CN211018264U - 具有高抗干扰特性的can通信电路 - Google Patents
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Abstract
一种具有高抗干扰特性的CAN通信电路，包括：连接在所述共模电感L1的两个输出端以及CAN通信电路中隔离电源U1的输入端之间的第一二极管D3，还包括连接在所述CAN通信电路中电气隔离芯片U2的输出端的第二二极管D4。本实用新型能通过将第一、第二二极管设置为瞬态抑制二极管而将瞬态高能量冲击经由所述瞬态抑制二极管泄放至接地端，从而减少对CAN通信电路的干扰。本实用新型还能够通过在CAN通信电路的CAN接口设置陶瓷气体放电管以安全的泄放大电流干扰，避免瞬态抑制二极长时间工作，实现二级保护，能够对电路中的浪涌、脉冲干扰或者雷击等都起到很好地保护作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信电路领域，尤其涉及一种具有高抗干扰特性的CAN 通信电路。
背景技术
CAN总线(Controller Area Network是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制***被开发了出来。因为其具有高性能和可靠性，目前逐渐在其他行业中得到广泛的应用，诸如船舶、工业控制、监控***等。而广泛的应用就对CAN总线控制技术有了更高的要求，来应对各种复杂的环境条件。
但是，现有CAN总线的应用环境中时常会出现瞬态高能量冲击，导致总线信号干扰严重，影响通信质量。由于CAN总线中数据对汽车电子***具有重要意义，且汽车电子***对CAN总线中数据的实时性要求较高，因此，需要尽可能降低瞬态高能量冲击对CAN总线中数据的干扰，为总线电路提供保护。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种具有高抗干扰特性的CAN通信电路。本申请通过陶瓷气体放电管以及二极管的设置可迅速响应瞬态能量冲击，并将其能量安全的泄放至接地端，保证CAN通信电路不受干扰。
为实现上述目的，本实用新型提供的具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其包括：隔离电源，其输入端连接有共模电感，其输出端输出固定电平；所述共模电感的输入端连接所述CAN通信电路中电源输入端；电气隔离芯片，其连接在固定电平输入与固定电平输出之间，隔离干扰信号；第一二极管，其连接在所述共模电感的两个输出端之间，所述第一二极管的正极还同时连接至所述CAN通信电路中隔离电源的接地端，所述第一二极管的负极还同时连接至所述CAN通信电路中隔离电源的输入端；第二二极管，其连接在所述 CAN通信电路中电气隔离芯片的输出端之间，其中，第二二极管的正极接地，第二二极管的负极连接所述电气隔离芯片的输出端。
可选的，上述具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述第一二极管以及所述第二二极管均为瞬态抑制二极管。
可选的，上述具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述CAN 通信电路中隔离电源采用URF2045ZP-6WR3隔离电源芯片。
可选的，上述具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述CAN 通信电路中电气隔离芯片采用F0505S-1WR2。
可选的，上述具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述CAN 通信电路还包括有CAN接口，所述CAN接口包括3个输出端，其中第一输出端连接双向二极管的其中一个正极，以及陶瓷气体放电管的第一极；其中第二输出端连接双向二极管的其中另一个正极，以及陶瓷气体放电管的第二极；其中第三输出端接地并连接至陶瓷气体放电管的放电极。
可选的，上述具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述双向二极管为瞬态抑制二极管双向TVS管。
可选的，上述具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述CAN 通信电路中的瞬态能量冲击先触发各瞬态抑制二极管放电，然后由上述陶瓷气体放电管泄放至接地端。
可选的，上述具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述CAN 通信电路中对瞬态能量冲击的响应时间为0.1～0.2微秒。
本实用新型和现有方案相比具有如下技术效果:
1.本实用新型通过将第一、第二二极管设置为瞬态抑制二极管而将瞬态高能量冲击经由所述瞬态抑制二极管泄放至接地端，从而减少对CAN 通信电路的干扰。
2.进一步，本实用新型还能够通过在CAN通信电路的CAN接口设置陶瓷气体放电管以安全的泄放大电流干扰，避免瞬态抑制二极长时间工作，实现二级保护，能够对电路中的浪涌、脉冲干扰或者雷击等都起到很好地保护作用。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本实用新型的实施例一起，用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1为根据本实用新型的具有高抗干扰特性的CAN通信电路；
图2为电源接口保护电路的原理图；
图3为隔离电源的原理图；
图4为CAN保护电路的原理图；
图5为低通滤波器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
参考图1所示，本实用新型所提供的具有高抗干扰特性的CAN通信电路，包括电源接口保护电路、隔离电源、微控制器(MCU)、CAN信号隔离器、电气隔离芯片实现的CAN隔离电源、CAN收发器以及CAN保护电路。该电路中所有与外部相连的接口，包括电源和信号，都做了完整的电气隔离，在保护了电路安全运行的同时，隔离了外部的干扰，保证了传输数据的正确性。
具体而言，本实用新型中CAN通信电路需要对信号和电源均做隔离，其隔离可通过如下的电路结果实现：
首先参考图2所示，本实用新型中，首先将输入电源POWER通过保险丝 F1和防反二极管D1后，接入一个由安规电容C1、共模电感L1、安规电容C2 组成的共模滤波电路，经过瞬态抑制二极管D3的保护后接到隔离电源U1，隔离电源U1可选择为URF2045ZP-6WR3，隔离电源URF2045ZP-6WR3的输出端经过由功率电感L2、电容C4构成的低通滤波器后得到纯净的+5V电源，以供电路中各个器件实用。
参考图3所示，CAN通信电路中，CAN供电电源采用电气隔离芯片 F0505S-1WR2(U2)进行电气隔离；信号采用图5所示的ADI公司的磁隔离芯片 ADUM3201来进行隔离。考虑到CAN通信需要快速、及时的响应，因而应用磁隔离芯片，利用其隔离特性，能够在进行信号隔离的同时达到较高的通信频率。
参考图5所示，磁隔离后的信号由CAN收发器TCAN1042-Q1转换为CAN 通信信号，依次经过电容C15、C16、匹配电阻R2、共模电感L3，以及图4 所示的瞬态抑制二极管双向TVS管D5和陶瓷气体放电管GDT1后连接到CAN 总线接线插座。
该电路结构中，由图5所示的共模滤波器L3、电容C15、C16构成的低通滤波器用于抑制CAN总线上的共模干扰和高频干扰信号。考虑到CAN总线的通信速率，为保证通信数据不受干扰，具体可设置共模电感L3选取村田的 DLW43SH110XK2，其感值为11uH，电容C15、C16取值范围从10pF～1000pF。由于导线也具有等效电感和电容，所以接入CAN总线的模块数量越多、导线越长，电容值应当相应的减小，以便***取得最佳的性能。一般，可取电容值为30pF可以满足绝大部分CAN总线的传输要求。
图4中，瞬态抑制二极管D5，陶瓷气体放电管GDT1具体通过如下方式实现对CAN接口的电气保护。考虑到瞬态抑制二极管响应速度快，但是不能长时间工作；陶瓷气体放电管响应速度慢，但是可以释放电流能力强的特性，本实用新型中将两者进行并联，同时用于对CAN接口的保护。如此，当接口电路中产生小能量的干扰时，能够迅速由瞬态抑制二极管完成放电保护。而当产生的干扰能量较大时，能够先由瞬态抑制二极管迅速放电进行响应，此时，陶瓷气体放电管同步的生成电弧，这个过程大约需要0.1～0.2微秒，即本发明电路的整体响应时间能够相对于现有技术限缩至0.1～0.2微秒。然后，该电路中将大能量冲击通过陶瓷气体放电管的放电极来进行泄放。
由此，本实用新型能够结合瞬态抑制二极管和陶瓷气体放电管两者的优势，将其组成为二级保护电路，有效的实现对浪涌、脉冲干扰或者雷击等干扰信号的防护。本发明尤其能够对瞬态高能量冲击提供更短的响应时间以及更具安全容量的保护。
与此同时，本实用新型在导线上出现瞬态高能量冲击时，还能够通过瞬态抑制二极管D3、D4快速地将能量进行释放，从而能保护器件不受损坏和保障电路的正常运行。
进一步，由电容C1、共模电感L1、电容C2组成的共模滤波电路，同时具有共模抑制特性和π型低通滤波器特性，因而，能够很好地抑制共模干扰和电源中的高频分量，并且能够吸收电路自身的传导发射干扰信号，而不会影响***中的其他模块。由共模滤波和瞬态抑制二极管组成的多级保护，能够进一步有效地抑制输入电源信号中的浪涌、脉冲干扰，以及传导发射。
本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述CAN通信电路中包括：
隔离电源(U1)，其输入端连接有共模电感(L1)，其输出端输出固定电平；
所述共模电感(L1)的输入端连接所述CAN通信电路中电源输入端；
电气隔离芯片(U2)，其连接在固定电平输入与固定电平输出之间，隔离干扰信号；
第一二极管(D3)，其连接在所述共模电感(L1)的两个输出端之间，所述第一二极管(D3)的正极还同时连接至所述CAN通信电路中隔离电源(U1)的接地端，所述第一二极管(D3)的负极还同时连接至所述CAN通信电路中隔离电源(U1)的输入端；
第二二极管(D4)，其连接在所述CAN通信电路中电气隔离芯片(U2)的输出端之间，其中，第二二极管(D4)的正极接地，第二二极管(D4)的负极连接所述电气隔离芯片(U2)的输出端。
2.如权利要求1所述的具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述第一二极管(D3)以及所述第二二极管(D4)均为瞬态抑制二极管。
3.如权利要求1所述的具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述CAN通信电路中隔离电源(U1)采用URF2045ZP-6WR3隔离电源芯片。
4.如权利要求1所述的具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述CAN通信电路中电气隔离芯片(U2)采用F0505S-1WR2。
5.如权利要求1所述的具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述CAN通信电路还包括有CAN接口，所述CAN接口包括3个输出端，其中第一输出端连接双向二极管(D5)的其中一个正极，以及陶瓷气体放电管(GDT1)的第一极；其中第二输出端连接双向二极管(D5)的其中另一个正极，以及陶瓷气体放电管(GDT1)的第二极；其中第三输出端接地并连接至陶瓷气体放电管(GDT1)的放电极。
6.如权利要求5所述的具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述双向二极管(D5)为瞬态抑制二极管双向TVS管。
7.如权利要求5所述的具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述CAN通信电路中的瞬态能量冲击先触发各瞬态抑制二极管放电，然后由所述陶瓷气体放电管(GDT1)泄放至接地端。
8.如权利要求7所述的具有高抗干扰特性的CAN通信电路，其特征在于，所述CAN通信电路中对瞬态能量冲击的响应时间为0.1～0.2微秒。
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