通用串行总线(USB)集线器隔离器电路

通用串行总线(USB)正敏捷成为大部分PC外设的标准接口。因为它具有超卓的速度、灵敏性，而且支撑设备热插拔，因而正在替代RS-232和并行打印机端口。工业和医疗设备制造商也十分期望运用这种总线，但苦于没有很好的方法来为操控风险电压的机器衔接或许医疗运用中的低走漏防去颤衔接供给必要的阻隔，导致运用推行适当缓慢。

ADuM4160首要规划用作USB外设的阻隔元件。但在某些状况下，它也能够用于阻隔主机。为此，有必要先处理几个问题。ADuM4160上游和下流的缓冲器彻底相同，均能驱动USB电缆，但下流缓冲器还有必要能够依据与之相连的全速或低速外设调整速度。

在构建专用外设接口的运用中，速度是已知的而且不会改动，而主机运用则不同，有必要见机行事。ADuM4160经过引脚以硬连线方法确认单一速度。因而，当刺进下流侧的外设速度正确时，它正常作业；当所连外设的速度不正确时，它无法作业。处理这一问题的最佳方法是将ADuM4160与一个集线器操控器相结合运用。

能够将集线器操控器的上游侧看作是一个标准的固定速度外设端口，运用ADuM4160能够很简略对其进行阻隔，而下流端口的速度则由集线器操控器处理。集线器操控器转化不同速度的外设，以便与上游端口速度相匹配。图1电路显现在某个规划中怎么运用一个双端口集线器芯片来阻隔两个下流主机端口，这种处理能够使规划彻底契合USB标准。

ADuM4160供给了一种经济简略的方法来完成工业和医疗外设阻隔缓冲器。运用该器材的应战在于有必要将其与集线器芯片配对，以构建彻底兼容的主机端口。与任何外设阻隔相同，ADuM4160和集线器供给如下功用特性：

本运用电路的方针是像全速外设相同对集线器进行阻隔。集线器或主机功用要求为各下流端口供给2.5 W功率。阻隔器下流侧的电源以及集线器和端口的电源是作为处理计划的一部分而供给。本运用电路是许多医疗和工业运用的典型电路。

上游USB衔接器所用的电源从USB电缆供给的5 V VBUS电压取得。集线器芯片有必要供给未运用ADuM4160时所需求的一切信号和上拉/下拉电阻。所选的集线器芯片为 SMSC USB2512双端口USB集线器操控器，它具有低成本和小尺度的特色。此外，还能够运用相同尺度的4通道版别。本规划为全功用型，经过M%&&&&&%2026配电开关支撑各通道的限流功用，并具有足够的离线稳压电源，可为下流各通道供给2.5 W功率。下流侧的电源由一个壁式电源适配器和ADP3339 LDO调理器（5 V选项）供给。此器材可供给十分低的压差，然后降低了对壁式电源适配器的调理要求。其小尺度特色和1.5 A电流才干十分合适这种通用电路，其下流外设或许需求电缆的悉数功率才干作业。

ADuM4160具有多种电源、速度和维护选项，有必要加以确认。外设以三种速度之一运转：低速(1.5 Mbps)、全速(12 Mbps)和高速(480 Mbps)。ADuM4160不支撑高速运转，会阻挠用于洽谈该速度的握手信号。所选的集线器芯片支撑高速运转，但ADuM4160的正常运转不答应这种方式。有必要经过SPU和SPD引脚的状况将ADuM4160设置为以全速作业。在现在的原理图中，SPU和SPD引脚衔接到3.3 V稳压电源VDD1和VDD2，然后将器材设置为全速运转。

能够经过VBUSx引脚供给5 V电源。3.3 V信号电压由内部3.3 V调理器在VDDx引脚发生。另一种挑选是直接向VBUSx和VDDx供给3.3 V电源。器材能够检测到这种装备，并直接运用3.3 V电源，禁用内部调理器。出于阐明需求，ADuM4160装备为承受一个3.3 V外部电源，而且旁路内部调理器。VBUS2和VDD2引脚短路连在一起，由ADP3330 LDO调理器发生的3.3 V外部电压供电。

ADuM4160还供给一个选项，能够在外设操控下推迟运用上游上拉电阻。此功用由PIN输入操控。在本运用中，PIN输入短路至高电平，因而，只要对集线器芯片施加电源，就会用到上游上拉电阻。在有些运用中，能够将它衔接到一个操控器的GPIO引脚，能够选用一个固定推迟电路，或许能够像本电路相同衔接。怎么运用此功用取决于规划人员。

本电路还显现了EOS/ESD维护器材。这些器材选自那些供给各种不同器材的制造商，所选的特定器材答运用0 Ω短路电阻予以替代，以便将其从电路中移除。规划人员应当细心考虑维护器材挑选，包含不需求外部维护到需求全套瞬变抑制器和滤波器元件的各种状况。本运用电路所包含的元件是能够运用的典型元件。

当电路作业时，会进行包检测，并将数据从阻隔的一侧传送到另一侧。图2和图3所示的数据别离以时域数据和眼图方式展现了典型的全速处理状况。

在实时数据中，需求留意的特色是包开始时为无源闲暇状况，它会转化为受驱J状况，还有处理结束时的包结尾显现为单端0状况，这以后是闲暇J状况。正是这种自动操控流和对这些特别逻辑状况的处理，才使ADuM4160芯片得以完成，而且是市场上绝无仅有的。

该集线器规划与上游数据衔接彻底阻隔，可承受最高达5 kV的瞬变电压。下流端口经过离线电源供电，以支撑全功率运用。低速、全速和高速外设能够恣意组合衔接到下流端口，集线器操控器依据USB标准正确洽谈速度。此规划中还包含电流切换和约束功用，还为其它输出维护器材预留了方位，规划人员能够依据需求挑选装置。

以下所列为适用的测验参阅文件：

图3为全速眼图，显现ADuM4160能够供给充沛打开的眼图，并远离禁入区域。但有一个转化是破例，它侵入了禁入区。关于这种测验认证来说这是能够承受的。针对低速评价也取得了相似的数据。评价板的相片如图4所示。欲了解布局文件，请拜访： www.analog.com/CN0158_Board_Layout.