專利名稱：Usb接口隔離轉換器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及USB接口轉換器技術領域，尤其涉及一種USB 接口隔離轉換器。
背景技術：
隨著計算機技術突飛猛進的發(fā)展和大量支持USB接口的計算機 的普及，USB接口由于其可以熱插拔、標準統(tǒng)一、可以連接多臺設 備等諸多優(yōu)點，逐步成為計算機的標準接口已經是大勢所趨。工業(yè) 設備大多數仍然采用RS-232、RS-485、RS-422等標準串行通信接口 ， 在與計算機的USB接口通信時，需要設置USB-RS232或 USB-RS485/422轉換器。CN02216399.9公開了 一種使RS-232串行 接口信號與USB接口信號相互可識別的轉接器，該USB轉接器用一 種轉換電路實現了兩種信號之間的轉換，但由于其沒有隔離保護功 能，USB接口端與用戶接口端直接電氣連接，當兩臺或多臺設備之 間由于外界雷擊、強電干擾、電源電壓波動等原因產生電位差時， 容易燒壞接口芯片，造成通信中斷，給用戶帶來經濟損失。新型內容本實用新型的目的在于提供一種USB接口隔離轉換器，該轉換 器能夠徹底隔絕USB端與用戶設備之間的電氣連接。 本實用新型提供的一種USB接口隔離轉換器，包括 USB接口單元，用于USB數據信號與TTL電平之間的轉換； 用戶接口單元，用于TTL電平與用戶設備接口數據信號之間的 轉換；信號隔離單元，連接在USB接口單元和用戶4妻口單元之間，用于在隔離電氣連接的情況下進行所述USB接口單元和用戶接口單元之間所述TTL電平的傳輸。其中，所述信號隔離單元包括光電隔離器或電磁隔離器。 其中，所述光電隔離器包括以下之一6N137芯片、PC817芯片、6N135芯片。其中，進一步包括電源隔離單元，用于將所述USB接口單元 的電源信號、用戶接口單元中的電源信號進行隔離，并為用戶接口 單元提供電源信號。其中，所述電源隔離單元5V進5V出的DC-DC隔離模塊。例如， 可選用B0505才莫塊。其中，所述用戶4妄口單元用于RS-232信號對應的TTL電平與 RS-485信號轉換的RS-485接口 ；所述USB接口單元為用于USB數 據信號與RS232信號對應的TTL電平之間轉換的USB接口單元； 還包括一自動流向控制電路，用于控制RS-485的數據信號收發(fā)。由上可見，本實用新型的USB接口隔離轉換器包含隔離單元， 該轉換器實現了徹底隔絕USB端與用戶設備之間的電氣連接。從而 可以保證相連的i殳備之間的連接安全。
圖1表示本實用新型的USB接口隔離轉換器的原理圖； 圖2表示本實用新型的USB接口隔離轉換器的第一種實施方式 示意圖；圖3表示本實用新型的USB接口隔離轉換器的另一種實施方式 示意圖；圖4表示本實用新型的USB接口隔離轉換器應用于RS-232接口 的內部結構圖；圖5表示本實用新型的USB接口隔離轉換器應用于RS-232接口 的芯片連接圖；圖6表示本實用新型的USB接口隔離轉換器應用于RS-485接口的內部結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細i^明。圖1示出了本實用新型的USB接口隔離轉換器的原理圖。該轉 換器由USB接口單元、隔離單元以及用戶接口單元依次連接構成。 其中，隔離單元既可以由光電隔離器實現也可以由電磁隔離器來實 現，隔離器件用來隔離傳輸的數據信號。圖2示出了本實用新型的USB接口隔離轉換器的第一種實施方 式。在本實施方式中，USB接口單元的工作電源由USB接口輸入的 5V電源提供，用戶接口單元的工作電源由外部電源提供。隔離器件 用來進行隔離傳輸的數據信號，其中對于信號的下行傳輸過程包括USB信號接入USB轉換器后， 先由USB接口單元將USB信號轉換為可以進行隔離轉換的TTL電 平信號，再由信號隔離單元將TTL電平信號轉換成光W茲信號，又將 光/磁信號再次轉換為TTL電平信號，這樣就完成了電-光/磁-電的轉 換，之后TTL電平信號進入用戶接口單元，由用戶接口單元將TTL 電平轉換為用戶接口所需的電平信號，然后輸出給用戶設備。對于 信號的上行傳輸過程包括用戶設備信號接入USB轉換器后，先由 用戶接口單元將用戶設備信號轉換為的TTL電平信號，再由信號隔離單元將TTL電平信號轉換成光/磁信號，又將光/磁信號再次轉換 為TTL電平信號，這樣就完成了電-光M茲-電的隔離轉換，之后TTL 電平信號進入USB接口單元，由USB接口單元將TTL電平信號轉 換為USB信號，然后輸出給相連的計算機。圖3示出了本實用新型的USB接口隔離轉換器的另一種實施方 式。在本實施方式中，用戶接口單元的工作電源由USB端口提供, 這樣外接電源就可以被省去。其工作原理與第一種實施方式相同， 另外在USB接口單元和用戶接口單元之間增加一個電源隔離單元， USB端提供的5V電源，在經過電源隔離單元完成隔離轉換后，給用戶接口單元提供一個隔離的5V電源，使計算機與用戶設備之間的電氣連接被徹底隔離開來。圖4示出了本實用新型的USB接口隔離轉換器應用于RS-232 接口的內部結構圖。USB接口單元將USB信號轉換為與RS-232接 口對應的TTL電平，在經過隔離單元而完成了電-光/萬茲-電的隔離轉 換后，用戶4妄口單元將TTL電平轉換為標準的RS-232 "^妻口對應電 平。USB端提供的5V500mA電源，在經過電源隔離單元完成隔離轉 換后，給用戶接口單元提供一個隔離的5V電源，使計算機與用戶設 備之間的電氣連接被徹底隔離開來。圖5示出了本實用新型的USB接口隔離轉換器應用于三線 RS-232接口的一種芯片連接圖。其中USB接口單元由MCS7703實 現，信號隔離單元由兩個光耦6N137芯片實現，電源隔離單元由隔 離模塊B0505模塊實現，用戶接口單元由MAX213芯片實現。當然， 信號隔離單元還可以4吏用其他的光耦器件，如PC817芯片、6N135 芯片等。電源隔離單元也可以采用其它5V進5V出的DC-DC隔離 模塊。圖6示出了本實用新型的USB接口隔離轉換器應用于RS-485 接口的內部結構圖。可以采用將USB信號先轉換為RS-232接口對 應的TTL電平，再將RS-232接口對應TTL電平轉換為RS-485對應 TLL電平的方法來實現。RS-485接口除收發(fā)兩路信號之外，還需要一路流向控制信號。 流向控制信號可以借助RS-232信號中的 一路信號如DTR信號獲得， 也可以由發(fā)送信號來產生。圖6中示出的結構圖是由發(fā)送信號產生 流向控制信號的方案。USB信號在USB坤妄口單元處轉換為RS-232 接口對應的TTL電平，這時只用到發(fā)送信號TXD和接收信號RXD 兩個信號，這兩個信號在經過隔離單元完成電-光/磁-電的隔離轉換 后，用戶接口單元將TTL電平對應轉換為標準的RS-232接口對應電 平，其中用戶4妻口單元可以由例如MAX485型芯片實現。與此同時， 圖6中所示的自動流向控制電路根據發(fā)送信號TXD產生一個控制信號來控制RS-485的收發(fā)。USB端提供的5V500mA電源，在經過電 源隔離單元完成隔離轉換后，給用戶接口單元提供一個隔離的5V電 源，使計算機與用戶設備之間的電氣連接被徹底隔離開來。如果借助RS-232信號中的 一路信號如DTR獲得流向控制信號， 則需要對三個信號TXD、 RXD和DTR均進行隔離轉換，由計算機 軟件控制DTR電平的變化從而控制RS-485接口的收發(fā)。本實用新型的USB^妄口隔離轉換器也可以應用于RS-422接口 ， 其原理與應用于RS-485的原理相同，也可以應用于USB轉多i 各隔 離的RS-232、 RS-485/422等隔離轉換器中，在此不做贅述。以上說明的僅為本實用新型的幾種實施方式，本實用新型不限于 上述幾種實施方式，任何技術人員不經過創(chuàng)造性勞動即可實現的改 動都包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種USB接口隔離轉換器，其特征在于，包括USB接口單元，用于USB數據信號與TTL電平之間的轉換；用戶接口單元，用于TTL電平與用戶設備接口數據信號之間的轉換；信號隔離單元，連接在USB接口單元和用戶接口單元之間，用于在隔離電氣連接的情況下進行所述USB接口單元和用戶接口單元之間所述TTL電平的傳輸。
2. 根據權利要求1所述的USB接口隔離轉換器，其特征在于， 所述信號隔離單元包括光電隔離器或電磁隔離器。
3. 根據權利要求2所述的USB接口隔離轉換器，其特征在于， 所述光電隔離器包括以下之一6N137芯片、PC817芯片、6N135芯片。
4. 根據權利要求1所述的USB接口隔離轉換器，其特征在于， 進一步包括電源隔離單元，用于將所述USB接口單元的電源信號、用戶接 口單元中的電源信號進行隔離，并為用戶接口單元提供電源信號。
5. 根據權利要求4所述的USB接口隔離轉換器，其特征在于， 所述電源隔離單元為5V進5V出的DC-DC隔離才莫塊。
6. 根據權利要求5所述的USB接口隔離轉換器，其特征在于， 所述隔離模塊包括B0505模塊。
7. 根據權利要求1所述的USB接口隔離轉換器，其特征在于， 應用于RS-485 ^妾口中，所述USB接口單元為用于USB數據信號與 RS-232信號對應的TTL電平之間轉換的USB接口單元；所述用戶4^口單元為用于RS-232信號對應的TTL電平與RS-485 信號轉換的RS-485接口單元；還包括 一 自動流向控制電路，由發(fā)送信號來產生 一 個控制信號， 用于控制RS-485接口單元的數據信號收發(fā)。
專利摘要本實用新型涉及一種USB接口隔離轉換器，包括依次相連的USB接口單元、隔離單元、用戶接口單元，其中USB接口單元用于USB數據信號與TTL電平之間的轉換；用戶接口單元用于TTL電平與用戶設備接口數據信號之間的轉換；信號隔離單元，連接在USB接口單元和用戶接口單元之間，用于在隔離電氣連接的情況下進行所述USB接口單元和用戶接口單元之間TTL電平的傳輸。所述隔離單元包括光電隔離器或電磁隔離器。使用本實用新型，可以實現徹底隔絕USB端與用戶設備之間的電氣連接，有效避免由于各種原因引起的電位差導致燒壞接口芯片，大大減少由于接口芯片燒壞給用戶造成的損失。
文檔編號G06F13/38GK201145896SQ20072030504
公開日2008年11月5日 申請日期2007年12月6日 優(yōu)先權日2007年12月6日
發(fā)明者震 徐, 偉 白, 超 高 申請人:震 徐