如何选择RS-232隔离器

• 关键词：光电隔离,电压隔离,光隔,供电,速率,高速,信号隔离,串口隔离,收发地,232隔离,232信号
• 作者：孙汉华
• 摘要：如果您的计算机或者您的设备有RS-232口，要进行安全而可靠的RS-232通信，就要为您的应用选择正确的RS-232隔离器。是只隔离收发地还是隔离全信号？要1路还是多路？要普通光电隔离还是高电压隔离？是要外部供电还是无须供电？是高速还是低速？本文就通过介绍波仕电子的几种常用的RS-232隔离器的分类帮助读者正确选择产品。

如果您的计算机或者您的设备有RS-232口，要进行安全而可靠的RS-232通信，就要为您的应用选择正确的RS-232隔离器。是只隔离收发地还是隔离全信号？要1路还是多路？要普通光电隔离还是高电压隔离？是要外部供电还是无须供电？是高速还是低速？本文就通过介绍波仕电子的几种常用的RS-232隔离器的分类帮助读者正确选择产品。

1、高速与低速：数据的传输速率

    串行通信的传输受到通信双方配备性能及通信线路的特性所左右，收、发双方必须按照同样的速率进行串行通信，即收、发双方采用同样的数据传输率。数据传输率批量的是串行通信中每一秒所传送的数据位数，单位是bit/s，简写为bps。经常可以看到产品的规格书上都写着4800bps、9600bps、19200bit/s、38400bit/s������，所指的就是数据传输率。在异步串行通信中，每传送一个字符需要8位，如果采用数据传输率4800bit/s进行传送，则每秒可以传送600个字符。

    就仪器或工业场合来说，4800bit/s、9600bit/s是最常见的数据传输率，现在的个人计算机所提供的串行端口的数据传输率最高都可达到115200bit/s，若传输距离较近而设备也提供时，使用最高的数据传输率也可以。最高通信速率为19200bps的转换器我们归类为“低速”、最高通信速率为115200bps的转换器我们归类为“高速”。一般低速的隔离器无需供电，高速的隔离器需要5V供电，其中BS232HA可以达到最高500Kbps。

2、隔离电压：接口的耐高电压保护

RS-232通信距离可以达到最远15米，相互通信的双方会存在较大的地电位差以及各种各样的干扰信号，会影响通信。采用光电隔离可有效地提高系统的抗干扰能力。光电隔离技术是破坏"地"干扰途径的抗干扰方法，硬件上常用光电耦合器件实现电→光→电的隔离，他能有效地破坏干扰源的进入，可靠地实现信号的隔离，并易构成各种功能状态。

波仕电子的光电隔离转换器可以耐2500V电压，三向隔离的耐5000V电压，而空间隔离器可以耐30KV电压。

光电耦合器件是把发光器件(如发光二极管)和光敏器件(如光敏三极管)组装在一起，通过光线实现耦合构成电一光和光一电的转换器件。

  光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种噪声干扰，使通道上的信号噪声比大为提高，主要有以下几方面的原因： (1) 光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105～106Ω。据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的噪声电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极管发光，从而被抑制掉了。(2) 光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰噪声都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。

由于光电耦合器或者磁电耦合器均是一个集成电路，而集成电路内部空间小，所以隔离电压有限。我们常用的光电耦合器，采用的是标准DIP6或者DIP8封装，整个外形尺寸不到8�8mm，内部硅片的尺寸更加小，隔离电压最高只能到2500V。磁电耦合器也是一片集成电路，指标号称6000V隔离电压，但是实际隔离电压不见得比光电耦合器强多少。如果想增加隔离电压，就不能够使用光电耦合器或者磁电耦合器。隔离电压，也称为放电电压或者击穿电压，是指相互隔离的双方加上一个电压差，当这个电压差大到某个数值时，隔离的双方会产生放电或者击穿而不再隔离。 在均匀电场，气压为1个大气压、温度为20℃ 的条件下，空气击穿电压与极间距离关系图。距离越大，则隔离电压越大，基本上是成正比例关系，大约为30kV/cm。图中可查出，1cm的击穿电压为30kV，5cm的击穿电压为150kV。      

波仕电子的BS232K型RS-232空间隔离器是一种全新的RS-232隔离器，不用光电耦合器、也不用磁电耦合器，而是从空间上将两个RS-232口之间隔开1cm以上。 在这1cm空间中分为上下两层，传播是激光的偏振光，实际上在这个空间内什么物质也没有，除了空气。距离越大，则隔离电压越大，基本上是成正比例关系，大约为30kV/cm，所以BS232K可以实现RS-232串行口的30KV电压隔离、而且无需供电。

3、有源与无源：是否需要外接电源

波仕电子发明了无源的RS-232隔离器，直接从RS-232的信号线中提取供电电压，也称为RS-232窃电技术。波仕的窃电技术能够提供足够高的功率，不仅可以驱动RS-232光电隔离器，甚至RS-232到光纤的转换器。由于RS-232到光纤的无源转换器，包括普通石英玻璃光纤转换器OPT232和塑料光纤转换器OPF232，可以做到高速115.2Kbps，所以可以变相实现RS-232的无源高速光电隔离而且是可以隔离超高电压的。只有足够的窃电功率才能够保证RS-232的可靠通信。而外接电源一般是高速光隔转换器（BS232HA、BS232HC9）才需要，再就是一些特殊用途的情况，比如RS-232口的电压明显偏低的情况。型号为BS232V9的隔离器是比较特殊的：有源/无源通用。这是指BS232V9当RS-232的电压偏低时（低于5V）需要外接5V电源，如果有9V或者以上的标准RS-232电平这时是不需要接电源的。BS232T9型号的无源内置DC/DC的隔离器是一款非常好的产品，可以自发自收检测，可以成对使用，性能上可以媲美有源的隔离器。 无源的优点是使用方便，波仕的无源隔离器以及有源隔离器都能够对RS-232具有隔离保护性能。

4、RS-232的全信号与收发地隔离 

   RS-232的9条引线的信号内容如下所示：

一些设备与PC机连接的RS-232接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即"发送数据TXD"、"接收数据RXD"和"信号地GND"。RS-232传输线采用屏蔽双绞线。RS-232接口连接器一般使用型号为DB-9插头座,通常插头在DCE端,插座在DTE端.PC机的RS-232口为9芯针插座（针）。而波仕RS-232隔离器的RS-232一头为DB-9孔头，另外一头为DB-9针。 如果将RS-232光电隔离器的孔座一端直接插在PC机等数据终端设备（DTE）的RS-232插座（针座）上，则另外一端（针座）相当于一个新的光电隔离的RS-232口。如果将RS-232光电隔离器的针座一端直接插在MODEM等数据通信设备（DCE）的RS-232插座（孔座）上，则另外一端（孔座）相当于一个新的光电隔离的RS-232口。