接口電路使用達拉斯半導體1-Wire串行總線在主機（MCU）和傳感元件之間提供隔離電源和雙向通信。

醫療和工業應用通常需要 2500VAC 或更高的電氣隔離，以確保患者和設備操作員的安全。隔離柵不僅向傳感元件傳輸電源，還向該元件傳輸數據或從該元件傳輸數據。每個跨越屏障的數據信號都需要隔離，因此在這些應用中，通常通過選擇串行總線而不是并行總線來節省成本。串行總線包括 SPI、I2C和達拉斯1-Wire總線。

達拉斯半導體1-Wire僅需一條數據線（加地）即可實現雙向通信。由于光隔離器是單向器件，典型的1-Wire應用需要兩個光電器件，數據流的每個方向一個。（SPI和我2C 應用程序至少需要三個光學器件。1-Wire總線還可以在其“寄生電源模式”下傳輸電力。隔離式轉換器為傳感元件供電。因此，大多數1-Wire設計需要兩個光電器件作為數據接口，一個光電器件用于隔離電源的反饋，一個變壓器用于隔離電源。

圖1所示電路采用隔離式變壓器驅動器（U1）和單個光耦合器實現，最大限度地減少了隔離所需的元件數量，同時保持了雙線尾纖設計（數據加接地至1-Wire檢測元件）。U1提供隔離和偽穩壓電源，同時使主機能夠通過隔離接口將數據傳輸到1-Wire器件。在接收數據路徑中定位單路光電允許主機接收來自1-Wire器件的隔離數據。

圖1.該接口電路采用達拉斯半導體1-Wire串行總線，在主器件（MCU）和傳感元件之間提供隔離電源和雙向通信。

請注意以下雜項觀察結果：

U1 和變壓器 T1 在 V 下產生約 4.0V 的電壓伊索爾節點（原理圖的右上角）。

D1和D2為次級變壓器實現半橋整流器。

FS 和 V 之間的連接抄送在 U1 上，使該設備以標稱 860kHz 切換。

電容C2濾除輸出，并在正循環之間保持輸出電平。

R1 用于對電容器 C2 放電。

DQ節點上的電壓電平滿足DS18B20數據資料中規定的直流要求。但是，該電路的功能未通過DS18B20或任何其他1-Wire器件進行測試。

主微控制器（MCU）通過調節U1的SD引腳的開啟和關閉，將數據傳輸到1-Wire器件。當數據傳輸時，U1通常導通并為1-Wire器件供電，因此1-Wire器件的邏輯電平為高電平。此時VISOL節點約為4.0V。

為了啟動通信，MCU 通過強制 SD 為高電平、關閉 U1 來置位復位脈沖。U1關斷時，VISOL處的電壓降至1-Wire器件的邏輯低電平。您應該選擇 R1、R2、R3 和 C2，以使 VISOL 在不到約 5μs 的時間內降至邏輯低閾值 （0.8V） 以下。 （請注意，使用 R1 = R2 = 1.00k、R3 = 2.00k 和 C2 = 4.7nF 為測試提供了一個起點，但最終值取決于所選的光電。當U1處于活動狀態時，這四個值不得使VISOL降至1-Wire器件的2.4V邏輯高門限以下。

為了使MCU從1-Wire器件接收數據，光電（U3）由VISOL電平或1-Wire器件（DQ）的數據引腳調制。當 U1 亮起時，U3 中的 LED 亮起，從而強制 Rx 變低。當1-Wire器件將DQ拉低時，LED熄滅，Rx變為高電平。當 U1 關閉時，Rx 也會變高，從而導致 VISOL 掉落并關閉 LED。（MCU的Tx和Rx邏輯與1-Wire器件的Tx和Rx邏輯相反。

因此，單個光電器件、變壓器和達拉斯半導體1-Wire串行鏈路在MCU和精密1-Wire溫度計之間形成隔離的傳感器接口。通過將布線和元件成本降至最低，該電路支持大批量醫療和工業應用。

審核編輯：郭婷