接口转接装置以及RS232接口装置的制作方法

接口转接装置以及rs232接口装置
技术领域
1.本技术属于信号接口技术领域，尤其涉及一种接口转接装置以及rs232接口装置。


背景技术：

2.目前，在众多行业中，设备对外接口需要具备电气隔离特性，其主要目的是在接口的对内和对外两个区域间不建立电流直接流动的路径，从而减少两个不同电路之间的相互干扰。例如，某个实际电路工作的环境较差，容易造成接地短路等故障，如果不采用电气隔离，直接与供电电源连接，一旦该电路出现接地短路现象，整个系统就会受其影响而不能正常工作，而采用电气隔离后，该电路接地短路异常时就不会影响整个系统的正常工作，同时还可通过绝缘监测装置检测该电路对地的绝缘状况，一旦该电路发生接地，可以及时发出警报，提醒管理人员及时维修或处理，避免保护装置跳闸停电等情况的发生。
3.同时，对于设备之间的信号传输来说，大多数芯片没有相应的信号隔离功能，也需要针对具体的端口，在其信号传输线路上额外添加相应的隔离电路，增加设计成本。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种接口转接装置以及rs232接口装置，旨在解决传统的电子设备的内部电路与外部设备之间的连接与隔离问题。
5.本技术实施例的第一方面提供了一种接口转接装置，包括：原边接线端子，用于与外部设备连接；副边接线端子，用于与内部电路连接；电源转换隔离模块，所述电源转换隔离模块分别与所述原边接线端子和所述副边接线端子连接，所述电源转换隔离模块用于将所述外部设备提供的输入电压进行电压转换，得到并向所述内部电路提供输出电压；电磁兼容滤波模块，所述电磁兼容滤波模块连接在所述原边接线端子与所述电源转换隔离模块之间，用于过滤所述输入电压中的纹波和噪声；信号隔离模块，所述信号隔离模块分别与所述原边接线端子和所述副边接线端子连接，所述信号隔离模块用于为所述外部设备和所述内部电路之间相互传输的数据信号隔离干扰信号；所述电源转换隔离模块还与所述信号隔离模块连接，以用于为所述信号隔离模块供电。
6.其中一实施例中，所述电源转换隔离模块包括电源转换隔离芯片，所述电源转换隔离芯片的正极输入端通过所述电磁兼容滤波模块与所述原边接线端子的电源端连接，所述电源转换隔离芯片的接地端与所述原边接线端子的地线连接，所述电源转换隔离芯片的正极输出端与所述副边接线端子的电源端连接，所述电源转换隔离芯片的负极输出端与所述副边接线端子的地线连接，所述电源转换隔离芯片被配置为基于所述输入电压生成所述输出电压。
7.其中一实施例中，所述电磁兼容滤波模块包括第一滤波电容、第二滤波电容和磁珠；所述第一滤波电容的第一端与所述原边接线端子的电源端连接，所述第一滤波电容的第二端与所述原边接线端子的地线连接，所述第二滤波电容的第一端与所述电源转换隔离芯片的正极输入端连接，所述第二滤波电容的第二端与所述电源转换隔离芯片的接地端连
接，所述磁珠连接在所述第一滤波电容的第一端与所述第二滤波电容的第一端之间。
8.其中一实施例中，所述电源转换隔离模块还包括电压保护二极管，所述电压保护二极管的正极与所述原边接线端子的地线连接，所述电压保护二极管的负极与所述原边接线端子的电源端连接，所述电压保护二极管用于在所述原边接线端子的电源端的电压值大于电压保护二极管的击穿阈值时，电压保护二极管反向击穿，以用于过压保护。
9.其中一实施例中，所述电源转换隔离模块还包括第一单向导通二极管和第二单向导通二极管；所述第一单向导通二极管的正极与所述电源转换隔离芯片的正极输出端连接，所述第一单向导通二极管的负极与所述副边接线端子的电源端连接，所述第一单向导通二极管用于使所述输出电压单向传输；所述第二单向导通二极管的正极与所述副边接线端子的地线连接，所述第二单向导通二极管的负极与所述副边接线端子的电源端连接，以用于在所述电源转换隔离芯片断电时形成续流回路。
10.其中一实施例中，所述电源转换隔离模块还包括第三滤波电容，所述第三滤波电容的第一端与所述电源转换隔离芯片的接地端连接，所述第三滤波电容的第二端与所述电源转换隔离芯片的负极输出端连接，所述第三滤波电容用于平衡所述电源转换隔离芯片的接地端和所述电源转换隔离芯片的负极输出端的电荷。
11.其中一实施例中，所述电源转换隔离模块还包括第四滤波电容和第五滤波电容，所述第四滤波电容的第一端与所述电源转换隔离芯片的正极输出端连接，所述第四滤波电容的第二端与所述电源转换隔离芯片的负极输出端连接，所述第五滤波电容的第一端与所述副边接线端子的电源端连接，所述第五滤波电容的第二端与所述副边接线端子的地线连接。
12.其中一实施例中，所述信号隔离模块包括信号隔离芯片，所述信号隔离芯片的第一电源端与所述原边接线端子的电源端连接，所述信号隔离芯片的第二电源端与所述电源转换隔离芯片的正极输出端连接；与所述信号隔离芯片的第一电源端对应的第一信号输入端和第一信号输出端分别与所述原边接线端子的数据发送端和数据接收端连接，与所述信号隔离芯片的第二电源端对应的第二信号输入端和第二信号输出端分别与所述副边接线端子的数据接收端和数据发送端连接。
13.其中一实施例中，所述信号隔离模块还包括第一缓冲电阻和第二缓冲电阻，所述第一缓冲电阻连接在所述信号隔离芯片的第二信号输入端与所述副边接线端子的数据接收端之间，所述第二缓冲电阻连接在所述信号隔离芯片的第二信号输出端与所述副边接线端子的数据发送端之间；所述信号隔离模块还包括第六滤波电容和第七滤波电容，所述第六滤波电容的第一端与所述信号隔离芯片的第一电源端连接，所述第六滤波电容的第二端与所述信号隔离芯片的第一接地端连接，所述第七滤波电容的第一端与所述信号隔离芯片的第二电源端连接，所述第六滤波电容的第二端与所述信号隔离芯片的第二接地端连接。
14.本技术实施例的第一方面提供了一种rs232接口装置，包括如上述的接口转接装置，所述接口转接装置的原边接线端子和副边接线端子均包括rs232接口。
15.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过电源转换隔离模块的电压转换可以去除输入电压中的大多数干扰信号，同时还能得到一个更加稳定的输出电压，实现内部电路与外部设备的隔离。电磁兼容滤波模块可以过滤输入电压中的纹波和噪声，进一步提高输出电压的稳定性。而信号隔离模块在输出电压的驱动下则可以实现内部电路与
外部设备之间的通信，同时也实现了内部电路与外部设备之间的干扰信号的隔离。本技术可作为一个通用的独立器件添加在现有的各种设备、电路的信号接口之间，实现全面的隔离保护。
附图说明
16.图1为本技术第一实施例提供的接口转接装置的原理示意图；
17.图2为本技术第一实施例提供的电源转换隔离模块的电路示意图；
18.图3为本技术第一实施例提供的信号隔离模块的电路示意图。
19.上述附图说明：100、原边接线端子；200、副边接线端子；300、电源转换隔离模块；400、电磁兼容滤波模块；500、信号隔离模块。
具体实施方式
20.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
21.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
22.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
23.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.本技术第一实施例提供了一种接口转接装置，如图1所示，接口转接装置包括：原边接线端子100、副边接线端子200、电源转换隔离模块300、电磁兼容滤波模块400和信号隔离模块500。
25.原边接线端子100用于与外部设备连接。副边接线端子200用于与内部电路连接。电源转换隔离模块300分别与原边接线端子100和副边接线端子200连接，电源转换隔离模块300用于将外部设备提供的输入电压进行电压转换，得到并向内部电路提供输出电压，以用于隔离外部设备和内部电路。电磁兼容滤波模块400连接在原边接线端子100与电源转换隔离模块300之间，用于过滤输入电压中的纹波和噪声。信号隔离模块500分别与原边接线端子100和副边接线端子200连接，信号隔离模块500用于为外部设备和内部电路之间相互传输的数据信号隔离干扰信号。
26.本实施例可作为一个通用器件，设置在各种电路、设备之间，可以基于外部设备提供的输入电压，通过电源转换隔离模块300和电磁兼容滤波模块400向内部电路提供更加稳定的输出电压，同时还可以通过信号隔离模块500实现外部设备和内部电路之间的数据信
号的交换，并隔离除数据信号之外的其他干扰信号。
27.如图1、图2所示，本实施例中，电源转换隔离模块300包括电源转换隔离芯片u1，电源转换隔离芯片u1的正极输入端vin 通过电磁兼容滤波模块400与原边接线端子100的电源端vccin连接，电源转换隔离芯片u1的接地端gnd与原边接线端子100的地线gndin连接，电源转换隔离芯片u1的正极输出端vo 与副边接线端子200的电源端vccis连接，电源转换隔离芯片u1的负极输出端vo-与副边接线端子200的地线gndis连接，电源转换隔离芯片u1被配置为基于输入电压生成输出电压。本实施例中，电源转换隔离芯片u1可以基于4.4v至5.5v的输入电压，以1w的功率稳定输出5v的输出电压，具体数值可根据实际需求进行调整。
28.具体地，原边接线端子100的电源端vccin用于与外部设备的供电端连接，以获取输入电压，原边接线端子100的地线gndin可以与外部设备的地端连接。副边接线端子200的电源端vccis用于与内部电路的工作电压端连接，以用于向内部电路提供输出电压，副边接线端子200的地线gndis可以与内部电路的地端连接。
29.如图1、图2所示，本实施例中，电磁兼容滤波模块400包括第一滤波电容c1、第二滤波电容c2和磁珠fb；第一滤波电容c1的第一端与原边接线端子100的电源端vccin连接，第一滤波电容c1的第二端与原边接线端子100的地线gndin连接，第二滤波电容c2的第一端与电源转换隔离芯片u1的正极输入端vin 连接，第二滤波电容c2的第二端与电源转换隔离芯片u1的接地端gnd连接，磁珠fb连接在第一滤波电容c1的第一端与第二滤波电容c2的第一端之间。
30.需要说明的是，第一滤波电容c1、第二滤波电容c2和磁珠fb可以共同组成π型滤波网络，可以对输入电压中的纹波和噪声进行过滤，实现emc降噪。
31.如图1、图2所示，本实施例中，所述电源转换隔离模块300还包括电压保护二极管d1，所述电压保护二极管d1的正极与所述原边接线端子100的地线gndin连接，所述电压保护二极管d1的负极与所述原边接线端子100的电源端vccin连接，所述电压保护二极管d1用于在所述原边接线端子100的电源端vccin的电压值大于电压保护二极管d1的击穿阈值时，电压保护二极管d1反向击穿，泄放掉相应的尖峰电压，以用于过压保护。电压保护二极管d1可以是瞬态电压抑制(transient voltage suppression diode；tvs)二极管，本实施例中击穿阈值可以为6.4v，具体可以根据实际情况进行设置相应击穿阈值的电压保护二极管d1。
32.如图1、图2所示，本实施例中，电源转换隔离模块300还包括第一单向导通二极管d2和第二单向导通二极管d3，第一单向导通二极管d2的正极与电源转换隔离芯片u1的正极输出端vo 连接，第一单向导通二极管d2的负极与副边接线端子200的电源端vccis连接，第一单向导通二极管d2用于使输出电压单向传输，可以防止当副边接线端子200的电源端vccis错误地连接到高电压端时，烧坏电源转换隔离芯片u1。第二单向导通二极管d3的正极与副边接线端子200的地线gndis连接，第二单向导通二极管d3的负极与副边接线端子200的电源端vccis连接，第二单向导通二极管d3用于在电源转换隔离芯片u1断电时形成续流回路。
33.需要说明的是，若副边接线端子200连接的内部电路中有感性负载，第二单向导通二极管d3可以在电源转换隔离芯片u1突然断电时形成续流回路，以避免当电源转换隔离芯片u1断电时，感性负载中的电能无法通过电路正常释放，导致内部电路损坏。
34.如图1、图2所示，本实施例中，所述电源转换隔离模块300还包括第三滤波电容c3，所述第三滤波电容c3的第一端与所述电源转换隔离芯片u1的接地端gnd连接，所述第三滤波电容c3的第二端与所述电源转换隔离芯片u1的负极输出端vo-连接，所述第三滤波电容c3用于平衡所述电源转换隔离芯片u1的接地端gnd和所述电源转换隔离芯片u1的负极输出端vo-的电荷。第三滤波电容c3可以形成高频通路，防止电源转换隔离芯片u1的其中一端电荷累计过多，导致其产生电磁干扰，甚至产生静电。
35.如图1、图2所示，本实施例中，电源转换隔离模块300还包括第四滤波电容c4和第五滤波电容c5，第四滤波电容c4的第一端与电源转换隔离芯片u1的正极输出端vo 连接，第四滤波电容c4的第二端与电源转换隔离芯片u1的负极输出端vo-连接，第五滤波电容c5的第一端与副边接线端子200的电源端vccis连接，第五滤波电容c5的第二端与副边接线端子200的地线gndis连接。第四滤波电容c4和第五滤波电容c5用于进一步稳定电源转换隔离芯片u1的正极输出端vo 和副边接线端子200的电源端vccis的电压。
36.如图1、图2、图3所示，本实施例中，信号隔离模块500包括信号隔离芯片u2，信号隔离芯片u2的第一电源端vcc1与原边接线端子100的电源端vccin连接，信号隔离芯片u2的第二电源端vcc2与电源转换隔离芯片u1的正极输出端vo 连接；与信号隔离芯片u2的第一电源端vcc1对应的第一信号输入端inb和第一信号输出端outa分别与原边接线端子100的数据发送端tx和数据接收端rx连接，与信号隔离芯片u2的第二电源端vcc2对应的第二信号输入端ina和第二信号输出端outb分别与副边接线端子200的数据接收端rxis和数据发送端txis连接。信号隔离芯片u2在传输数据信号的同时，能够隔离干扰电信号，避免内部电路和外部设备相互干扰。
37.需要说明的是，原边接线端子100和副边接线端子200既可以包括串行接口，例如rs232接口和rs485接口，也可以包括并行接口，可根据实际需求设置相应的接口。本实施例中，信号隔离芯片u2仅设有第一信号输入端inb、第一信号输出端outa、第二信号输入端ina和第二信号输出端outb。信号隔离芯片u2的信号端口可根据具体的接口类型进行设置。
38.具体地，第一信号输入端inb与原边接线端子100的数据接收端rx连接，第一信号输出端outa与原边接线端子100的数据发出端tx连接，第二信号输入端ina与副边接线端子200的数据接收端rxis连接，第二信号输出端outb与副边接线端子200的数据发出端txis连接。第一信号输入端inb可以将接收到的数据信号耦合至第二信号输出端outb输出，第二信号输入端ina可以将接收到的数据信号耦合至第一信号输出端outa输出，即本实施例的信号隔离芯片u2为应用于rs232接口的双通道隔离芯片。信号隔离芯片u2的第一接地端gnd1与原边接线端子100的地线gndin连接，信号隔离芯片u2的第二接地端gnd2与副边接线端子200的地线gndis连接。
39.另一实施例中，原边接线端子100和副边接线端子200均包括并行接口，信号隔离芯片u2为多通道信号隔离芯片，以用于与并行接口相匹配。
40.如图1、图2、图3所示，本实施例中，信号隔离模块500还包括第一缓冲电阻r1和第二缓冲电阻r2，第一缓冲电阻r1连接在信号隔离芯片u2的第一信号输出端outa与副边接线端子200的数据接收端rxis之间，第二缓冲电阻r2连接在信号隔离芯片u2的第二信号输出端outb与副边接线端子200的数据发送端txis之间。第一缓冲电阻r1和第二缓冲电阻r2用于避免信号隔离芯片u2输出或接收到的信号过冲。
41.如图1、图2、图3所示，本实施例中，信号隔离模块500还包括第六滤波电容c6和第七滤波电容c7，第六滤波电容c6的第一端与信号隔离芯片u2的第一电源端vcc1连接，第六滤波电容c6的第二端与信号隔离芯片u2的第一接地端gnd1连接，第七滤波电容c7的第一端与信号隔离芯片u2的第二电源端vcc2连接，第六滤波电容c6的第二端与信号隔离芯片u2的第二接地端gnd2连接。第六滤波电容c6和第七滤波电容c7用于进一步稳定信号隔离芯片u2的第一电源端vcc1和信号隔离芯片u2的第二电源端vcc2的电压。
42.本技术第二实施例提供了一种rs232接口装置，包括如上述第一实施例的接口转接装置。其中，接口转接装置的原边接线端子100和副边接线端子200均包括rs232接口。原边接线端子100的rs232接口包括如上述实施例的数据接收端rx和数据发出端tx，副边接线端子200的rs232接口包括如上述实施例的数据接收端rxis和数据接收端rxis。
43.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
44.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
45.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。