【应用】替换多颗光耦，单芯片实现I2C接口双向通信隔离

时间： 2017-05-20 来源：世强

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I2C总线是一种双线制双向通信总线，主要用于集成电路之间的低速、短距离通信。当前I2C已越来越多的应用于电路板间的通信。I2C硬件接口由两条信号线组成：串行数据SDA和串行时钟SCL，用来传输与总线相连的器件的信息。每个器件均通过唯一地址进行识别。在任何情况下，一个器件既能是发射器，也可以是接收器，既能是主器件，也可以是从器件。I2C的SDA和SCL均为双向线，以支持器件兼任发射器和接收器的功能。

图1：I2C总线

I2C接口的隔离必须避免引起总线故障或者被锁定，但I2C接口的双向特性为这种总线隔离的实现提出了挑战。图2显示了一个基于光耦技术的电路。因为光耦是单向器件，因此每条双向I2C线路须分割为两条单向线路才能实现光耦通信。图2仅显示实现一条通路的隔离。实际上隔离一个I2C接口需要四个光耦，由此产生的成本、电路的复杂度以及PCB空间的增加都将大大限制I2C的隔离应用。而且这种电路在电平翻转时，还很容易产生总线毛刺，造成通信错误。

图2：基于光耦的I2C隔离接口

相比之下，SILICON LABS的数字隔离器Si860x采用单芯片即可实现I2C接口的隔离，还不会有任何毛刺或锁定问题。该芯片集成度高、体积小，电路非常容易实现，且成本非常具有竞争力。Si860x系列中的Si8600集成两条双向通道，可实现双向数据和双向时钟信号的隔离；Si8602集成一双向通道，实现双向数据和一单向时钟信号的隔离。该系列产品具有2.5kV、3.75kV以及5kV隔离电压可选，已通过UL1577、CSA、VDE和CQC、以及AEC-Q100认证，并有NB SOIC-8和WB SOIC-16封装可选。

图3：Si860x实现I2C隔离的基本原理

采用Si860x数字隔离器实现IC的硬件接口非常简单，参考图4。它只需要一个隔离器件以及用于电源的旁路电容。图中所用上拉电阻是I2C接口都需要的电阻，无需再进行其它配置即可实现I2C的双向通信。而且Si860x具有很短的传输延迟和非常小的通道间的适配，对I2C的时序影响非常小，能实现出色的性能。

图4：Si8600实现I2C通信的典型应用电路

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ZHANGKK Lv7. 资深专家 2019-01-11

学习
菜鸟2号 Lv3. 高级工程师 2018-06-08

好专业
用户34096005 Lv4. 资深工程师 2017-07-18

这个东东隔离的速度有多快啊？没有说啊！
- 世小强回复：能支持到最大1.7MHz I2C总线速度
Johnathan Lv4. 资深工程师 2017-06-27

马克一下
用户24405940 Lv4. 资深工程师 2017-05-28

写的真专业
- 世小强回复：谢谢！

BATI Lv7. 资深专家 2017-05-20

好东东啊

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