[发明专利]一种RS-422通信隔离电路

说明书

本发明涉及一种RS‑422通信隔离电路，包括电源隔离电路、主控MCU芯片、磁耦隔离芯片、RS‑422收发器、终端匹配电阻电路，实现通信设备差分信号与主控MCU的COMS电平信号的转换和隔离，具有通用性强、可靠性高、抗干扰、体积小、成本低等优点，能够很好地满足机载发电机控制装置RS‑422串行通信的应用要求。

技术领域

本发明属于发电机控制技术，涉及对机载发电机控制器通信电路的优化和改进。

背景技术

嵌入式串行通信系统越来越多地应用于对传统机载设备的改造中，在现代航空机载计算机中就大量使用异步串行通信总线RS-422完成机载设备间的信息交互。主控计算机与被控制系统通过RS-422接口实现信号传输，而被控制系统的应用往往比较复杂，会存在高压、雷击、大电流、强电磁耦合等情况，而如果直接将其与主控计算机系统连在一起，这些危险信号就有可能毁坏整个系统，对整个机载计算机系统造成极大的危害。鉴于上述直接交联情况的缺点，如何解决通信应用中通信接口的抗干扰性、通信接口的灵活通用性配置、通信的稳定性和可靠性等系列问题成为关注的热点。

目前通用的接口形式：(1)串口芯片；这种方式不具有隔离效果，信号的抗干扰能力差，可靠性较低，从而影响上位机和下位机的通信；(2)串口芯片+外部串口隔离器，这种方式不能实现真正的电气隔离，通信的稳定性、可靠性和抗扰性都差强人意；(3)专用串口隔离芯片+隔离电源，此方式的专用串口隔离芯片成本较高，而且通信与隔离功能集成于单一芯片中，芯片发热严重，在高速数字系统中，自身也是一种干扰源，对PCB的要求较高，总体成本较高；(4)串口芯片+光耦隔离+隔离电源，这种方式在电气隔离方面效果较好，但是接收和发送都需要光耦隔离，芯片数量多，所占用板子面积大，再者光耦的开关频率对串口通信速率也是一种制约，且光耦隔离器具有的电流传输比不确定、非线性传递函数以及温漂对通信的可靠性和准确性都是一种威胁。

发明内容

本发明的目的是：针对航空机载设备通信系统的特点，提出一种RS-422通信隔离电路，在机载强耦合的电磁环境中，保证通信的抗干扰性和高可靠性；同时在功能改善的前提下，更经济和轻巧化。

本发明的技术方案是：本发明提出一种RS-422通信隔离电路，其框图如图1所示。RS-422通信隔离电路包含两个网络分别为主控MCU电源网络和RS-422通信电源网络，两者通过电压隔离芯片U1和双通道磁耦数字隔离芯片U3实现隔离，其原理图如图2所示。

主控MCU电源网络，包括电源隔离电路1、主控MCU芯片U2和磁耦数字隔离器U3。

RS-422通信电源网络，包括电源隔离电路1、磁耦数字隔离器U3、RS-422收发器U4和终端匹配电阻电路2。

电源隔离电路1，包括两侧独立的电源和地以及隔离稳压电源芯片U1，隔离稳压电源芯片U1的输入正端1脚接入主控电路供电电源3.3V。

主控MCU芯片U2为DSP数字处理芯片，主控MCU芯片U2的3个外部接口为DSP的SCI接口，SCITXD为SCI数据发送引脚，SCIRXD为SCI数据接收引脚，DGND接入主控系统的公共数字地。

磁耦数字隔离器U3共8个管脚，分为左、右两端，分别为：1脚为左端供电电源，接入3.3V，2脚为左端逻辑输出A，与主控MCU芯片U2的SCIRXD连接，3脚为左端的逻辑输入B，与主控MCU芯片U2的SCITXD连接，4脚为左端的电源地，接地DGND,5脚为右端电源地，接地RGND，6脚为右端的逻辑输出B，与RS-422收发器U4的3脚连接，7脚为右端的逻辑输入A，与RS-422收发器U4的2脚连接，8脚为右端的供电电源，接入R3.3V，其中左端的1脚和4脚之间接入旁路电容C1,右端的8脚和5脚之间接入旁路电容C2。