USB-UART преобразователь с гальванической изоляцией

Проект создан для безопасной отладки силовых преобразователей и иных устройств, работающих с высоким напряжением, через интерфейс UART с помощью функции printf. Для изоляции выбран цифровой изолятор от компании Texas Instruments - ISO7721DR с напряжением изоляции до 1500В. Основной для конвертера служит популярная микросхема CP2102 от компании Silabs.

Преобразователь может работать с микроконтроллерами, и иными устройствами, с логическим уровнем 3.3В (например, STM32 и прочие) и 5В (например, ATmega), что делает его универсальным. Выравнивание уровней осуществляется с помощью подачи напряжения с основной платы на преобразователь (вывод VREF).

Технические характеристики

• Тип преобразователя: USB -> UART
• Преобразователь: CP2102
• Гальваническая изоляция: Да
• Напряжение изоляции: 1500 В
• Логические уровни: 2.5, 3.3 и 5В
• Температурный диапазон: -40...+85°С

Структура проекта

• Hardware
  • AltiumProject - исходный проект в AD19
  • Documents - принципиальная схема в формате PDF и спецификация (BOM)
  • Manufacture - набор файлов для производства печатной платы (Gerber и NC Drill)
  • Mechanical - 3D модель устройства

Сборочный чертеж

Список компонентов

• Возможные замены компонентов:
  • C1, C2, C4 - любой керамический конденсатор в корпусе 0603 на 1 мкФ с рабочим напряжением 6.3В (или выше) и диэлектриком X7R
  • С3 - любой керамический конденсатор в корпусе 0603 на 1...10 мкФ с рабочим напряжение 6.3В (или выше) и диэлектриком X7R
  • D1 - возможна замена на любой цифровой изоляцией с цоколевкой выводов pin-to-pin, например, от Silabs
  • D2 - возможна замена на CP2102-GRM или аналогичный в корпусе QFN-28 размером 5х5 мм
  • VD1...VD4 - любой светодиод в корпусе 0603, цвет можно использовать любой

Панелизация

Если вы собираетесь изготовить несколько преобразователей, то настоятельно рекомендую воспользоваться готовой панелью из 10 устройств (5х2 платы), что позволит упростить и ускорить монтаж. В папке Hardware -> Manufacture располагается исходный проект панели в Altium Designer, а так же уже сформированные Gerber-файлы.

Лицензирование

Все исходные материалы для проекта распространяются по лицензии MIT. Вы можете использовать проект в любом виде, в том числе и для коммерческой деятельности, но стоит помнить, что автор проекта не дает никаких гарантий на работоспособность устройства или частей проекта, а так же не несет никакой ответственности по искам или за нанесенный ущерб.