一种I2C信号隔离电路的制作方法

一种i2c信号隔离电路
技术领域
1.本实用新型涉及通信线路技术领域，具体涉及一种i2c信号隔离电路。

背景技术：

2.越来越多的ic采用i2c通信接口，该接口用于与主控芯片微控制单元之间进行数据交换。i2c只用两个端口，一个是时钟scl，这个口是单向传输的；另一个是数据sda，这个口是双向传输的，既是数据输入脚又是数据输出脚。当i2c芯片与微控制单元直接相连时，因为只占有用微控制单元两个i/o口，优势明显。当需要电气隔离时，因为sda双向传输的原因，导致隔离电路复杂，现在的i2c芯片通常有两种隔离方式，一种是直接用 i2c隔离芯片，这种隔离方式使用的芯片价格较高，成本较高。另一种是用三个光藕加比较多的外围元件构成，如图1，电路复杂，电路面积较大，对于小型化设计不方便，且所有的光藕型号特殊，成本不低。因此，提出一种i2c信号隔离电路。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种 i2c信号隔离电路，通过较少的元件完成对电气隔离，成本较低，布板方便。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种i2c信号隔离电路，所述i2c信号隔离电路包括i2c接口芯片、微控制单元、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一光耦、第二光耦和第三光耦，所述第一光耦的第一输入脚连接有第一电压源，所述第一光耦的第二输入脚连接所述第四电阻一端，所述第四电阻的另一端连接所述微控制单元的输出端，所述第一光耦的第一输出端连接着i2c接口芯片的数据线和第一电阻，所述第一电阻另一端连接有第二电压源，所述第二光耦的第一输入脚连接有第三电压源，所述第二光耦的第二输入脚连接着所述第二电阻一端，所述第二电阻的另一端连接着所述i2c接口芯片的数据线，所述第二光耦的第一输出脚连接着所述第五电阻的一端和所述微控制单元的输入端，所述第五电阻的另一端连接有第四电压源，所述第三光耦的第一输入脚连接有第五电压源，所述第三光耦的第二输入脚连接着第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接着所述微控制单元的时钟线，所述第三光耦的第一输出端连接着所述i2c接口芯片的时钟线和第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接有第六电压源。
5.本实用新型的优选方案，所述第一光耦为四脚光耦合器、五脚光耦合器、六脚光耦合器和八脚光耦合器中的一种。
6.本实用新型的优选方案，所述第二光耦为四脚光耦合器、五脚光耦合器、六脚光耦合器和八脚光耦合器中的一种。
7.本实用新型的优选方案，所述第三光耦为四脚光耦合器、五脚光耦合器、六脚光耦合器和八脚光耦合器中的一种。
8.本实用新型的优选方案，所述第二电压源、第三电压源和第六电压源为同一个电
压源。
9.本实用新型的优选方案，所述第一电压源和第四电压源为同一个电压源。
10.本实用新型实施例提供的i2c信号隔离电路，元件较少，布板方便，小型电路板布板有优势，且电路简单维护方便，具有良好的经济性；第一光耦、第二光耦以及第三光耦均具有多种选择性，四脚光耦合器、五脚光耦合器、六脚光耦合器和八脚光耦合器均可替代，具有良好的通用性，能够降低成本。
附图说明
11.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
12.图1是本实用新型现有技术中的i2c芯片隔离电路的示意图。
13.图2是本实用新型实施例中i2c信号隔离电路的示意图。
具体实施方式
14.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
15.实施例
16.图2示出了本实用新型实施例中i2c信号隔离电路的示意图，所述i2c 信号隔离电路包括i2c接口芯片u1、微控制单元u2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第一光耦u10、第二光耦u11和第三光耦u12，所述第一光耦u10的第一输入脚连接有第一电压源，所述第一光耦u10的第二输入脚连接所述第四电阻 r4一端，所述第四电阻r4的另一端连接所述微控制单元u2的输出端 sdout，所述第一光耦u10的第一输出端连接着i2c接口芯片u1的数据线sda和第一电阻r1，所述第一电阻r1另一端连接有所述第二电压源，所述第二光耦u11的第一输入脚连接有第三电压源，所述第二光耦u11 的第二输入脚连接着所述第二电阻r2一端，所述第二电阻r2的另一端连接着所述i2c接口芯片u1的数据线sda，所述第二光耦u11的第一输出脚连接着所述第五电阻r5的一端和所述微控制单元u2的输入端sdin，所述第五电阻r5的另一端连接有第四电压源，所述第三光耦u12的第一输入脚连接有第五电压源，所述第三光耦u12的第二输入脚连接着第六电阻 r6的一端，所述第六电阻r6的另一端连接着所述微控制单元u2的时钟线 scl，所述第三光耦u12的第一输出端连接着所述i2c接口芯片u1的时钟线scl和第三电阻r3的一端，所述第三电阻r3的另一端连接有第六电压源。第二电压源、第三电压源、第六电压源、第一gnd以及第三gnd为左侧电路供电，其中，第二电压源、第三电压源和第六电压源可为同一个电压源1，第一gnd以及第三gnd可为gnd1。第一电压源、第四电压源以及第二gnd为右侧电路供电，第一电压源、第四电压源可为同一个电压源vcc2，第二gnd为gnd2。电压源1、gnd1与电压源2、gnd2是电气隔离、不共地的。
17.所述第一光耦u10为四脚光耦合器、五脚光耦合器、六脚光耦合器和八脚光耦合器中的一种。所述第二光耦u11为四脚光耦合器、五脚光耦合器、六脚光耦合器和八脚光耦合器中的一种。所述第三光耦u12为四脚光耦合器、五脚光耦合器、六脚光耦合器和八脚光耦合器中的一种。第一光耦u10、第二光耦u11和第三光耦u12均选用多种普通光耦，具有多种选择，具有良好的通用性。
18.工作原理：scl信号是从微控制单元u2到i2c接口芯片u1，是单向传输，当微控制单元u2的时钟线scl为高电平时，第三光耦u12的二极管不发光，第三光耦u12的三极管截止，i2c接口芯片u1的时钟线scl 也为高电平；当微控制单元u2的时钟线scl为低电平时，第三光耦u12 的二极管发光，第三光耦u12的三极管导通，i2c接口芯片u1的时钟线 scl也为低电平。第六电阻起限流保护作用，第三电阻是上拉电阻。
19.sda信号的传输过程，需要微控制单元u2进行配合。首先，把微控制单元u2的输入端sdin设为输入脚，输出端sdont设为输出脚。当sda 信号从微控制单元u2向i2c接口芯片u1传输时，由sdout脚来输出。当sdout为高电平时，第一光耦u10的二极管不发光，三极管截止，sda 为高电平；当输出为低电平时，第一光耦u10的二极管发光，三极管导通， sda为低电平。实现了sda的状态和sdout一致。
20.当sda信号从i2c接口芯片u1向微控制单元u2传输时，由sdin脚来接收。首先要把sdout置为高电平，此时第一光耦u10的三极管截止，对sda状态不够成影响。当i2c接口芯片u1的sda输出为高电平时，第二光耦u11的二极管不发光，三极管截止，输入为高电平；当i2c接口芯片u1的sda输出为低电平时，第二光耦u11的二极管发光，三极管导通， sdin为低电平。实现了sdin的状态和sda一致。
21.本实用新型实施例提供的i2c信号隔离电路，元件较少，布板方便，小型电路板布板有优势，且电路简单维护方便，具有良好的经济性；第一光耦u10、第二光耦u11以及第三光耦u12均具有多种选择性，四脚光耦合器、五脚光耦合器、六脚光耦合器和八脚光耦合器均可替代，具有良好的通用性，能够降低成本。
22.以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

技术特征：

1.一种i2c信号隔离电路，其特征在于，所述i2c信号隔离电路包括i2c接口芯片、微控制单元、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一光耦、第二光耦和第三光耦，所述第一光耦的第一输入脚连接有第一电压源，所述第一光耦的第二输入脚连接所述第四电阻一端，所述第四电阻的另一端连接所述微控制单元的输出端，所述第一光耦的第一输出端连接着i2c接口芯片的数据线和第一电阻，所述第一电阻另一端连接有第二电压源，所述第二光耦的第一输入脚连接有第三电压源，所述第二光耦的第二输入脚连接着所述第二电阻一端，所述第二电阻的另一端连接着所述i2c接口芯片的数据线，所述第二光耦的第一输出脚连接着所述第五电阻的一端和所述微控制单元的输入端，所述第五电阻的另一端连接有第四电压源，所述第三光耦的第一输入脚连接有第五电压源，所述第三光耦的第二输入脚连接着第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接着所述微控制单元的时钟线，所述第三光耦的第一输出端连接着所述i2c接口芯片的时钟线和第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接有第六电压源。2.根据权利要求1所述的i2c信号隔离电路，其特征在于，所述第一光耦为四脚光耦合器、五脚光耦合器、六脚光耦合器和八脚光耦合器中的一种。3.根据权利要求1所述的i2c信号隔离电路，其特征在于，所述第二光耦为四脚光耦合器、五脚光耦合器、六脚光耦合器和八脚光耦合器中的一种。4.根据权利要求1所述的i2c信号隔离电路，其特征在于，所述第三光耦为四脚光耦合器、五脚光耦合器、六脚光耦合器和八脚光耦合器中的一种。5.根据权利要求1所述的i2c信号隔离电路，其特征在于，所述第二电压源、第三电压源和第六电压源为同一个电压源。6.根据权利要求1所述的i2c信号隔离电路，其特征在于，所述第一电压源和第四电压源为同一个电压源。

技术总结

本实用新型公开了一种I2C信号隔离电路，该I2C信号隔离电路包括I2C接口芯片、微控制单元、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一光耦、第二光耦和第三光耦，第一光耦连接第四电阻，第四电阻连接微控制单元，第一光耦连接I2C接口芯片和第一电阻，第二光耦连接有电压源，第二光耦连接第二电阻，第二电阻连接I2C接口芯片，第二光耦连接第五电阻和微控制单元，第三光耦连接有电压源，第三光耦连接第六电阻，第六电阻连接微控制单元，第三光耦连接I2C接口芯片和第三电阻。本实用新型通过较少的元件完成对电气隔离，成本较低，布板方便。布板方便。布板方便。

技术研发人员：

万驹

受保护的技术使用者：

广州市熙泰自控设备有限公司

技术研发日：

2022.04.18

技术公布日：

2022/11/14