Potřeba v galvanický oddělených rozhraních vzniká v případech, kdy se navzájem musejí propojit dva nebo vice zařízeni, co se nachází pod různými potenciály, anebo pro zabranění rušení, vznikajiciho pri elektrickém spojeni jejich zemnicích obvodů.
S takovou potřebou jsem se setkal a můžu říci, že moc dlouhým mé pátraní nebylo; řešení, v podstatě, existuje jen jedno.
Existuji dva hlavní způsoby galvanické izolace elektrických obvodů: pomocí transformátorů nebo optočlenů. Ovšem pro USB-rozhraní žádný z nich sám o sobě není vhodný a proto firma Analog Devices nabídnula třetí vlastní způsob – pomoci transformátorů iCoupler, řízených intelektuální logikou.
Takže, ADuM4160 (správněji ADµM4160) je digitální galvanicky oddělovač, čili izolátor, pracující na fyzické úrovni protokolu USB 2.0 a podporující režimy Full Speed (12 Mb/s) a Low Speed (1,5 Mb/s).
Detaily jsou rozepsané v datasheetu, opisovat je nebudu. Odtud, s několika doplnění, byla pořízená i schéma:
Pro napájení sekundárních obvodů jsem použil běžný DC-DC měnič z 5 na 5 voltů. Ano, vím, že právě pro ADuM4160 Analog Devices vyvinula solid-state měnič ADuM5000, který ale je skoro dvakrát dražší. Ovšem, ten nejvtipnější vtip je jeho účinnost – pouhých 33% oproti 80% toho mého. Nevidím proto žádný rozumný důvod pro jeho použití.
Pro možnost napájení zátěži s větším odběrem proudu od externího zdroje přidáme patřičný konektor a jumper volby zdroje.
Ještě dva jumpery jsou pro výběr pracovního režimu izolátoru FULL/LOW speed.
Pak přidáme navíc několik filtračních prvku a rozmístíme na desce.
Po vyleptaní desky a zapájení téměř všech součástek jsem zjistil, že pouzdra common-mode tlumivek jsem vybral špatně. Tak jsem našel tlumivky ve skoro stejném pouzdru, sundal jim krytku, odstranil původní vinutí a navinul dva zavity trochu hrubším (0,4) drátem:
Pak jsem je zalil epoxidem a zapájel na desku. Na první pohled není moc hezký, ale, jak se říká, na funkčnost vliv nemá. V podstatě, jako poslední možnost, dalo by se tam zapájet i propojky, nikoliv ale běžné tlumivky nebo feritové perly, protože zkresluji průběh signálu.
Pak asi nebude spatně celou spodní stranu zalakovat aby zabránit zkratu.
Pro otestování zkusíme spřátelit toto dítěte Analog Devices s darkovou Flashkou od Texas Instruments:
Pokud se během několika vteřin nic nebude dít, izolátor nejspiš nejede vůbec. Zkontrolujte 5V z obou stran integráču a správnost montáže. Pokud se připojené k izolátoru zařízeni správně nerozpoznává, přepněte rychlost ADuMky na 1,5 Mb/s.
Já jsem obdržel takovou hlásku:
Což znamená, že Flashka se rozpoznala správně a vše funguje jak má.
Samozřejmě, izolovaní Flashky nemá žádný praktický význam. V jednom z následujících článků povím o použití ADµM4160 ve zvukotechnice.
Komentáře