[发明专利]通用串行总线—平衡电压数字接口转换器

说明书

技术领域

本发明涉及信号隔离领域，更具体的说是涉及一种通用串行总线—平衡电压数字接口转换器。

背景技术

PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)是一种广泛使用的工业自动化控制设备。它可以处理输入PLC的信号，根据储存在其中的程序发出相应的输出信号来控制设备的运行。由于其程序可以完全由用户编制，所以PLC具有极强的灵活性，因而无论是在单机自动化，还是整条生产线的自动化，乃至整个工厂的生产自动化，PLC都承担着重要的作用，并被大量实际运用。

PLC最重要的特性是可以由用户编制程序，现今的PLC产品，都是使用个人电脑(PC)上面专门的软件来编制程序，然后通过一个接口将个人电脑与PLC建立连接，并通过上述接口进行个人电脑与PLC之间的通信，即传送程序和数据，以及监控PLC的状态。PLC端用来完成这一任务的接口通常是平衡电压数字接口(Balanced Voltage Digital Interface)，由于其符合ANSI/TIA/EIA-422-B标准，亦称为RS-422。由于普通的个人电脑上都没有配备这个接口，因此通常需要配备一个USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)与RS-422的转换器来连接个人电脑和PLC。

目前市场上有许多普通的USBRS-422转换器，采用一颗芯片（例如PL2303,CP2102,FT232等）作为通讯格式的转换，辅以少量的外围器件，实现最基本的通信功能。

现有的普通USBRS-422转换器中，USB端（USB接口单元）与RS-422端（RS-422接口单元）之间通过USB-串行信号转换单元和RS-422信号处理单元连接，具体的，通过一颗USB转串口芯片和一颗RS-422收发芯片直接相连，由于USB转串口芯片和RS-422收发芯片直接相连，电气上会有通路存在，所以当USB或者RS-422一端中因为静电放电、短路或其它原因出现漏电、电压异常等情况时，半导体电子零件就会被击穿导通，两端之间形成电流通路，这样就会在极短时间内烧毁通路上的电子元件，这其中尤以PLC中的通讯芯片最为脆弱，最容易被损坏，一旦PLC损坏，将会导致PLC无法与个人电脑通信。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种通用串行总线—平衡电压数字接口转换器，用以解决现有技术中PLC中的通讯芯片易被击穿的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种通用串行总线—平衡电压数字接口转换器，包括USB接口单元、USB-串行信号转换单元、RS-422信号处理单元以及RS-422接口，还包括信号隔离单元，所述信号隔离单元置于所述USB-串行信号转换单元与所述RS-422信号处理单元之间，用于电气隔离所述USB-串行信号转换单元与所述RS-422信号处理单元之间的信号。

优选的，在上述的通用串行总线—平衡电压数字接口转换器中，所述信号隔离单元包括第一信号隔离单元和第二信号隔离单元；

所述第一信号隔离单元的输入端与所述USB-串行信号转换单元连接，所述第一信号隔离单元的输出端与所述RS-422信号处理单元连接，所述第一信号隔离单元用于电气隔离从所述USB-串行信号转换单元向所述RS-422信号处理单元方向传输的信号；

所述第二信号隔离单元的输入端与所述RS-422信号处理单元连接，所述第二信号隔离单元的输出端与所述USB-串行信号转换单元连接，所述第二信号隔离单元用于电气隔离从所述RS-422信号处理单元向所述USB-串行信号转换单元方向传输的信号。

优选的，在上述的通用串行总线—平衡电压数字接口转换器中，所述第一信号隔离单元包括：第一驱动器、第一光耦合器、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第一电容以及第二电容；

所述第一驱动器的输入端与所述USB-串行信号转换单元连接，所述第一驱动器的输出端通过所述第一电阻器连接所述第一光耦合器的发光二级管的阴极；

所述第一光耦合器的发光二级管的阳极与所述第一驱动器的电源管脚均与电源连接；

所述第一光耦合器的三极管的集电极与所述第二电阻器的第一端连接，所述第二电阻器的第二端作为所述第一信号隔离单元的输出端向所述RS-422信号处理单元输出信号；

所述第三电阻器与所述第一电容并联，所述第三电阻器的一端与所述第一光耦合器的三极管的基极连接，另一端与所述第二电阻器的第二端连接，所述第一光耦合器的三极管的基极与电源连接；

所述第一光耦合器的发射极与接地端连接；