Magistrala I2C jest we współczesnych systemach cyfrowych standardowym interfejsem komunikacyjnym, wykorzystywanym do transmisji danych na niewielkie i średnie odległości. Coraz częściej jest ona wykorzystywana także jako magistrala umożliwiająca komunikację pomiędzy urządzeniami (lub jego fragmentami montowanymi w niezależnych modułach). Nowe aplikacje wymusiły wprowadzenie do sprzedaży układów separujących galwanicznie segmenty magistral I2C, umożliwiające ponadto ich dołączanie i rozłączanie podczas pracy systemu (hot swapp). Jednym producentów takich układów jest firma Analog Devices, z oferty której przedstawiamy scalony separator galwaniczny (w nomenklaturze ADI nazywany „cyfrowym izolatorem”) magistrali I2C – układ ADuM1250.
Tab. 1. Podstawowe cechy i parametry układu ADuM1250
|
Schemat elektryczny interfejsu testowego pokazano na rysunku 1. Zastosowany w projekcie układ ADuM1250 (schemat blokowy pokazano na rysunku 2) wyposażono w separatory galwaniczne wykonane w technologii iCoupler. Z obydwu separowanych stron układa ADuM1250 wymaga osobnych źródeł zasilania, producent dopuszcza możliwość zasilania układu dowolną kombinacją napięć 3,3 i/lub 5 V.
Ponieważ obydwie linie danych układu ADuM1250 są dwukierunkowe i są typu open-drain, z obydwu stron układu zastosowano rezystory podciągające do plusów (osobno po każdej ze stron) zasilania (R1…R4). Ich wartości dobrano zgodnie z zaleceniami producenta, można je zmodyfikować w zależności od wymogów aplikacji, kierując się następującą wskazówką: zwiększenie ich wartości zmniejsza pobór prądu przez separatora ale zmniejsza maksymalną dopuszczalną prędkość transmisji danych.
Rys. 1. Schemat elektryczny interfejsu testowego z układem ADuM1250
| Technologia separatorów galwanicznych iCoupler została zastosowana także w innych układach firmy Analog Devices. Dwa z nich przedstawiliśmy w artykułach: |
Rys. 2. Schemat blokowy układu ADuM1250
Po obydwu stronach układ ADuM1250 jest zabezpieczony przed zbyt niskim napięciem zasilającym, który blokuje jego pracę przy napięciu zasilającym o wartości poniżej 2,5 V lubczas narastania napięcia zasilającego od wartości 2 V nie może przekraczać 40 µs (rysunek 3). Niespełnienie jednego z tych warunków powoduje, że układ ADuM1250 nie rozpocznie pracy – segmenty magistrali I2C pozostaną galwanicznie rozdzielone.
Rys. 3. Warunki prawidłowego startu układu ADuM1250 (górny rysunek – SR>12,5 V/ms, dolny rysunek SR<12,5 V/ms)
Rys. 4. Wykres ilustrujący wartość graniczną natężenia pola magnetycznego mogącego zakłócić pracę układu ADuM1250 w zależności od częstotliwości
Podczas wprojektowywania w urządzenie i eksploatacji układu ADuM1250 należy pamiętać, że separatory galwaniczne iCoupler są – co prawda w niewielkim stopniu – podatne na zewnętrzne pola magnetyczne, przy czym maksymalna wartość zakłócającego jest zależna od częstotliwości sygnału (rysunek 4).
Testowany moduł zmontowano na płytce drukowanej, której dokumentację produkcyjną mogą pobrać bezpłatnie zarejestrowani użytkownicy portalu.
