号。流向控制信号可以借助RS-232信号中的一路信号如DTR信号获得，也可以由发送信号来产生。图6中示出的结构图是由发送信号产生流向控制信号的方案。USB信号在USB接口单元处转换为RS-232接口对应的TTL电平，这时只用到发送信号TXD和接收信号RXD两个信号，这两个信号在经过隔离单元完成电-光/磁-电的隔离转换后，用户接口单元将TTL电平对应转换为标准的RS-232接口对应电平，其中用户接口单元可以由例如MAX485型芯片实现。与此同时，图6中所示的自动流向控制电路根据发送信号TXD产生一个控制信号来控制RS-485的收发。USB端提供的5V500mA电源，在经过电源隔离单元完成隔离转换后，给用户接口单元提供一个隔离的5V电源，使计算机与用户设备之间的电气连接被彻底隔离开来。
如果借助RS-232信号中的一路信号如DTR获得流向控制信号，则需要对三个信号TXD、RXD和DTR均进行隔离转换，由计算机软件控制DTR电平的变化从而控制RS-485接口的收发。
本实用新型的USB接口隔离转换器也可以应用于RS-422接口，其原理与应用于RS-485的原理相同，也可以应用于USB转多路隔离的RS-232、RS-485/422等隔离转换器中，在此不做赘述。
以上说明的仅为本实用新型的几种实施方式，本实用新型不限于上述几种实施方式，任何技术人员不经过创造性劳动即可实现的改动都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种USB接口隔离转换器，其特征在于，包括：
USB接口单元，用于USB数据信号与TTL电平之间的转换；
用户接口单元，用于TTL电平与用户设备接口数据信号之间的转换；
信号隔离单元，连接在USB接口单元和用户接口单元之间，用于在隔离电气连接的情况下进行所述USB接口单元和用户接口单元之间所述TTL电平的传输。
2.根据权利要求1所述的USB接口隔离转换器，其特征在于，所述信号隔离单元包括：光电隔离器或电磁隔离器。
3.根据权利要求2所述的USB接口隔离转换器，其特征在于，所述光电隔离器包括以下之一：
6N137芯片、PC817芯片、6N135芯片。
4.根据权利要求1所述的USB接口隔离转换器，其特征在于，进一步包括：
电源隔离单元，用于将所述USB接口单元的电源信号、用户接口单元中的电源信号进行隔离，并为用户接口单元提供电源信号。
5.根据权利要求4所述的USB接口隔离转换器，其特征在于，所述电源隔离单元为5V进5V出的DC-DC隔离模块。
6.根据权利要求5所述的USB接口隔离转换器，其特征在于，所述隔离模块包括：B0505模块。
7.根据权利要求1所述的USB接口隔离转换器，其特征在于，应用于RS-485接口中，所述USB接口单元为用于USB数据信号与RS-232信号对应的TTL电平之间转换的USB接口单元；
所述用户接口单元为用于RS-232信号对应的TTL电平与RS-485信号转换的RS-485接口单元；
还包括一自动流向控制电路，由发送信号来产生一个控制信号，用于控制RS-485接口单元的数据信号收发。
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