一种在恶劣噪声环境下可延至100m的绝缘型SPI控制器

2020年05月18日

文章来源

Macnica Engineer

"LTC6820"是Analog Devices公司推出的isoSPI绝缘型通信接口。
LTC6820可以通过在2个绝缘设备之间的1条双绞线连接实现双向SPI通信。

搭载了这个设备,只需额外配置一个通用的变压器,不花费很长时间就可以同时实现抗噪声能力强的差动通信和绝缘通信。这样,我们就不需要以往设计的绝缘型RS485等所必需的绝缘电源和光耦合器,成本被削减,所以是最适合产业计测仪器的接口的产品。

本文介绍LTC6820的以下特点。

1.   SPI接口无需软件变更,简单的绝缘差动转换
2.   使用通用变压器和通用双绞线,即使在高噪音环境下也可进行100m的通信
3.   无需绝缘电源、光电耦合器及格式转换,降低成本

SPI接口无需软件变更,简单的绝缘差动转换

LTC6820将逻辑状态编码为一个信号,并通过绝缘屏障将该信号传输给另一个LTC6820。

接收端的LTC6820对传输信号进行解码,并将从总线驱动到相应的逻辑状态。接收端的高精度窗口比较器检测到差分信号。驱动电流和比较器的阈值由简单的外置电阻分压器设置,从而使系统能够根据所需的电缆长度和所需的信噪比性能进行优化。

框图

绝缘屏障可以用简单的脉冲变压器构成桥,达到几100伏的绝缘。

LTC6820使用匹配的同步电流和源电流驱动差动信号,因此不需要变压器的中间抽头,从而降低了EMI。

标准应用

与绝缘型RS485相比,由于减少了电缆数量、绝缘电源和光耦合器,因此系统构成变得简单,成本也降低了。

和RS-485的对比

当传感器和MCU安装在同一板上时, 多数会使用SPI和I2C等串行接口。

但是,在传感器和控制系统的基板之间充分分离的状态(1m以上)下,为了将传感器基板的数据传送到控制基板的MCU等,使用UART/RS485等接口是普遍的方法,为此,需要通过MCU等将传感器所具有的接口(SPI/I2C)转换为UART/RS485等格式。

LT6820允许SPI数据的传输而无需转换到其他接口。

使用DC1941D测评工具包,可以立即进行LTC6820测评。

DC1941D可以在跳线设置中选择主/从设备。
通过以太网电缆连接2个DC1941D,可以进行SPI通信。

"DC1941D" 测评板

这个评估板备有14针的连接器,可以连接其他评估板进行评估。

用2个DC1941D驱动隔离的LTC2983

另外,通过使用DC1907A评价工具包(isoSPI2-Wire Serial Analyzer),可以监视主从间的SPI通信。

通过将DC1941D的SPI输出连接到DC1907A,并将DC1907A通过USB连接到PC,可以分析使用DC1907A应用程序的SPI通信。

监视Master⇔Slave间的SPI通信

应用示例

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