I2C Optokoppler Trennung - welcher IC?

Ich entwerfe eine Schaltung, an die einige externe I2C-Sensoren angeschlossen sind, und möchte sie daher vor Rauschen schützen - über einen Optokoppler. Ich muss sagen, dass ich ein absoluter Neuling bin und nach langem Suchen folgende Quelle gefunden habe: Opto-elektrische Trennung des I2C-Bus

Die Sache ist, dass ich idealerweise gerne einen IC sehen würde, der zwei Seiten hätte, und ich würde Strom- und Signalleitungen von beiden Seiten an beide Seiten anschließen, und es würde alles ohne zusätzliche Komplexität erledigen. Ich habe mir RS-Komponenten angeschaut, aber um ehrlich zu sein, mir schwirrt der Kopf davon und ich kann nicht wirklich erkennen, welche ich wählen soll. Welchen IC kann ich hier verwenden?

I2C kann aufgrund seiner bidirektionalen Natur (und der Tatsache, dass es sich um ein verdrahtetes ODER-Gatter handelt) schwierig zu optoisolieren sein - ist SPI eine Option für Ihre Sensoren? Viel einfacher zu optoisolieren

Antworten (4)

Sind Sie sicher, dass Sie eine Isolierung benötigen? Der I2C-Bus überträgt digitale Signale und ist relativ niederohmig; Sie können bis auf 2 kΩ gehen. Lärm dürfte dort also kein allzu großes Problem sein.

Wenn Sie sich Sorgen um die Stromversorgung machen, macht es keinen Sinn, den Bus zu isolieren. Stellen Sie sicher, dass die Spannungsversorgungen der Sensoren ordnungsgemäß entkoppelt sind. Für ein korrektes PSRR (Power Supply Rejection Ratio) können Sie einen separaten LDO in der Nähe jedes Sensors haben.

Wenn Sie der Meinung sind, dass Sie eine Isolierung benötigen, kann dieses Dokument Ihnen beim Einstieg helfen.

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Wenn Sie Ihr RPi vor Spannungsspitzen schützen möchten, gibt es möglicherweise eine einfachere Lösung: Verwenden Sie TVS-Dioden (Transient Voltage Suppression), möglicherweise in Kombination mit einem kleinen Vorwiderstand. Der Wert dieses Widerstands sollte aus zwei Gründen nicht zu hoch sein: Er bildet einen Teiler mit den Pull-ups und hebt so Ihren niedrigen Pegel an, und er verschlechtert auch die abfallenden Flanken Ihres Signals. 100 &Omega könnten ein guter Wert sein. Für die TVS-Dioden könnten Sie diese beispielsweise verwenden.

Weiterführende Literatur
Optoelektrische Trennung des I2C-Bus , NXP Application Note

Der Grund für die Isolierung ist, dass ich vermeiden möchte, dass Rauschen durch die Drähte und in das Hauptgerät (Himbeer-Pi) gelangt, um Schäden zu vermeiden. Mir wurde geraten, dass es keine direkte Kabelverbindung zwischen der Innen- und der Außenwelt geben sollte Sinn ergeben?
@petr - Es könnte. Hängt davon ab, wie feindselig die Außenwelt ist. Wie gesagt, I2C sind digitale Signale, und das erste, was mit ihnen auf der Empfängerseite passiert, ist das Puffern, dh das Bereinigen der Pegel zu Vdd bzw. Masse. Wenn es irgendwelche Geräusche geben würde, wäre es das Ende. Etwas mehr Sorgen würde ich mir um die Stromversorgung machen. Haben Ihre Sensoren separate Stromversorgungen?
Ja, ich beabsichtige eine separate Stromversorgung für den PI und die Sensoren. Die einzigen zwei Drähte, die von der Außenwelt in den PI gehen, wären die i2c-Schnittstelle. Ich mache mir Sorgen, dass einige Spitzen von den Sensoren in den PI gelangen und den i2c-Schaltkreis (oder mehr) braten. Deshalb möchte ich eine vollständige Trennung zwischen diesen beiden haben. Und ich möchte es so einfach wie möglich machen, da ich wirklich nicht so gut darin bin, komplexere Schaltungen zu beheben. Ich denke darüber nach, eine Komponente mit 8 Drähten zu haben, 4 auf jeder Seite (i2c + Strom), um die Trennung bereitzustellen.

Sie möchten den ADUM1250 , der nicht optisch ist, sondern ein Isolator.

Wenn Sie keine galvanische Trennung benötigen, reicht möglicherweise ein bidirektionaler Puffer wie der NXP P82B96 aus. (Dieser Teil wird oft mit Optos verwendet, funktioniert aber gut als Puffer für sich.)

Optokoppler können bei hohen Frequenzen eine Herausforderung darstellen, insbesondere wenn Sie beabsichtigen, mit 100 kHz oder höher zu arbeiten. CTR, Ausbreitungsverzögerungen und Stromverbrauch sind Schlüsselbereiche, die bei der optischen Isolierung des Busses berücksichtigt werden müssen.

Digitale Isolatoren von ADi und Silicon Labs sind robust und erfordern nicht viele externe Teile, können aber im Vergleich zu einfacheren Lösungen teuer sein (insbesondere wenn Sie keine galvanische Trennung benötigen).

Es gibt einige Teile, die speziell für die I2C-Isolation entwickelt wurden http://www.mouser.com/Semiconductors/Interface-ICs/Digital-Isolators/_/N-62fhb?Keyword=i2c

ZB ISO154x- Teile haben Strom und Masse auf beiden Seiten und bidirektional (SCL und SDA oder bidirektionales SDA und unidirektionales SCL), wie Sie möchten.

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