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【高频开关电源基础知识】双向总线

一、双向总线简介
双向总线(例如I2C、SMBUS和LIN)在今日的大功率直流电源电子领域已无所不在,部分原因是它们的简单。只运用两根线(数据和时钟),多个器材之间可以相互之间进行通讯。根据I2C总线规范,多达128个器材可以同享相同的数据和时钟线,经过运用外部上拉电阻和每个器材上的漏极开路驱动器进行使能。假设没有器材在传送一个0,该总线天然由上拉电阻拉倒1。但是,总线上的任何器材可以拉它到0,答应总线主控器在任何时刻驱动该总线,且在查询现已被接纳之后的必定时刻周期内从动响应该总线主控器的查询。在多主控器的场景中,单个的器材作为总线主控器需求履行它们自己的总线裁定。希望经过总线保护操控的总线主控器需求经过拉它到0来测验它,这样告诉其它主控器该总线正在被运用。
二、为什么分隔一根双向总线?
【高频开关电源基础知识】双向总线

       I2C规范包括一个答应它分隔成输入和输出线对的参阅大功率直流电源电路。这种配置需求几种原因,首要,该分隔总线在安全、噪声和接地问题的场合中可以用于光电阻隔总线主控器和从动器(见图1双向总线阻隔)。别的,功能增益可以经过该分隔总线(见图2双向总线中继器)来完结,或用一个大功率直流电源电路完结媒体变换来替代该放大器。这样能添加总线的作业距离和经过减小电容来添加功能。由于电容下降,信号时刻常数T变为由上拉电阻操控。关于那些规划的双向总线操控器,总线分隔技能可以用于调试。双向协议的典型调试变得困难,由于一个错误行为的操控器可以将该总线拉倒0而另一个操控器在保护操控该总线。这种状况没有每个器材的操控器常识就使得辨认总线上的发送器材变得不可能。但是,只是运用规范的实验室设备和调试技能,监视图2中的/gateB1和/gateA2线可以辨认传送器材和任何一起发作的总线保护。最终,总线分隔技能可以用来将一个I2C支撑器材衔接到另一个没有I2C操控器的器材。在这种状况下,该分隔总线可以衔接到另一个器材的GPIO(见图3分隔总线接口到GPIO)。

        有几种已出书的大功率直流电源电路可以分隔一条双向总线,不幸的是供分隔总线运用的参阅大功率直流电源电路要么需求供一个特定运用(见已出书的文章)的特别规划大功率直流电源电路,要么需求外接操控逻辑(见I2C规范),该操控逻辑没有树立一个导致闩锁效应的反应通路,运用传输门答应发送器和接纳器进行通讯。闩锁效应状况在图2中是显着的,在这里IOA将总线拉到0迫使IOB经过/gateB1拉到0,然后迫使IOA经过/gateA2无限期地被拉到0。
本规划实例描绘的双方裁定器可以将一条双向总线分隔成发送和接纳线对,而且用一般的办法树立答应它用于任何分隔总线运用。此外,它不需求外部操控逻辑,该总线只是由数据总线的状况操控。
三、双方裁定
【高频开关电源基础知识】双向总线

        图5所示的裁定器由图4(双方裁定器使能大功率直流电源电路)中的大功率直流电源电路交叉耦合组成,由于根据界说双方总线作业只是支撑半双工通讯。在一个稳定状况中,DATA总线由上拉电阻R1和R2被拉高,迫使OUT1和OUT2到0,这样坚持两个NMOS场效应管处于截止状况。当IC1将DATA拉低,OUT1变为1,使Q2拉低IC2的DATA总线,一起,OUT1馈送到或非门U2的一个输入上,切断从OUT2返回到Q1的反应环路。这种反应环路的切断去除了闩锁效应条件,使任何其它操控逻辑成为不必要,由于第一个大功率直流电源电路保护它的数据线赢得竞争而且堵塞经过该或非门的其它大功率直流电源电路。

        用于该大功率直流电源电路的通用性,双方裁定可以适用于任何分隔总线运用。图6所示的双方裁定适合于放大(用AMP替换图5中的U1、U2)。这样经过分别用一个媒体变换大功率直流电源电路或一个光电阻隔器替代放大器元件能容易地扩展到媒体变换和总线阻隔。为了总线操控器调试所用,放大器之间的线路可以被监视来帮助辨认发作故障的总线操控器。图7所示的双方裁定适用于一个I2C至GPIO衔接。

四、总结
        将一条双向总线分隔成发送/接纳线对有几种原因,从添加功能到使能调试再到阻隔,总线的分隔是一项技能,许多规划者将在不一起期找到运用。双方裁定是使能大多数总线分隔运用的一种总线裁定技能,它依靠双向总线通讯的行为去除外接操控大功率直流电源电路的需求,而且一般足够用于没有添加不需求的复杂性的许多运用。

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