CN213690610U - 一种自供电隔离i2c通讯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自供电隔离I2C通讯装置，包括：接口模块、解码模块、隔离IC、以及供电模块；接口模块与信号输入设备连接、以接入输入信号和供电信号；解码模块与接口模块连接、接收输入信号并对输入信号进行解码后，将解码信号传送给隔离IC；隔离IC与解码模块连接、接收解码信号并对解码信号进行处理后输出；供电模块与接口模块和隔离IC连接、接收供电信号并对供电信号进行转换处理后，输出供电电压至隔离IC，以对隔离IC进行供电。本实用新型可以实现自供电，不需要外接外部电源，而且还具备通讯功能，既能避免外接电源的接线问题，也可以降低成本。

Description

一种自供电隔离I2C通讯装置

技术领域

本实用新型涉及I2C通讯的技术领域，更具体地说，涉及一种自供电隔离I2C通讯装置。

背景技术

随着电子技术的高速发展与应用，多种电子设备、仪器都支持I2C通讯。通常在设备生产、制造、测试的过程中，都会使用I2C协议进行通讯。如果在这个过程中使用未经隔离的I2C通讯卡，且外围设备接线异常或者外部干扰，经常会同时PC电脑的损害，造成财产和重要资料的遗失。

因此，需要对I2C通讯卡进行隔离设置。然而，现有的I2C通讯转换卡都需要外接电源给隔离IC供电，这样就需要增加外接的适配器或者电源来供电，进而导致接线麻烦或者接线错误的问题，同时也增加了成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种自供电隔离I2C通讯装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种自供电隔离 I2C通讯装置，包括：接口模块、解码模块、隔离IC、以及供电模块；

所述接口模块与信号输入设备连接、以接入输入信号和供电信号；

所述解码模块与所述接口模块连接、接收所述输入信号并对所述输入信号进行解码后，将解码信号传送给隔离IC；

所述隔离IC与所述解码模块连接、接收所述解码信号并对所述解码信号进行处理后输出；

所述供电模块与所述接口模块和所述隔离IC连接、接收所述供电信号并对所述供电信号进行转换处理后，输出供电电压至所述隔离IC，以对所述隔离IC进行供电。

优选地，所述供电模块包括：隔离供电模块。

优选地，还包括：与所述接口模块连接、接收所述供电信号并对所述供电信号进行转换处理的电压转换模块。

优选地，还包括：与所述解码模块连接、用于测试连接的预留模块。

优选地，还包括：与所述隔离IC连接、用于供所述隔离IC与外部设备进行通讯的外部接口。

优选地，所述供电模块包括：电源转换器、第一电感、第七电容、第二电感、第六电容、第五电阻、第二稳压管；

所述第一电感的第一端和所述第七电容的第一端连接所述接口模块的供电信号输出端，所述第七电容的第二端接地，所述第一电感的第二端连接所述电源转换器的电压输入端，所述电源转换器的第一接地端接地，所述电源转换器的第二接地端接地，所述电源转换器的电压输出端连接所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接所述第六电容的第一端并连接至所述隔离IC；

所述第六电容的第二端接地，所述第五电阻的第一端连接所述第二电感的第二端，所述第五电阻的第二端接地；所述第二稳压管的阴极连接所述第二电感的第二端，所述第二稳压管的阳极接地。

优选地，所述电源转换器为隔离D2D电源转换器。

优选地，所述解码模块包括：解码器；

所述解码器的信号输入端与所述接口模块的输入信号输出端连接，所述解码器的解码信号输出端与所述隔离IC连接。

优选地，所述接口模块为USB接口。

优选地，所述电压转换模块包括：第一稳压管、第二电容、第三电容、第四电容、以及电压转换芯片；

所述第一稳压管的阴极和所述电压转换芯片的电压输入端与所述接口模块连接，所述第一稳压管的阳极接地；所述第二电容的第一端和所述第三电容的第一端与所述电压转换芯片的电压输入端连接，所述第二电容的第二端、所述第三电容的第二端、所述电压转换芯片的接地端和所述第四电容的第二端接地；

所述电压转换芯片的电压输出端与所述第四电容的第一端连接并输出转换后的电压信号。

实施本实用新型的自供电隔离I2C通讯装置，具有以下有益效果：包括：接口模块、解码模块、隔离IC、以及供电模块；接口模块与信号输入设备连接、以接入输入信号和供电信号；解码模块与接口模块连接、接收输入信号并对输入信号进行解码后，将解码信号传送给隔离IC；隔离IC与解码模块连接、接收解码信号并对解码信号进行处理后输出；供电模块与接口模块和隔离IC连接、接收供电信号并对供电信号进行转换处理后，输出供电电压至隔离IC，以对隔离IC进行供电。本实用新型可以实现自供电，不需要外接外部电源，而且还具备通讯功能，既能避免外接电源的接线问题，也可以降低成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例提供的自供电隔离I2C通讯装置的结构示意图；

图2是本实用新型接口模块的电路图；

图3是本实用新型解码模块和预留模块的电路图；

图4是本实用新型隔离模块的电路图；

图5是本实用新型隔离IC的电路图；

图6是本实用新型电压转换模块的电路图；

图7是本实用新型外部接口的电路图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

参考图1，图1为本实用新型提供的自供电隔离I2C通讯装置各实施例一可选实施例的结构示意图。

具体的，如图1所示，该自供电隔离I2C通讯装置可包括：接口模块101、解码模块102、隔离IC 103、以及供电模块104。

所述接口模块101与信号输入设备连接、以接入输入信号和供电信号。所述解码模块102与所述接口模块101连接、接收所述输入信号并对所述输入信号进行解码后，将解码信号传送给隔离IC 103；所述隔离IC 103与所述解码模块102连接、接收所述解码信号并对所述解码信号进行处理后输出；所述供电模块104与所述接口模块101和所述隔离IC 103连接、接收所述供电信号并对所述供电信号进行转换处理后，输出供电电压至所述隔离IC103，以对所述隔离IC 103进行供电。

可选的，本实用新型实施例中，该接口模块101可以为USB接口，其用于与信号输入设备连接，以从信号输入设备中接入电能及输入信号。其中，信号输入设备可以为电脑。

进一步地，在一些实施例中，该供电模块104包括：隔离供电模块104。通过设置该供电模块104，可以将接口模块101接入的供电信号转换为可适于隔离IC 103工作的电压信号，从而可以实现自供电的目的，不需要再为隔离 IC 103外接电源，进而避免因需要外接电源而导致的接线问题及成本问题。

进一步地，如图1所示，在一些实施例中，该自供电隔离I2C通讯装置，还包括：与所述接口模块101连接、接收所述供电信号并对所述供电信号进行转换处理的电压转换模块106。其中，该电压转换模块106可以将接口模块 101接入的供电信号在该通讯装置内部进行转换，从而可以得到可适于该通讯装置内部器件工作所需要的电压。

进一步地，如图1所示，在一些实施例中，该自供电隔离I2C通讯装置，还包括：与所述解码模块102连接、用于测试连接的预留模块107。可以理解地，通过设置该预留模块107，可以给测试接线提供方便，进一步提升该通讯装置的实用性和适用性。

进一步地，如图1所示，在一些实施例中，该自供电隔离I2C通讯装置，还包括：与所述隔离IC 103连接、用于供所述隔离IC 103与外部设备进行通讯的外部接口105。通过设置该外部接口105，可以使得该通讯装置与外部设备直接连接通讯。

参考图2至图7，为本实用新型提供的自供电隔离I2C通讯装置一优选实施例的电路图。

如图2所示，在该实施例中，接口模块101包括USB接口(如图2中的 J2所示)。其中，该USB接口可以为Mini-USB接口。如图2所示，该USB 接口的第一引脚接供电信号(+5V)，该USB接口的第二引脚和第三引脚接输入信号(分别为USB_N和USB_P)。

如图3所示，在该实施例中，解码模块102包括：解码器(U5)。其中，所述解码器的信号输入端与所述接口模块101的输入信号输出端连接，所述解码器的解码信号输出端与所述隔离IC 103连接。即如图3和图2所示，U5 的第十三引脚与J2的第三引脚连接，U5的第十二引脚与J2的第二引脚连接。可选的，在一些实施例中，该解码器可以采用MCP2221的解码器。通过该解码器，可以实现对所接入的输入信号进行解码处理后，通过U5的第十引脚和第九引脚输出给隔离IC 103。其中，如图4所示，预留模块107包括U4和 U6。

进一步地，如图4所示，隔离IC 103包括图4中的隔离芯片U2。如图4 所示，U2的第七引脚与U5的第九引脚连接以接入SDA信号，U2的第六引脚与U5的第十引脚连接以接入SCL信号。

进一步地，如图4所示，还包括：第五电容C5、第一电阻R1、第二电阻 R2、以及第一电容C1。其中，第五电容C5的第一端和U2的第八引脚连接并连接至电压转换模块106，以接收电压转换模块106输出的电压信号 (VUSB)，第五电容C5的第二端和U2的第五引脚接地，U2的第一引脚与供电模块104连接，U2的第二引脚和第三引脚输出经过U2处理后的信号(即分别为S_SDA和S_SCL)，U2的第二引脚还通过第一电阻R1与其第一引脚连接，U2的第三引脚还通过第二电阻R2与其第一引脚连接，第一电容C1 的第一端与U2的第一引脚连接，第一电容C1的第二端接地。

如图5所示，供电模块104包括：电源转换器、第一电感L1、第七电容 C7、第二电感L2、第六电容C6、第五电阻R5、第二稳压管ZD2。

所述第一电感L1的第一端和所述第七电容C7的第一端连接所述接口模块101的供电信号输出端(即J2的第一引脚)，所述第七电容C7的第二端接地，所述第一电感L1的第二端连接所述电源转换器的电压输入端，所述电源转换器的第一接地端接地，所述电源转换器的第二接地端接地，所述电源转换器的电压输出端连接所述第二电感L2的第一端，所述第二电感L2的第二端连接所述第六电容C6的第一端并连接至所述隔离IC 103(即U2的第一引脚)。其中，第二电感L2的第二端输出供电电压(3.3VS)。

所述第六电容C6的第二端接地，所述第五电阻R5的第一端连接所述第二电感L2的第二端，所述第五电阻R5的第二端接地；所述第二稳压管ZD2 的阴极连接所述第二电感L2的第二端，所述第二稳压管ZD2的阳极接地。

可选的，该电源转换器为隔离D2D电源转换器(即图5中的DC1所示)。

进一步地，如图6所示，在一些实施例中，该电压转换模块106包括：第一稳压管ZD1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、以及电压转换芯片(U1)。

所述第一稳压管ZD1的阴极和所述电压转换芯片的电压输入端与所述接口模块101连接(即J2的第一引脚)，所述第一稳压管ZD1的阳极接地；所述第二电容C2的第一端和所述第三电容C3的第一端与所述电压转换芯片的电压输入端连接，所述第二电容C2的第二端、所述第三电容C3的第二端、所述电压转换芯片的接地端和所述第四电容C4的第二端接地；

所述电压转换芯片的电压输出端与所述第四电容C4的第一端连接并输出转换后的电压信号(VUSB)。其中，电压转换芯片的电压输出端还连接至 U2的第八引脚，以向U2提供VUSB。

进一步地，如图7所示，该外部接口105包括CON1，如图7所示，CON1 的第一引脚与U2的第二引脚连接，CON1的第二引脚与U2的第三引脚连接， CON1的第三引脚接地。

如图2至图7所示，通过U1可以将J2接入的5V电压转换为内部所需要的3.3V电压，其中，U1为线性电源IC。其作用即是将USB的5V电压转换为3.3V。J2为USB接口端子，通过USB的USB_P、USB_N实现和U5进行 I2C解码功能。通过使用隔离IC 103可实现I2C隔离通讯功能，其中第一电阻R1、第二电阻R2分别为SDA和SCL的上拉电阻，其中第一电容C1为 U2的稳压电容。

DC1为隔离D2D电源转换器，通过USB的5V电源，转换为3.3V，然后给U2的VCC1供电，其中第一电感L1为输入的电感，第七电容C7为输入测稳压电容，第二电感L2为输出滤波电感，第六电容C6为输出稳压电容，第五电阻R5为D2D电源转换器的最小假负载，第二稳压管ZD2为输出稳压二极管。

CON1为外部的I2C通讯端子，只需要将外部设备接上CON1即可完成 I2C的隔离通讯功能。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种自供电隔离I2C通讯装置，其特征在于，包括：接口模块、解码模块、隔离IC、以及供电模块；

所述接口模块与信号输入设备连接、以接入输入信号和供电信号；

所述解码模块与所述接口模块连接、接收所述输入信号并对所述输入信号进行解码后，将解码信号传送给隔离IC；

所述隔离IC与所述解码模块连接、接收所述解码信号并对所述解码信号进行处理后输出；

所述供电模块与所述接口模块和所述隔离IC连接、接收所述供电信号并对所述供电信号进行转换处理后，输出供电电压至所述隔离IC，以对所述隔离IC进行供电。

2.根据权利要求1所述的自供电隔离I2C通讯装置，其特征在于，所述供电模块包括：隔离供电模块。

3.根据权利要求1所述的自供电隔离I2C通讯装置，其特征在于，还包括：与所述接口模块连接、接收所述供电信号并对所述供电信号进行转换处理的电压转换模块。

4.根据权利要求1所述的自供电隔离I2C通讯装置，其特征在于，还包括：与所述解码模块连接、用于测试连接的预留模块。

5.根据权利要求1所述的自供电隔离I2C通讯装置，其特征在于，还包括：与所述隔离IC连接、用于供所述隔离IC与外部设备进行通讯的外部接口。

6.根据权利要求1-5任一项所述的自供电隔离I2C通讯装置，其特征在于，所述供电模块包括：电源转换器、第一电感、第七电容、第二电感、第六电容、第五电阻、第二稳压管；

所述第一电感的第一端和所述第七电容的第一端连接所述接口模块的供电信号输出端，所述第七电容的第二端接地，所述第一电感的第二端连接所述电源转换器的电压输入端，所述电源转换器的第一接地端接地，所述电源转换器的第二接地端接地，所述电源转换器的电压输出端连接所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接所述第六电容的第一端并连接至所述隔离IC；

所述第六电容的第二端接地，所述第五电阻的第一端连接所述第二电感的第二端，所述第五电阻的第二端接地；所述第二稳压管的阴极连接所述第二电感的第二端，所述第二稳压管的阳极接地。

7.根据权利要求6所述的自供电隔离I2C通讯装置，其特征在于，所述电源转换器为隔离D2D电源转换器。

8.根据权利要求6所述的自供电隔离I2C通讯装置，其特征在于，所述解码模块包括：解码器；

所述解码器的信号输入端与所述接口模块的输入信号输出端连接，所述解码器的解码信号输出端与所述隔离IC连接。

9.根据权利要求1所述的自供电隔离I2C通讯装置，其特征在于，所述接口模块为USB接口。

10.根据权利要求3所述的自供电隔离I2C通讯装置，其特征在于，所述电压转换模块包括：第一稳压管、第二电容、第三电容、第四电容、以及电压转换芯片；

所述第一稳压管的阴极和所述电压转换芯片的电压输入端与所述接口模块连接，所述第一稳压管的阳极接地；所述第二电容的第一端和所述第三电容的第一端与所述电压转换芯片的电压输入端连接，所述第二电容的第二端、所述第三电容的第二端、所述电压转换芯片的接地端和所述第四电容的第二端接地；

所述电压转换芯片的电压输出端与所述第四电容的第一端连接并输出转换后的电压信号。

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