CN100442672C - 用于集成调压器和收发机的接合线去耦滤波器的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于对来自收发机303的收发机总线330的RF噪音进行滤波的接合线去耦滤波器300，该收发机303与受到保护以不受RF噪音影响的装置302相连。所述滤波器包括：外部电容器315，用于接收受到保护以不受所述RF噪音影响的装置302的输出；第一接合线对305、307，每根线具有相应的第一和第二端，所述第一接合线对在相应的第一端与所述外部电容器315相连。第一接合线对305、307的第一接合线307与调压器302的一个输出端相连，所述第一接合线对的第二接合线305在相应的第二端与收发机总线330相连。第二接合线对310、312的每根线具有相应的第一和第二端，它们在相应的第一端接地，并且在相应的第二端上分别与调压器302和收发机总线330相连。

Description

用于集成调压器和收发机的接合线去耦滤波器的方法和设备

技术领域

本发明涉及电子控制器中功能的集成。更具体地，本发明涉及具有几乎与隔离效果相同的集成产品中噪音的过滤，集成产品由于在集成设备中实行的电磁抗扰(EMI)的不足而容易受到损害。

背景技术

该领域中存在的持续趋势是将更多存在于在诸如汽车的应用中使用的电子控制器(ECU)中的功能进行集成。一个实例是结合在一个集成电路中的调压器和控制器区域网(CAN)收发机。CAN包括一条总线，许多电子零件通过该总线相连。在汽车型设备中采用的产品的电磁抗扰性能是一个重要参数，因为对每一个产品的隔离很麻烦并且制造起来更昂贵。

例如，就用贯穿汽车的长导线与具有一条总线的线束相连的ECU来说，所述导线起到高频天线的作用，因而引入了噪音问题。因此，需要特别留意(例如，采用专用收发机和好的PCB设计)，以防止这高频噪音影响ECU的操作。

图1示出了一个试图降低ECU不同元件的噪音的现有技术实例。也就是，在图1中示出三个集成电路，调压器102、CAN收发机110和微控制器104。在实际应用中，会有远多于三个的集成电路，但是这里只给出了三个，以免使该图的意思难懂。

电容器C1 115必需对5伏特电源去耦。此外，该电容器对CAN总线上出现的RF干扰很有效，并且是通过调压器的输出端上的CAN收发机的输出级来连接的。与典型调压器中使用的电压反馈一样，RF电流会干扰它的输出，但是C1 115将这RF电流引向接地端，不干扰所述5伏特电源。

图2示出了另一个在集成且克服噪音问题上尝试的现有技术。在这个图中，调压器202和CAN收发机208结合在一个单片集成电路中。在这个示意图中还包括了接合线205和206，它们被示作典型地具有1mh的电感的电感器。与图1相似，典型的集成调压器和收发机会具有更多集成在这一个IC上的功能。

收发机208内部地连接在调压器的输出端上。在低RF频率(I_LF)方面，去耦与图1中的相同。但是，在高频率方面，去耦电容器C1 215不再有效，因为5v电源通路中存在着接合线电感L1 207和接地的L2210。在一定频率(I_HF)之上，调压器会受到RF电流的影响，由此干扰5V电源。

发明内容

本发明提供一种用于提供接合线去耦滤波器的设备和方法，该滤波器确保内部电源和内部接地端不受任何出现在CAN总线上的RF干扰的影响。该发明包括向调压器的输出端和收发机的输出端这二者加入额外的接合线，以及将他们连接在CAN总线的输入端和输出端上，以对RF干扰进行滤波，以便不影响调压器。否则，调压器的输出会变得不稳，并且它的范围会变化以致于不利地影响其中安装了调压器和CAN收发机的集成电路的操作。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于对由收发机的收发机总线接收的RF噪音进行滤波的接合线去耦滤波器，该收发机与受到保护以不受RF噪音影响的调压器相连，所述滤波器包括：外部电容器，接收受到保护以不受所述RF噪音影响的调压器的输出；第一接合线对，每根线具有相应的第一和第二端，所述第一接合线对的两根接合线在相应的第一端与所述外部电容器相连，并且第一接合线对的第一接合线在所述相应的第二端上与调压器的输出端和收发机的一个输入端相连；第一接合线对的第二接合线在所述相应的第二端上与收发机的一个输出端和收发机总线中的一个相连；第二接合线对，每根线具有相应的第一和第二端，所述第二接合线对的两根接合线在相应的第一端接地，并且第二接合线对中的第一接合线在所述相应的第二端上与收发机的一个输出端和收发机总线中的一个相连；第二接合线对的第二接合线在所述相应的第二端上与调压器的接地参考和收发机的一个输入端相连；其中，所述第一接合线对和所述第二接合线对都具有预定数量的电感，RF噪音流从第一接合线对的第一接合线移动到外部电容器，以及流到第二接合线对的第一接合线。

优选地，第一和第二接合线对的每一接合线的预定电感是大约1nH。

优选地，该收发机包括控制器区域网收发机，并且所述控制器区域网收发机和受到保护以不受RF噪音影响的调压器在单片集成电路中内部地相连。

优选地，该接合线去耦滤波器还包括至少与控制器区域网收发机和受到保护以不受RF噪音影响的调压器相连接的微控制器。

优选地，与收发机相连的接地端包括内部接地端。

根据本发明的另一个方面，提供了一种具有接合线去耦滤波器的电子控制器，所述电子控制器包括：(a)包括调压器的集成电路；控制器区域网收发机，其中所述控制器区域网收发机经由收发机总线接收和发送数据，所述调压器和所述控制器区域网收发机在所述集成电路中内部地相连；与所述调压器和所述控制器区域网收发机二者电相连的微控制器；以及(b)接合线去耦滤波器，包括：与所述调压器的一个输出端相连的外部电容器；与所述调压器的一个输出端和所述控制器区域网收发机的一个输入端相连的第一接合线对；在接地端和控制器区域网收发机的一个输出端之间连接的第二接合线对；其中所述第一接合线对和所述第二接合线对中的每一个都与所述收发机总线相连；其中所述第一接合线对和所述第二接合线对中的每一个都具有预定数量的电感。

优选地，第一和第二接合线对的每一接合线的预定电感是大约1nH。

优选地，调压器输出大约5伏特的直流。

优选地，控制器区域网收发机的一个输入端与收发机总线和第一接合线对这二者相连。

优选地，控制器区域网收发机的输出端与收发机总线和第二接合线对这二者相连。

根据本发明的另一个方面，提供了一种集成的接合线滤波器和调压器，所述接合线滤波器包括：在第一端上与受到保护以不受RF噪音影响的调压器的输出端相连的第一导线对；在第一端上与接地端相连的第二导线对，所述调压器也与接地端相连；以及具有预定电容值的电容器，跨接在所述第一和第二导线对之间，以便电容器的第一端连接在第一导线对之间的一个节点上，电容器的第二端连接在第二导线对之间的一个节点上；其中第一导线对和第二导线对都具有预定的电感值；以及其中第一导线对和第二导线对都在第二端上与RF生成装置相连。

优选地，RF生成装置包括一个与生成/接收RF噪音的收发机总线通信的控制器区域网。

优选地，接合线滤波器和调压器在单片集成电路中内部地相连。

优选地，控制器区域网收发机、调压器以及接合线滤波器都安装在一个集成电路上。

优选地，每一接合线的预定数量的电感是1nH，电容器的电容是100nF。

优选地，微控制器安装在该集成电路上，通过沿着收发机总线发射/接收的收发机来控制汽车的运行。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于提供接合线去耦滤波器的方法，包括如下步骤：(a)提供一个集成电路，其包括调压器、内部地与该调压器相连的控制器区域网收发机，其中所述控制器区域网收发机通过收发机总线来接收/发射数据；(b)安装与所述调压器和所述控制器区域网收发机这二者通信的微控制器；(c)将接合线去耦滤波器安装到：(i)调压器的一个输出端，(ii)控制器区域网收发机的一个输入端和输出端，以及(iii)收发机总线和接地端，使得在所述收发机总线上生成/接收的RF噪音被从所述调压器去耦。

优选地，该接合线去耦滤波器的安装包括：安装与所述调压器的一个输出端相连的外部电容器；安装与所述调压器的一个输出端和所述控制器区域网收发机的一个输入端相连的第一接合线对；以及安装在接地端和控制器区域网收发机的一个输出端之间相连的第二接合线对；其中所述第一接合线对和所述第二接合线对中的每一个与所述收发机总线相连；其中所述第一接合线对和所述第二接合线对中的每一个都具有预定数量的电感。

优选地，所述第一接合线对和所述第二接合线对中的每一接合线的预定电感是1nH，外部电容器具有大约100nF的电容。

优选地，微控制器包括一个用于汽车的通过该收发机沿着收发机总线通信的控制器。

附图说明

通过结合附图对以下详细说明，本发明的上述和其它特征以及优点将变得更加显而易见，其中：

图1示出了一种现有技术的电子控制器，其具有分离地安装的调压器、控制器以及CAN收发机。

图2示出了一种现有技术的电子控制器，其具有集成在单片集成电路上的调压器和CAN收发机。

图3示出了一种根据本发明的去耦滤波器，该滤波器采用与现有的接合线和外部电容器相连的额外的接合线。

图4示出了所述根据本发明的接合线去耦滤波器的细节部分。

具体实施方式

在下面的描述中，为了提供对本发明的透彻理解，出于说明而不是限制的目的，将阐述诸如特定体系结构、接口、技术等等之类的具体细节。然而，本发明可以在脱离这些具体细节的其它实施例中实行，这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。此外，为了清楚起见，省略了公知设备、电路和方法的详细说明，以免由于不必要的细节而使本发明的描述隐晦。不言而喻，典型地在集成电路上会有其它设备，并且产生噪音且被滤波以便保护其不受噪音影响的设备不限于调压器和CAN收发机。

CAN总线是差动总线，具有高侧CANH和低侧CANL开关。在传输期间，两个开关都必须尽可能对称地切换，以使公共信号最小化，从而使发射最小化。要注意，在抗扰测试和应用期间，发射机的发射与收发机所经受的RF信号相比要低很多。换句话说，主要RF噪音源是在CAN总线上拾取的噪音，而不是来自收发机自己的传输。

图3是出了根据本发明的第一方面而安装的调压器302和CAN收发机303。与调压器和CAN收发机通信的是微控制器304。

外部电容器315适合于从调压器302接收输出，以保护所述输出不受RF噪音的影响。该电容器在消除一定的预定高频率方面特别有用。

第一接合线对305、307的每根线具有相应的第一和第二端，二者在相应的第一端与所述外部电容器315相连，并且第一接合线对305、307的第一接合线307与调压器302的输出端和收发机303的输入端相连。第一接合线对的第二接合线305在相应的第二端上与收发机303的输入端308和收发机总线330中的一个相连.

第二接合线对310、312的每根线具有相应的第一和第二端，二者在相应的第一端接地，并且第二接合线对310、312中的第一接合线310在相应的第二端上与收发机303的输出端309以及收发机总线330中的一个相连。第二接合线对的第二接合线312与调压器302的接地参考和收发机303的一个输入端相连。

第一接合线对305，307和所述第二接合线对310、312都具有预定数量的电感，典型的是1nH左右，但是这个值可以依据需要而改变。

正如图3中可示出的，来自CAN总线330的RF干扰(由虚线I RF所示)能够通过接合线305向上流动，然后到达电容器315，而不影响CAN收发机的内部输入。噪音电流I RF也从CAN总线330向下流到接合线310一直到接地。

图3还示出了以与总线端接电阻器串联的形式出现的开关313、311，这些总线端接电阻器约大于500ohm。这些开关是静态开关，在操作期间被正常关闭。只有在总线至接地或电源短路的情况下，这些开关才会打开，以防止DC电流会耗尽汽车电池。

重申一下，在这个特定应用中，RP电流通路流过接合线305、电容器315和接合线310。接合线305、307、310、312和电容器315构成用于集成调压器302的去耦滤波器，该去耦滤波器保证内部5v电源和内部接地端不受在CAN总线上出现的RF干扰的影响。

图4示出了根据本发明的集成调压器和接合线滤波器400的一个方面。接合线滤波器401包括在第一端上适配以与受到保护而不受RF噪音影响的调压器402的一个输出端相连的第一导线对405、407。优选地，该调压器和接合线滤波器在单片集成电路中内部相连。

第二导线对410、412是在第一端上适配以便接地，该装置也接地，具有预定电容值的电容器415跨接在第一和第二导线对之间，以便电容器415的第一端连接在第一导线对405、407之间的一个节点上，并且电容器415的第二端连接在第二导线对410、412之间的一个节点上。第一导线对和第二导线对都是在第二端上适配以与RF生成装置330相连，该RF生成装置330也就是CAN总线330。

要注意的是，虽然其中第一导线对405、407和第二导线对410、412都具有预定的电感值(1nH)，但这个值是能够根据需要而改变的。

一种用于本发明的方法包括像所公开的那样将去耦滤波器优选地安装在一个集成电路上，例如用于汽车的单片集成电路。

申请人注意到，存在着各种各样的变型包含在该发明的精神和所附权利要求的范围之内。虽然上述实例中所示的、需要被保护以不受RF噪音影响的设备典型地是一个调压器，但本发明并不限于仅对从调压器接收/生成的噪音进行滤波的去耦滤波器，它还可以是另一种电子设备。就CAN收发机和CAN总线来说，相同的结论也是正确的，虽然这些是可以接收RF噪音的典型零件，但是它们不是唯一受上述噪音影响的设备，允许所述去耦滤波器与其它设备一起使用。所述调压器的值不要求是5伏特左右，所述接合线的电感也不必限于1nH，所述电容器值也不必为100nF，因为这些值可以根据需要而改变。

Claims (20)

1.一种用于对由收发机的收发机总线(330)接收的RF噪音进行滤波的接合线去耦滤波器，该收发机与受到保护以不受RF噪音影响的调压器(302)相连，所述滤波器包括：

外部电容器(315)，接收受到保护以不受所述RF噪音影响的调压器(302)的输出；

第一接合线对(305、307)，每根线具有相应的第一和第二端，所述第一接合线对的两根接合线在相应的第一端与所述外部电容器(315)相连，并且第一接合线对(305、307)的第一接合线(307)在所述相应的第二端上与调压器(302)的输出端和收发机的一个输入端相连；

第一接合线对(305、307)的第二接合线(305)在所述相应的第二端上与收发机的一个输出端(308)和收发机总线(330)中的一个相连；

第二接合线对(310、312)，每根线具有相应的第一和第二端，所述第二接合线对的两根接合线在相应的第一端接地，并且第二接合线对(310、312)中的第一接合线(310)在所述相应的第二端上与收发机的一个输出端(309)和收发机总线(330)中的一个相连；

第二接合线对的第二接合线(312)在所述相应的第二端上与调压器(302)的接地参考和收发机的一个输入端相连；

其中，所述第一接合线对和所述第二接合线对都具有预定数量的电感，RF噪音流从第一接合线对的第一接合线(305)移动到外部电容器(315)，并且还移动到第二接合线对的第一接合线(310)。

2.如权利要求1所述的接合线去耦滤波器，其中第一和第二接合线对的每一接合线的预定电感是大约1nH。

3.如权利要求1所述的接合线去耦滤波器，其中该收发机包括控制器区域网收发机，并且所述控制器区域网收发机和受到保护以不受RF噪音影响的调压器(302)在单片集成电路中内部地相连。

4.如权利要求3所述的接合线去耦滤波器，还包括至少与控制器区域网收发机和受到保护以不受RF噪音影响的调压器(302)相连接的微控制器(304)。

5.如权利要求3所述的接合线去耦滤波器，其中所述与收发机(303)相连的接地端包括内部接地端。

6.一种具有接合线去耦滤波器的电子控制器，所述电子控制器包括：

(a)包括调压器(302)的集成电路；

控制器区域网收发机，其中所述控制器区域网收发机经由收发机总线(330)接收和发送数据，所述调压器和所述控制器区域网收发机在所述集成电路中内部地相连；

与所述调压器和所述控制器区域网收发机二者电相连的微控制器(304)；以及

(b)接合线去耦滤波器，包括：

与所述调压器(302)的一个输出端相连的外部电容器(315)；

与所述调压器(302)的一个输出端和所述控制器区域网收发机的一个输入端相连的第一接合线对(305、307)；

在接地端和控制器区域网收发机的一个输出端之间连接的第二接合线对(310、312)；

其中所述第一接合线对和所述第二接合线对中的每一个都与所述收发机总线相连；

其中所述第一接合线对和所述第二接合线对中的每一个都具有预定数量的电感。

7.如权利要求6所述的电子控制器，其中第一和第二接合线对的每一接合线的预定电感是大约1nH。

8.如权利要求6所述的电子控制器，其中调压器(302)输出大约5伏特的直流。

9.如权利要求6所述的电子控制器，其中控制器区域网收发机的一个输入端(308)与收发机总线(330)和第一接合线对(305、307)这二者相连。

10.如权利要求6所述的电子控制器，其中控制器区域网收发机的输出端(309)与收发机总线(330)和第二接合线对(310、312)这二者相连。

11.一种集成的接合线滤波器(401)和调压器(402)，所述接合线滤波器(401)包括：

在第一端上与受到保护以不受RF噪音影响的调压器(402)的输出端相连的第一导线对(405、407)；

在第一端上与接地端(414)相连的第二导线对(410、412)，所述调压器(402)也与接地端(414)相连；以及

具有预定电容值的电容器(415)，跨接在所述第一和第二导线对之间，以便电容器(415)的第一端连接在第一导线对(405、407)之间的一个节点上，电容器(415)的第二端连接在第二导线对(410、412)之间的一个节点上；

其中第一导线对(405、407)和第二导线对(410、412)都具有预定的电感值；以及

其中第一导线对(405、407)和第二导线对(410、412)都在第二端上与RF生成装置相连。

12.如权利要求11所述的集成的接合线滤波器和调压器，其中RF生成装置包括一个与生成/接收RF噪音的收发机总线(330)通信的控制器区域网。

13.如权利要求12所述的集成的接接合线滤波器和调压器，其中接合线滤波器(401)和调压器(402)在单片集成电路中内部地相连。

14.如权利要求11所述的集成的接合线滤波器和调压器，其中控制器区域网收发机、调压器(402)以及接合线滤波器(401)都安装在一个集成电路上。

15.如权利要求11所述的集成的接合线滤波器和调压器，其中每一接合线的预定数量的电感是1nH，电容器的电容是100nF。

16.如权利要求14所述的集成的接合线滤波器和调压器，其中微控制器(304)安装在该集成电路上，通过沿着收发机总线发射/接收的收发机来控制汽车的运行。

17.一种用于提供接合线去耦滤波器的方法，包括如下步骤：

(a)提供一个集成电路，其包括调压器(302)、内部地与该调压器相连的控制器区域网收发机，其中所述控制器区域网收发机通过收发机总线(330)来接收/发射数据；

(b)安装与所述调压器(302)和所述控制器区域网收发机这二者通信的微控制器(304)；

(c)将接合线去耦滤波器安装到：

(i)调压器(302)的一个输出端，(ii)控制器区域网收发机的一个输入端和输出端，以及(iii)收发机总线(330)和接地端，使得在所述收发机总线(330)上生成/接收的RF噪音被从所述调压器(302)去耦。

18.如权利要求17所述的方法，其中该接合线去耦滤波器的安装包括：

安装与所述调压器(302)的一个输出端相连的外部电容器(315)；

安装与所述调压器的一个输出端和所述控制器区域网收发机的一个输入端相连的第一接合线对(305、307)；以及

安装在接地端和控制器区域网收发机的一个输出端之间相连的第二接合线对(310、312)；

其中所述第一接合线对和所述第二接合线对中的每一个与所述收发机总线相连；

其中所述第一接合线对和所述第二接合线对中的每一个都具有预定数量的电感。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述第一接合线对和所述第二接合线对中的每一接合线的预定电感是1nH，外部电容器具有大约100nF的电容。

20.如权利要求17所述的方法，其中微控制器(304)包括一个用于汽车的通过该收发机沿着收发机总线通信的控制器。

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