在前幾期課程中，小編已經帶大家了解了數字電源的采樣和PWM驅動電路原理。通過這些技術，數字電源可以在內部形成控制閉環。但是要實現電源的控制和管理，還是需要與數字控制核心建立通訊連接。

本期課程小編將帶領大家去了解數字電源常用的通訊電路。無論您是想了解或是復習數字電源通訊電路，都請跟隨小編一起來學習吧！

常用的通訊方式

在前面【數字電源淺析】中我們了解到，數字電源需要具備通訊功能，才能夠更好的實現數字電源的管理與控制。

通過上位機軟件，工程師能夠設置電源參數并控制電源狀態。但是由于數字電源控制核心輸出的是TTL電平，與外圍設備通訊時存在電平標準定義不一致的情況，因此需要電平轉換芯片來實現兩者間的數據交換。

數字電源中常用的通訊方式包括RS485、RS232、CAN、TCP/IP以及I2C等。

▍通訊方式分類

通訊方式按照數據的傳輸方式分為串行通訊以及并行通訊。

▍并行通訊：以字節或字節倍數為傳輸單位進行傳輸，傳輸速度快但遠距離時成本高，適合于近距離、大量和快速的信息交換場景。

▍串行通訊：又稱為點對點通訊，通訊一次發送一位數據，線路少成本低，易于擴展，適合遠距離傳輸，是目前最為常用的通訊方式。按照不同分類方式，串行通訊又可以分為以下幾種：

1）按照通訊方向分為單工通訊、半雙工通訊以及全雙工通訊。

單工通訊中信息只能單向傳輸，收發端固定不變。

半雙工通訊信息可雙向傳輸，但發送與接收不能同時進行，通訊收發端可變，如對講機就是典型的半雙工通訊方式。

全雙工通訊允許數據同時在兩個方向上傳輸，在每一端都設置了發送器和接收器，并配置2根數據線進行信號傳遞。

2）按照數據同步方式可分為同步通訊與異步通訊。

同步通訊要求收發端的時鐘頻率一致，信息幀由同步字符、數據字符和校驗字符（CRC）組成。

異步通訊時不要求收發端時鐘同步，發送時間間隔不定，傳輸時應給字節加上開始位和停止位，以便接收端正確接收信息。

▍通訊方式對比

這里對數字電源中常用通訊方式進行了對比。

通訊電路介紹▍RS232

RS-232采用負邏輯電平，“0”電平電壓范圍為3~15V，“1”電平電壓范圍為-15~-3V，9引腳是目前主流的接口形態。

RS-232電平轉換電路分隔離與非隔離兩種。

其中非隔離型電路可利用三極管或非隔離電平轉換芯片實現（如ADI公司的MAX232ESE、ADM232AARNZ 以及TI公司的MAX3232IDR等）；而隔離型電平轉換芯片有RSM232，ADI的ADM3251EARWZ以及Maxliner的 SP3232EEY等。

本文提供了一種典型的三極管電平轉換電路以及RSM232的接口連接電路圖。

三極管電平轉換電路的工作原理分析：

通過二極管D1與電容C7的作用使得A點電壓保持在-3V~-15V。

當TXD=1時，Q3截止，PCRXD電壓與PCTXD電壓相等，PCRXD=1；

當TXD=0時，Q3導通，則PCRXD電壓約為+5V，PCRXD=0。

當PCTXD=1時，Q4截止，RXD電壓約為5V，RXD=1；

當PCTXD=0時，Q4導通，RXD電壓為0，RXD=0。

D2是為了防止Q4的BE反向擊穿。

▍RS485

RS-485標準彌補了RS-232通訊距離短、速率低等缺點，數據信號采用差分傳輸方式，抗干擾能力強。

RS-485使用一對雙絞線（A線與B線）進行數據傳輸，當AB線之間的電壓差在-6~-2V范圍內時表示“0”，當AB線之間的電壓差在 +2~+6V范圍內時表示“1”。

同時RS485在傳輸電纜的最遠端需要連接匹配電阻，其阻值應等于傳輸電纜的特性阻抗，連接示意圖如下。

RS485電平轉換芯片分為隔離與非隔離兩種。

典型的非隔離型芯片有MAX3485、ADI公司的MAX13487EESA+T以及TI公司的SN75176BDR；常用的隔離型芯片有RSM3485PHT、TI公司的 ISO3082DWR以及 ISL32705E。

▍CAN

CAN總線通訊采用差分信號的形式進行數據傳輸。信號傳輸線分為CAN_H以及CAN_L。

總線上邏輯“0”表示顯性，差分電壓差約為2V(CAN_H=3.5V,CAN_L=1.5V)；

邏輯“1”表示隱性，差分電壓為0V(CAN_H=2.5V,CAN_L=2.5V)。

CAN采用數據幀的方式進行數據傳遞，標準的CAN數據幀結構如下圖。

CAN通訊接口電路可分為隔離與非隔離兩種。

非隔離電路是將控制核心的CAN接口與驅動IC的TX、RX直接連接，各節點之間沒有電氣隔離。

為了保證總線網絡的通訊穩定性，CAN通訊接口通常會采用隔離結構。

隔離電路可以利用分立器件(如光耦)或采用集成器件（隔離型CAN收發器）實現。常用CAN通訊收發芯片有恩智浦的TJA1050T、 美國微芯的MCP2551T以及TI公司的ISO1050等。

以ISO1050為例。

芯片內部集成了電氣隔離結構，同時采用隔離變壓器對芯片兩側電源Vcc1與Vcc2進行隔離，確保芯片能夠起到有效的隔離作用。

電路在芯片的電源端與接地端間連接有去耦合電容以降低干擾，并在CAN_H、CAN_L端與地之間并聯TVS二極管起到快速電壓保護作用。

▍TCP/IP

TCP/IP協議分為四個層次：鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。

應用層包含了http、ftp等協議，傳輸層包含了TCP與UDP協議。網絡層包含了IP協議，對數據加上IP地址和其他數據以確定傳輸目標。數據鏈路層為數據加上以太網協議首部，并進行CRC編碼，為最后的數據傳輸做準備。

TCP/IP通訊可采用內嵌TCP/IP協議的以太網協議棧芯片（如W5500、 CH395、WT8266-S3）或采用交換機實現，目前數字電源中常采用后一種方式。

數字電源常用通訊方式的通訊原理以及電路實現就介紹到這里了。講過了采樣電路、驅動電路、通訊電路，那我們的數字電源外圍電路課程也就告一段落了。

接下來就是大家期待已久的拓撲篇啦，小編將對數字電源的常用電路拓撲一一為大家展開介紹，下一期我們將先對移相全橋電源的拓撲組成及工作原理進行講解，干貨滿滿哦！

今天就講到這里，我們下期微課堂再見。