CN217789655U - 一种用于雾化熏蒸治疗仪的i2c抗干扰电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电路领域，特别是一种用于雾化熏蒸治疗仪的I2C抗干扰电路。包括第一上拉电阻、第二上拉电阻、第三上拉电阻、第四上拉电阻以及依次电连接的控制器、共模滤波器、总线隔离单元、滤波单元和驱动单元，第一上拉电阻和第三上拉电阻分别设置在控制器以及驱动单元的数据线端，第二上拉电阻与第四上拉电阻分别设置在控制器以及驱动单元的时钟线端。本实用新型针对I2C总线逻辑电平不稳定，通过总线隔离与共模滤波器相互配合共同完成共模滤波抗扰，从而过滤干扰的高压交流驱动信号，提高产品的稳定性以及抗干扰性能。

Description

一种用于雾化熏蒸治疗仪的I2C抗干扰电路

技术领域

本实用新型涉及电路领域，特别是一种用于雾化熏蒸治疗仪的I2C抗干扰电路。

背景技术

I2C总线(Inter-Integrated Circuit Bus)最早是由Philips半导体(现被NXP收购)开发的两线串行总线，常用于微控制器与外设之间的数据通讯连接，如图1所示，I2C仅需两根线就可以支持一主多从或者多主连接，I2C使用两个双向开漏线，配合上拉电阻进行连接。如图2所示，I2C总线按照软件通讯协议进行数据一位一位传输。其中，I2C总线双向传输包括以下传输模式：

标准模式(Standard-mode):速率高达100kbit/s。

快速模式(Fast-mode):速率高达400kbit/s。

快速模式+(Fast-mode Plus):速率高达1Mbit/s。

高速模式(High-speedmode):速率高达3.4Mbit/s。

在雾化熏蒸治疗仪中，需要使用陶瓷雾化片来实现雾化功能，而陶瓷雾化片需要小高压交流信号来进行驱动工作，即通过I2C总线使驱动单元与微控制器进行连接，方便微控制器的逻辑控制与功能预设。但现有的I2C总线在数据通讯时容易造成通讯失败，通过使用示波器与逻辑分析发现该芯片在正常工作过程中产生的高压交流驱动信号会通过空间或芯片内部串入到I2C总线E、F两点中引起总线电平毛刺增加造成控制器与雾化芯片驱动器的通讯失败。因此，如今需要一种抗干扰性能更强的I2C抗干扰电路。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种用于雾化熏蒸治疗仪的I2C抗干扰电路。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种用于雾化熏蒸治疗仪的I2C抗干扰电路，包括控制器、第一上拉电阻、第二上拉电阻、驱动单元、共模滤波器、总线隔离单元、滤波单元、第三上拉电阻以及第四上拉电阻；

所述控制器、所述共模滤波器、所述总线隔离单元、所述滤波单元以及所述驱动单元依次电连接，所述第一上拉电阻和所述第三上拉电阻分别设置在所述控制器以及所述驱动单元的数据线端，所述第二上拉电阻与所述第四上拉电阻分别设置在所述控制器以及所述驱动单元的时钟线端。本实用新型针对I2C总线逻辑电平不稳定，通过总线隔离与共模滤波器相互配合共同完成共模滤波抗扰，从而过滤干扰的高压交流驱动信号，提高产品的稳定性以及抗干扰性能。

作为本实用新型的优选方案，所述共模滤波器为贴片式1812封装共模滤波器。

作为本实用新型的优选方案，所述总线隔离单元为ISO1540芯片。

作为本实用新型的优选方案，所述滤波单元包括第一电容以及第二电容，所述第一电容以及所述第二电容的一端与所述驱动单元的时钟线端电连接，另一端接地。本实用新型通过增加电容滤波电路，进一步的强化了电路的滤波能力，提高了产品的稳定性以及抗干扰性能。

作为本实用新型的优选方案，所述第一上拉电阻、第二上拉电阻、第三上拉电阻以及第四上拉电阻的电阻阻值范围为5.9KΩ-708Ω。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1.本实用新型针对I2C总线逻辑电平不稳定，通过总线隔离与共模滤波器相互配合共同完成共模滤波抗扰，从而过滤干扰的高压交流驱动信号，提高产品的稳定性以及抗干扰性能。

2.本实用新型通过增加电容滤波电路，进一步的强化了电路的滤波能力，提高了产品的稳定性以及抗干扰性能。

附图说明

图1为本实用新型背景技术中所述的I2C典型总线配置示意图；

图2为本实用新型背景技术中所述的I2C软件协议示意图；

图3为本实用新型实施例所述的一种用于雾化熏蒸治疗仪的I2C抗干扰电路的电气原理图中优化前现有I2C电路电气原理图；

图4为本实用新型实施例1所述的一种用于雾化熏蒸治疗仪的I2C抗干扰电路的结构示意图；

图5为本实用新型实施例2所述的一种用于雾化熏蒸治疗仪的I2C抗干扰电路的电气原理图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

本实用新型在雾化熏蒸治疗仪产品开发中发现驱动芯片I2C总线在数据通讯时容易造成通讯失败，通过使用示波器与逻辑分析发现该芯片在正常工作过程中产生的高压交流驱动信号会通过空间或芯片内部串入到I2C总线E、F两点中引起总线电平毛刺增加造成控制器与雾化芯片驱动器的通讯失败，当该芯片停止工作时I2C总线数据恢复正常；如果对产品进行ESD实验施加+/-8KV静电I2C总线会出现逻辑电平跳动，导致数据传输丢包通讯失败。其中，优化前的I2C硬件电路如图3。

实施例1

如图4所示，一种用于雾化熏蒸治疗仪的I2C抗干扰电路，包括控制器、第一上拉电阻、第二上拉电阻、驱动单元、共模滤波器、总线隔离单元、滤波单元、第三上拉电阻以及第四上拉电阻；所述控制器、所述共模滤波器、所述总线隔离单元、所述滤波单元以及所述驱动单元依次电连接，所述第一上拉电阻和所述第三上拉电阻分别设置在所述控制器以及所述驱动单元的数据线端，所述第二上拉电阻与所述第四上拉电阻分别设置在所述控制器以及所述驱动单元的时钟线端。所述滤波单元包括第一电容以及第二电容，所述第一电容以及所述第二电容的一端与所述驱动单元的时钟线端电连接，另一端接地。

本实用新型利用示波器和逻辑分析仪进行I2C总线实时数据分析，总线上周期性出现逻辑电平不稳定以及电平出现尖峰毛刺，严重影响MCU微控制器与雾化驱动芯片之间的数据通讯，针对总线逻辑电平不稳定可以增强抗静电能力方式进行提高总线稳定性，尖峰毛刺可以通过电容滤波以及总线隔离与共模滤波配合共同完成共模滤波抗扰。

实施例2

本实施例为实施例1所述方案的一种实施方式，具体电气原理图如图5所示，本实施例所述设计方案中选用的器件共模滤波器T1、总线隔离单元U1、滤波单元(第一电容C3以及第二电容C4)。所述共模滤波器T1的参数为电感值22uH@5KHZ、阻抗1KΩ@5KHZ、直流额定电压50V、工作温度-25℃-+105℃、额定电流200mA、贴片式1812封装类型。其主要针对总线频率f＝5KHZ以外的共模干扰消除，陶瓷雾化片的共振频率在108KHZ，针对此频率产生的共模干扰T1可以在滤波器中呈现1K以上的阻抗值最终通过以发热的方式消耗掉这部分能量。所述第一上拉电阻、所述第二上拉电阻、所述第三上拉电阻以及所述第四上拉电阻的电阻阻值范围为5.9KΩ-708Ω。

所述总线隔离单元U1，采用ISO1540芯片，此芯片具有DINVDEV0884-11:2017-01标准，可实现4242VPK隔离，根据UL 1577标准，可实现长达1分钟的2500VRMS隔离，这些器件的逻辑输入和输出缓冲器由二氧化硅(SiO2)绝缘栅进行隔离。这些器件可阻断高电压、隔离接地并防止噪声电流进入本地接地端，以至于干扰或损坏敏感电路。在所有引脚上的HBMESD保护能力为4kV；在总线引脚上为8kV，从而增强了I2C总线的ESD抗静电能力和共模信号串扰问题。所述滤波单元根据总线负载电容的参数要求专门为高频小信号的干扰而设计，I2C总线在进行100KHZ-1GHZ频段内对辐射抗扰能力提高，增强了I2C总线的稳定性，从而提高产品质量以及稳定性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于雾化熏蒸治疗仪的I2C抗干扰电路，包括控制器、第一上拉电阻、第二上拉电阻以及驱动单元，其特征在于，还包括共模滤波器、总线隔离单元、滤波单元、第三上拉电阻以及第四上拉电阻；

所述控制器、所述共模滤波器、所述总线隔离单元、所述滤波单元以及所述驱动单元依次电连接，所述第一上拉电阻和所述第三上拉电阻分别设置在所述控制器以及所述驱动单元的数据线端，所述第二上拉电阻与所述第四上拉电阻分别设置在所述控制器以及所述驱动单元的时钟线端。

2.根据权利要求1所述的一种用于雾化熏蒸治疗仪的I2C抗干扰电路，其特征在于，所述共模滤波器为贴片式1812封装共模滤波器。

3.根据权利要求1所述的一种用于雾化熏蒸治疗仪的I2C抗干扰电路，其特征在于，所述总线隔离单元为ISO1540芯片。

4.根据权利要求1所述的一种用于雾化熏蒸治疗仪的I2C抗干扰电路，其特征在于，所述滤波单元包括第一电容以及第二电容，所述第一电容以及所述第二电容的一端与所述驱动单元的时钟线端电连接，另一端接地。

5.根据权利要求1所述的一种用于雾化熏蒸治疗仪的I2C抗干扰电路，其特征在于，所述第一上拉电阻、第二上拉电阻、第三上拉电阻以及第四上拉电阻的电阻阻值范围为5.9KΩ-708Ω。

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