Beschreibung
Dieses Modul ermöglicht galvanisch getrennte, bidirektionale I²C-Kommunikation zwischen zwei Geräten und stellt gleichzeitig eine geregelte, isolierte Versorgungsspannung für die Zielseite bereit. Die Bidirektionalität gilt für SDA und SCL und unterstützt dadurch Clock Stretching. Die Ausgangsspannung ist standardmäßig auf 5 V eingestellt und kann über einen Auswahl-Pin auf 3,3 V umgestellt werden. Diese Ausführung verfügt nicht über Steckverbinder. Das Modul ermöglicht galvanisch getrennte, also elektrisch getrennte, bidirektionale Kommunikation zwischen zwei I²C-Geräten und liefert dabei eine isolierte und geregelte 5-V- oder 3,3-V-Versorgung mit bis zu 200 mA. Die Isolation bewirkt, dass falsche Verbindungen oder ungeeignete Spannungen auf einer Seite nicht auf die andere Seite durchgreifen und dort angeschlossene Geräte beschädigen. Die Signaltrennung wird durch den TI ISO1640B realisiert, der bidirektionale Datenübertragung mit bis zu 1,7 MHz unterstützt. Die isolierte Leistungsübertragung wird durch den MPS MIE1W0505BGLVH umgesetzt. Die Ausgangsmasse GND2 ist dabei wirksam unabhängig von der Eingangsseite, was zur Vermeidung von Masseschleifen und Ausgleichsströmen beitragen kann, die zu unvorhersehbarem Systemverhalten oder zu Schäden führen können.
Das Modul ist für Anwendungen geeignet, in denen zwei I²C-Geräte elektrisch voneinander getrennt kommunizieren sollen und auf der getrennten Seite zusätzlich eine geregelte Versorgung benötigt wird. Typische Einsatzbereiche sind Mess- und Steuerungssysteme, Mikrocontroller-Projekte, Prototypenaufbauten, Laborumgebungen sowie Schaltungen mit unterschiedlichem Massepotenzial. I²C ist ein serieller Kommunikationsbus für Daten- und Taktsignale zwischen elektronischen Baugruppen. Galvanische Trennung bedeutet, dass Signale übertragen werden, ohne dass beide Stromkreise direkt elektrisch verbunden sind. Dadurch lassen sich Störungen, Masseschleifen und Schäden durch Potenzialunterschiede reduzieren.
Die Eingangsversorgung wird über VCCIN und GND1 zugeführt, die Ausgangsversorgung über VCCOUT und GND2 bereitgestellt. Beide Seiten sind galvanisch getrennt, GND1 ist also nicht mit GND2 verbunden. Der Wirkungsgrad des Reglers liegt unter 50 %, daher muss die Eingangsleistung mindestens doppelt so hoch sein wie die abgegebene Ausgangsleistung. Bei einem Eingangsspannungsbereich von 4,5 V bis 5,5 V liefert das Modul mit offenem VSEL-Pin standardmäßig 5 V Ausgangsspannung mit 180 mA Dauerstrom und 200 mA Spitzenstrom. Wird VSEL mit GND2 verbunden, wird 3,3 V Ausgangsspannung gewählt. Bei 3 V bis 3,6 V Eingangsspannung und mit GND2 verbundenem VSEL beträgt die Ausgangsspannung 3,3 V bei 75 mA Dauerstrom. SDA1 und SCL1 werden mit den I²C-Daten- und Taktsignalen eines Geräts verbunden, SDA2 und SCL2 mit denen des anderen Geräts. Beide Leitungen sind bidirektional ausgeführt und ermöglichen dadurch Clock Stretching. Es sind 10-kΩ-Pull-up-Widerstände von SDA1 und SCL1 nach VCC1 sowie von SDA2 und SCL2 nach VCC2 vorhanden. Für Kommunikation mit höherer Geschwindigkeit können bei Bedarf zusätzliche externe Pull-up-Widerstände parallel ergänzt werden, um stärkere Pull-ups zu erhalten. Der Enable-Eingang EN ist über einen 100-kΩ-Widerstand auf VCCIN gezogen und aktiviert die Leistungsübertragung zur VCCOUT-Seite standardmäßig. Wird dieser Pin auf Low gezogen, lässt sich das Modul deaktivieren und in einen Zustand mit geringer Leistungsaufnahme versetzen, wobei die Eingangsseite des ISO1640 weiterhin versorgt bleibt. Der Ausgangsspannungs-Auswahl-Pin VSEL ist standardmäßig offen und setzt die Ausgangsspannung dadurch auf 5 V. Für 3,3 V Ausgangsspannung muss VSEL mit GND2 verbunden werden. Dies ist über die Durchkontaktierungen der Platine oder durch Hinzufügen eines SMT-Jumpers an den vorgesehenen Pads möglich. VSEL darf nicht geändert werden, während der Regler versorgt ist.
Diese Ausführung ist die Version ohne Steckverbinder. Die Anschlüsse werden über Durchkontaktierungen mit 0,1 Zoll beziehungsweise 2,54 mm Raster hergestellt. Diese sind mit 0,1-Zoll-Stiftleisten und lötfreien Steckbrettern kompatibel. Das Modul besitzt eine kompakte Baugröße von 0,5 × 0,6 Zoll und breadboard-kompatible Durchkontaktierungen mit 0,1-Zoll-Raster. Es ist auch in einer Variante mit Steckverbindern erhältlich, die mit 4-poligen JST-SH-kompatiblen Kabeln verwendet werden kann und mit Qwiic- sowie STEMMA-QT-Systemen kompatibel ist. Die Platinen werden im eigenen Fertigungsstandort in Las Vegas hergestellt; deshalb ist auch eine Ausführung mit bereits installiertem Jumper für 3,3-V-Ausgang möglich. Die Isolationsbewertung des ISO1640-ICs liegt bei bis zu 3 kVRMS, die des MIE1W0505BGLVH bei bis zu 2,5 kVRMS. Die Platine ist jedoch auf kompakte Abmessungen ausgelegt, und der kleinste Abstand auf der Platine beträgt 2 mm. Dieser Abstand ist kleiner als die Abstände der IC-Gehäuse, die beim ISO1640 4 mm und beim MIE1W0505BGLVH 3,5 mm betragen. Der geringste Abstand auf der Platine liegt zwischen bestimmten Pad-Gruppen und beträgt 2 mm.
Merkmale im Überblick
- Galvanische Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite
- Bidirektionale SDA- und SCL-Leitungen für bidirektionale I²C-Kommunikation
- Unterstützung für Clock Stretching
- Signalisolation durch TI ISO1640B
- Bidirektionale Datenübertragung bis 1,7 MHz
- Isolierte Leistungsübertragung durch MPS MIE1W0505BGLVH
- Eingangsspannungsbereich von 3 V bis 5,5 V
- Wählbare geregelte Ausgangsspannung mit 5 V oder 3,3 V
- 5 V ist die Standardeinstellung bei offenem VSEL-Pin
- Bis zu 180 mA Ausgangsstrom dauerhaft und 200 mA kurzzeitig bei 5 V Eingang
- Bis zu 75 mA Ausgangsstrom dauerhaft bei 3 V Eingang
- Übertemperatur- und Kurzschlussschutz
- Kompakte Bauform mit 0,5 × 0,6 Zoll
- Durchkontaktierungen im 0,1-Zoll-Raster für Steckbrett- und Stiftleisten-Kompatibilität
- Version ohne Steckverbinder
- Verwandte Ausführung mit Steckverbindern für 4-polige JST-SH-kompatible Kabel verfügbar
- VCCIN/GND1 und VCCOUT/GND2 sind elektrisch getrennt
- EN-Pin zur Aktivierung und Deaktivierung der Leistungsübertragung
- VSEL-Pin zur Auswahl der Ausgangsspannung
- 10-kΩ-Pull-up-Widerstände auf beiden I²C-Seiten vorhanden
- Externe parallele Pull-up-Widerstände für höhere Kommunikationsgeschwindigkeit möglich
- I²C-Geräte mit SDA- und SCL-Schnittstelle
- Mikrocontroller- und Embedded-Systeme mit I²C
- Lötfreie Steckbretter
- 0,1-Zoll-Stiftleisten
- Verwandte Steckverbinder-Ausführung kompatibel mit 4-poligen JST-SH-kompatiblen Kabeln
- Verwandte Steckverbinder-Ausführung kompatibel mit Qwiic
- Verwandte Steckverbinder-Ausführung kompatibel mit STEMMA QT
- Produktkategorie: I²C-Isolator mit isolierter Spannungsversorgung
- Signalisolation: TI ISO1640B
- Leistungsübertragung: MPS MIE1W0505BGLVH
- Kommunikation: bidirektionales I²C
- Unterstützte Leitungen: SDA und SCL bidirektional
- Maximale Datenrate: bis 1,7 MHz
- Eingangsspannung allgemein: 3,0 V bis 5,5 V
- Eingangsspannung für 5-V-Ausgang: 4,5 V bis 5,5 V
- Eingangsspannung für 3,3-V-Ausgang: 3,0 V bis 3,6 V
- Ausgangsspannung: 5 V standardmäßig oder 3,3 V auswählbar
- Ausgangsspannung laut allgemeiner Spezifikation: 5 V
- Ausgangsstrom bei 4,5 V bis 5,5 V Eingang und 5 V Ausgang: 180 mA dauerhaft, 200 mA Spitze
- Ausgangsstrom bei 3,0 V bis 3,6 V Eingang und 3,3 V Ausgang: 75 mA dauerhaft
- Maximaler Ausgangsstrom allgemein: 200 mA
- Wirkungsgrad des Reglers: kleiner als 50 %
- Pull-up-Widerstände: 10 kΩ an SDA1, SCL1, SDA2 und SCL2
- Pull-up am EN-Pin: 100 kΩ auf VCCIN
- Isolation ISO1640: bis 3 kVRMS
- Isolation MIE1W0505BGLVH: bis 2,5 kVRMS
- Kleinster Leiterbahn-/Pad-Abstand auf der Platine: 2 mm
- Abstand ISO1640-Gehäuse: 4 mm
- Abstand MIE1W0505BGLVH-Gehäuse: 3,5 mm
- Rastermaß der Durchkontaktierungen: 0,1 Zoll beziehungsweise 2,54 mm
- Abmessungen: 0,5 × 0,6 × 0,11 Zoll
- Gewicht: 0,5 g
- Minimale Betriebsspannung: 3,0 V
- Maximale Betriebsspannung: 5,5 V
- Verpolschutz: nein
- Steckverbinder vorhanden: nein
- Isolierte Leistungsübertragung: ja
- Diese Ausführung hat keine Steckverbinder
- Die Platinen werden im Fertigungsstandort in Las Vegas hergestellt
- Eine werksseitige Bestückung für 3,3-V-Ausgang durch installierten Jumper ist als Anpassung möglich
- VSEL darf während anliegender Versorgungsspannung nicht umgeschaltet werden
- Die größeren Pads im Bereich der geringsten Abstände dienen nur der mechanischen Struktur der Steckverbinder und sind elektrisch nicht verbunden
- 1 x Pololu I²C Isolator with Isolated Power, ISO1640, MIE1W0505BGLVH, 5V/3.3V, 200mA, Version ohne Steckverbinder
- Abmessungen als PDF
- 3D-Modell als STEP-Datei
- Bohrdaten als DXF-Datei
- Datenblatt MIE1W0505BGLVH
- Datenblatt ISO1640
