CN206835082U - 串口隔离通信接口电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种串口隔离通信接口电路及电子设备，该串口隔离通信接口电路包括第一串口发送端、第一串口接收端、第二串口发送端、第二串口接收端、第一三极管电路单元、第一光耦电路单元、第二三极管电路单元、第二光耦电路单元、第一电源端及第二电源端；第一三极管电路单元的输入端与第一串口发送端连接，输出端经第一光耦电路单元与第二串口接收端连接；第二三极管电路单元的输入端与第二串口发送端连接，输出端经第二光耦电路单元与第一串口接收端连接；第一三极管电路单元及第二光耦电路单元还分别与第一电源端连接；第二三极管电路单元及第一光耦电路单元还分别与第二电源端连接。本实用新型解决了对通信双方电平要求过高的问题。

Description

串口隔离通信接口电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种串口隔离通信接口电路及电子设备。

背景技术

目前，电子设备的传统通信方式主要分为直接连接进行通信和RS232转UART这两种通信方式，其中，直接连接的通信方式是通信双方直接导线连接或加电阻限流后进行直接通信，该通信方式的缺点是：要求通信双方的信号电压必须相同或差不多；而RS232转UART的通信方式需要通过专用的IC进行电平转换后才能进行通信，该通信方式的缺点是：通信双方的电平必须在规定的电压范围内，否则通信双方不能进行通信。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种串口隔离通信接口电路，旨在解决对通信双方电平要求过高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种串口隔离通信接口电路，所述串口隔离通信接口电路包括第一串口发送端、第一串口接收端、第二串口发送端、第二串口接收端、用于对所述第一串口发送端与所述第二串口接收端进行隔离的第一光耦电路单元、用于对所述第二串口发送端与所述第一串口接收端进行隔离的第二光耦电路单元、用于控制所述第一光耦电路单元工作的第一三极管电路单元、用于控制所述第二光耦电路单元工作的第二三极管电路单元、用于为所述第一三极管电路单元及所述第二光耦电路单元提供工作电压的第一电源端、以及用于为所述第二三极管电路单元及所述第一光耦电路单元提供工作电压的第二电源端；其中：

所述第一三极管电路单元的输入端与所述第一串口发送端连接，所述第一三极管电路单元的输出端经所述第一光耦电路单元与所述第二串口接收端连接；所述第二三极管电路单元的输入端与所述第二串口发送端连接，所述第二三极管电路单元的输出端经所述第二光耦电路单元与所述第一串口接收端连接；所述第一三极管电路单元的电源输入端及所述第二光耦电路单元的电源输入端均与所述第一电源端连接；所述第二三极管电路单元的电源输入端及所述第一光耦电路单元的电源输入端均与所述第二电源端连接。

优选地，所述第一三极管电路单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻及第一PNP三极管；其中：

所述第一电阻的第一端为所述第一三极管电路单元的输入端，所述第一电阻的第一端与所述第一串口发送端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端及所述第一PNP三极管的基极连接；所述第一PNP三极管的发射极为所述第一三极管电路单元的电源输入端，所述第一PNP三极管的发射极与所述第一电源端连接，所述第一PNP三极管的发射极还与所述第二电阻的第二端连接，所述第一PNP三极管的集电极与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端为所述第一三极管电路单元的输出端，所述第三电阻的第二端与所述第一光耦电路单元连接。

优选地，所述第一光耦电路单元包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻及第一光耦；其中：

所述第四电阻的第一端与所述第一三极管电路单元的输出端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一光耦中发光二极管的阳极连接，所述第五电阻的第一端与所述第一光耦中发光二极管的阴极连接，所述第五电阻的第二端经所述第六电阻接地；所述第一光耦中光敏三极管的基极经所述第七电阻接地，所述第一光耦中光敏三极管的集电极经所述第八电阻与所述第二电源端连接，所述第一光耦中光敏三极管的集电极还经所述第九电阻与所述第二串口接收端连接，所述第一光耦中光敏三极管的发射极接地。

优选地，所述第二三极管电路单元包括第十电阻、第十一电阻、第十二电阻及第二PNP三极管；其中：

所述第十电阻的第一端为所述第二三极管电路单元的输入端，所述第十电阻的第一端与所述第二串口发送端连接，所述第十电阻的第二端分别与所述第十一电阻的第一端及所述第二PNP三极管的基极连接；所述第二PNP三极管的发射极为所述第二三极管电路单元的电源输入端，所述第二PNP三极管的发射极与所述第二电源端连接，所述第二PNP三极管的发射极还与所述第十一电阻的第二端连接，所述第二PNP三极管的集电极与所述第十二电阻的第一端连接，所述第十二电阻的第二端为所述第二三极管电路单元的输出端，所述第十二电阻的第二端与所述第二光耦电路单元连接。

优选地，所述第二光耦电路单元包括第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻及第二光耦；其中：

所述第十三电阻的第一端与所述第二三极管电路单元的输出端连接，所述第十三电阻的第二端与所述第二光耦中发光二极管的阳极连接，所述第十四电阻的第一端与所述第二光耦中发光二极管的阴极连接，所述第十四电阻的第二端经所述第十五电阻接地；所述第二光耦中光敏三极管的基极经所述第十六电阻接地，所述第二光耦中光敏三极管的集电极经所述第十七电阻与所述第一电源端连接，所述第二光耦中光敏三极管的集电极还经所述第十八电阻与所述第一串口接收端连接，所述第二光耦中光敏三极管的发射极接地。

优选地，所述第一光耦的型号与所述第二光耦的型号相同。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的串口隔离通信接口电路。

本实用新型提供一种串口隔离通信接口电路，该串口隔离通信接口电路包括第一串口发送端、第一串口接收端、第二串口发送端、第二串口接收端、用于对所述第一串口发送端与所述第二串口接收端进行隔离的第一光耦电路单元、用于对所述第二串口发送端与所述第一串口接收端进行隔离的第二光耦电路单元、用于控制所述第一光耦电路单元工作的第一三极管电路单元、用于控制所述第二光耦电路单元工作的第二三极管电路单元、用于为所述第一三极管电路单元及所述第二光耦电路单元提供工作电压的第一电源端、以及用于为所述第二三极管电路单元及所述第一光耦电路单元提供工作电压的第二电源端；所述第一三极管电路单元的输入端与所述第一串口发送端连接，所述第一三极管电路单元的输出端经所述第一光耦电路单元与所述第二串口接收端连接，所述第二三极管电路单元的输入端与所述第二串口发送端连接，所述第二三极管电路单元的输出端经所述第二光耦电路单元与所述第一串口接收端连接；所述第一三极管电路单元的电源输入端及所述第二光耦电路单元的电源输入端均与所述第一电源端连接；所述第二三极管电路单元的电源输入端及所述第一光耦电路单元的电源输入端均与所述第二电源端连接。本实用新型能够解决对通信双方电平要求过高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型串口隔离通信接口电路一实施例的电路结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种串口隔离通信接口电路，参照图1，在一实施例中，该串口隔离通信接口电路包括第一串口发送端UART1_TX、第一串口接收端UART1_RX、第二串口发送端UART2_TX、第二串口接收端UART2_RX、第一三极管电路单元101、第一光耦电路单元102、第二三极管电路单元103、第二光耦电路单元104、第一电源端VDD1及第二电源端VDD2。

其中，所述第一三极管电路单元101，用于控制所述第一光耦电路单元102工作；

所述第一光耦电路单元102，用于对所述第一串口发送端UART1_TX与所述第二串口接收端UART2_RX进行隔离；

所述第二三极管电路单元103，用于控制所述第二光耦电路单元104工作；

所述第二光耦电路单元104，用于对所述第二串口发送端UART2_TX与所述第一串口接收端UART1_RX进行隔离；

所述第一电源端VDD1，用于为所述第一三极管电路单元101及所述第二光耦电路单元104提供工作电压；

所述第二电源端VDD2，用于为所述第一光耦电路单元102及所述第二三极管电路单元103提供工作电压。

具体地，本实施例中，所述第一三极管电路单元101的输入端与所述第一串口发送端UART1_TX连接，所述第一三极管电路单元101的输出端经所述第一光耦电路单元102与所述第二串口接收端UART2_RX连接，所述第二三极管电路单元103的输入端与所述第二串口发送端UART2_TX连接，所述第二三极管电路单元103的输出端经所述第二光耦电路单元104与所述第一串口接收端UART1_RX连接；所述第一三极管电路单元101的电源输入端及所述第二光耦电路单元104的电源输入端均与所述第一电源端VDD1连接；所述第一光耦电路单元102的电源输入端及所述第二三极管电路单元103的电源输入端均与所述第二电源端VDD2连接。

本实施例中，所述第一三极管电路单元101包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及第一PNP三极管Q1。具体地，所述第一电阻R1的第一端为所述第一三极管电路单元101的输入端，所述第一电阻R1的第一端与所述第一串口发送端UART1_TX连接，所述第一电阻R1的第二端分别与所述第二电阻R2的第一端及所述第一PNP三极管Q1的基极连接；所述第一PNP三极管Q1的发射极为所述第一三极管电路单元101的电源输入端，所述第一PNP三极管Q1的发射极与所述第一电源端VDD1连接，所述第一PNP三极管Q1的发射极还与所述第二电阻R2的第二端连接，所述第一PNP三极管Q1的集电极与所述第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端为所述第一三极管电路单元101的输出端，所述第三电阻R3的第二端与所述第一光耦电路单元102连接。

本实施例中，所述第一光耦电路单元102包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9及第一光耦U1。具体地，所述第四电阻R4的第一端与所述第一三极管电路单元101的输出端连接，所述第四电阻R4的第二端与所述第一光耦U1中发光二极管的阳极连接，所述第五电阻R5的第一端与所述第一光耦U1中发光二极管的阴极连接，所述第五电阻R5的第二端经所述第六电阻R6接地；所述第一光耦U1中光敏三极管的基极经所述第七电阻R7接地，所述第一光耦U1中光敏三极管的集电极经所述第八电阻R8与所述第二电源端VDD2连接，所述第一光耦U1中光敏三极管的集电极还经所述第九电阻R9与所述第二串口接收端UART2_RX连接，所述第一光耦U1中光敏三极管的发射极接地。

本实施例中，所述第二三极管电路单元103包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12及第二PNP三极管Q2。具体地，所述第十电阻R10的第一端为所述第二三极管电路单元103的输入端，所述第十电阻R10的第一端与所述第二串口发送端UART2_TX连接，所述第十电阻R10的第二端分别与所述第十一电阻R11的第一端及所述第二PNP三极管Q2的基极连接；所述第二PNP三极管Q2的发射极为所述第二三极管电路单元103的电源输入端，所述第二PNP三极管Q2的发射极与所述第二电源端VDD2连接，所述第二PNP三极管Q2的发射极还与所述第十一电阻R11的第二端连接，所述第二PNP三极管Q2的集电极与所述第十二电阻R12的第一端连接，所述第十二电阻R12的第二端为所述第二三极管电路单元103的输出端，所述第十二电阻R12的第二端与所述第二光耦电路单元104连接。

本实施例中，所述第二光耦电路单元104包括第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18及第二光耦U2。具体地，所述第十三电阻R13的第一端与所述第二三极管电路单元103的输出端(即所述第十二电阻R12的第二端)连接，所述第十三电阻R13的第二端与所述第二光耦U2中发光二极管的阳极连接，所述第十四电阻R14的第一端与所述第二光耦U2中发光二极管的阴极连接，所述第十四电阻R14的第二端经所述第十五电阻R15接地；所述第二光耦U2中光敏三极管的基极经所述第十六电阻R16接地，所述第二光耦U2中光敏三极管的集电极经所述第十七电阻R17与所述第一电源端VDD1连接，所述第二光耦U2中光敏三极管的集电极还经所述第十八电阻R18与所述第一串口接收端UART1_RX连接，所述第二光耦U2中光敏三极管的发射极接地。

本实施例中，所述第一光耦U1的型号与所述第二光耦U2的型号相同。

本实施例串口隔离通信接口电路采用全双工通信，本实施例串口隔离通信接口电路包括两条完全独立的通信通道，分别是所述第一串口发送端UART1-TX至所述第二串口接收端UART2-RX之间的通信和所述第二串口发送端UART2-TX至所述第一串口接收端UART1-RX之间的通信，由于该两条通道的通信原理完全一样，本实施例仅以所述第一串口发送端UART1-TX至所述第二串口接收端UART2-RX之间的通信为例来详细描述本实施例串口隔离通信接口电路的通信原理。

本实施例中，所述第一串口发送端UART1-TX为数据发送端，当所述第一串口发送端UART1-TX不发送数据时，所述第一串口发送端UART1-TX为高电平，所述第一串口发送端UART1-TX的电压与所述第一电源端VDD1的电压相同，因此所述第一PNP三极管Q1不导通，因而所述第一光耦U1中的发光二极管没有导通电压，从而不发光，进而使得所述第一光耦U1中的光敏三极管也就不能导通，此时所述第二串口接收端UART2-RX因所述第八电阻R8的上拉而输出高电平，所述第二串口接收端UART2-RX无数据，且此时所述第二串口接收端UART2-RX的电压与所述第二电源端VDD2的电压相同；当所述第一串口发送端UART1-TX发送数据时，数据用高低电平表示，当所述第一串口发送端UART1-TX发送的数据为高电平时，本实施例串口隔离通信接口电路的工作原理与所述第一串口发送端UART1-TX不发送数据时相同，此处不再赘述；当所述第一串口发送端UART1-TX发送的数据为低电平时，所述第一PNP三极管Q1导通，因而使得所述第一光耦U1中的发光二极管也导通，从而发光，进而使得所述第一光耦U1中的光敏三极管导通，从而所述第二串口接收端UART2-RX输出低电平，即本实施例串口隔离通信接口电路中的所述第一串口发送端UART1-TX通过发送高低电平变化的数据，在所述第二串口接收端UART2-RX输出完全相同的高低电平变化的数据，实现了所述第一串口发送端UART1-TX与所述第二串口接收端UART2-RX之间的数据通信。

本实施例中，所述第二串口发送端UART2-TX至所述第一串口接收端UART1-RX之间的通信原理与上述第一串口发送端UART1-TX至所述第二串口接收端UART2-RX之间的通信过程相同，此处不再赘述。

需要说明的是，本实施例中，所述第一电源端VDD1和所述第二电源端VDD2的电压可以不相同。另外，本实施例中，除了所述第七电阻R7和所述第十六电阻R16外，其他各电阻均是用于匹配所述第一电源端VDD1的电压和所述第二电源端VDD2的电压，以实现不同电压之间的无缝对接通信。

本实施例串口隔离通信接口电路，通信双方的电压可以不相同，即所述第一电源端VDD1和所述第二电源端VDD2的电压可以不相同，从而使得通信双方的电压完全可以按照自身的需求来设计，通信双方之间不需要进行电压转换，从而简化了通信双方的电路设计；并且，本实施例中所述第一电源端VDD1和所述第二电源端VDD2可以相互独立，从而减少了电源之间的相互干扰；同时，本实施例由于所述第一光耦U1和所述第二光耦U2的隔离作用，从而使得本实施例能够避免高频干扰。本实施例解决了对通信双方电平要求过高的问题，实现了通信双方在各自电压不同的条件下的快速可靠通信，本实施例的通信频率能够高达20KHz，从而完全能够满足RS232、UART、I/O、SPI及I2C等低频数据通信的要求。

本实用新型还提供一种电子设备，该电子设备包括串口隔离通信接口电路，该串口隔离通信接口电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的电子设备采用了上述串口隔离通信接口电路的技术方案，因此该电子设备具有上述串口隔离通信接口电路所有的有益效果。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种串口隔离通信接口电路，其特征在于，所述串口隔离通信接口电路包括第一串口发送端、第一串口接收端、第二串口发送端、第二串口接收端、用于对所述第一串口发送端与所述第二串口接收端进行隔离的第一光耦电路单元、用于对所述第二串口发送端与所述第一串口接收端进行隔离的第二光耦电路单元、用于控制所述第一光耦电路单元工作的第一三极管电路单元、用于控制所述第二光耦电路单元工作的第二三极管电路单元、用于为所述第一三极管电路单元及所述第二光耦电路单元提供工作电压的第一电源端、以及用于为所述第二三极管电路单元及所述第一光耦电路单元提供工作电压的第二电源端；其中：

所述第一三极管电路单元的输入端与所述第一串口发送端连接，所述第一三极管电路单元的输出端经所述第一光耦电路单元与所述第二串口接收端连接；所述第二三极管电路单元的输入端与所述第二串口发送端连接，所述第二三极管电路单元的输出端经所述第二光耦电路单元与所述第一串口接收端连接；所述第一三极管电路单元的电源输入端及所述第二光耦电路单元的电源输入端均与所述第一电源端连接；所述第二三极管电路单元的电源输入端及所述第一光耦电路单元的电源输入端均与所述第二电源端连接。

2.如权利要求1所述的串口隔离通信接口电路，其特征在于，所述第一三极管电路单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻及第一PNP三极管；其中：

所述第一电阻的第一端为所述第一三极管电路单元的输入端，所述第一电阻的第一端与所述第一串口发送端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端及所述第一PNP三极管的基极连接；所述第一PNP三极管的发射极为所述第一三极管电路单元的电源输入端，所述第一PNP三极管的发射极与所述第一电源端连接，所述第一PNP三极管的发射极还与所述第二电阻的第二端连接，所述第一PNP三极管的集电极与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端为所述第一三极管电路单元的输出端，所述第三电阻的第二端与所述第一光耦电路单元连接。

3.如权利要求1或2所述的串口隔离通信接口电路，其特征在于，所述第一光耦电路单元包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻及第一光耦；其中：

所述第四电阻的第一端与所述第一三极管电路单元的输出端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一光耦中发光二极管的阳极连接，所述第五电阻的第一端与所述第一光耦中发光二极管的阴极连接，所述第五电阻的第二端经所述第六电阻接地；所述第一光耦中光敏三极管的基极经所述第七电阻接地，所述第一光耦中光敏三极管的集电极经所述第八电阻与所述第二电源端连接，所述第一光耦中光敏三极管的集电极还经所述第九电阻与所述第二串口接收端连接，所述第一光耦中光敏三极管的发射极接地。

4.如权利要求3所述的串口隔离通信接口电路，其特征在于，所述第二三极管电路单元包括第十电阻、第十一电阻、第十二电阻及第二PNP三极管；其中：

所述第十电阻的第一端为所述第二三极管电路单元的输入端，所述第十电阻的第一端与所述第二串口发送端连接，所述第十电阻的第二端分别与所述第十一电阻的第一端及所述第二PNP三极管的基极连接；所述第二PNP三极管的发射极为所述第二三极管电路单元的电源输入端，所述第二PNP三极管的发射极与所述第二电源端连接，所述第二PNP三极管的发射极还与所述第十一电阻的第二端连接，所述第二PNP三极管的集电极与所述第十二电阻的第一端连接，所述第十二电阻的第二端为所述第二三极管电路单元的输出端，所述第十二电阻的第二端与所述第二光耦电路单元连接。

5.如权利要求4所述的串口隔离通信接口电路，其特征在于，所述第二光耦电路单元包括第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻及第二光耦；其中：

所述第十三电阻的第一端与所述第二三极管电路单元的输出端连接，所述第十三电阻的第二端与所述第二光耦中发光二极管的阳极连接，所述第十四电阻的第一端与所述第二光耦中发光二极管的阴极连接，所述第十四电阻的第二端经所述第十五电阻接地；所述第二光耦中光敏三极管的基极经所述第十六电阻接地，所述第二光耦中光敏三极管的集电极经所述第十七电阻与所述第一电源端连接，所述第二光耦中光敏三极管的集电极还经所述第十八电阻与所述第一串口接收端连接，所述第二光耦中光敏三极管的发射极接地。

6.如权利要求5所述的串口隔离通信接口电路，其特征在于，所述第一光耦的型号与所述第二光耦的型号相同。

7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求1至6中任一项所述的串口隔离通信接口电路。