CN103501263A - Can通讯保护电路 - Google Patents

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汪顺军
杨睿诚
张昊
梁松波
张超
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Shenzhen Inovance Technology Co Ltd
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Suzhou Inovance Technology Co Ltd
Shenzhen Inovance Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种CAN通讯保护电路，包括用于连接CAN总线的输入端子、用于连接CAN通讯芯片的输出端子以及两路信号处理单元，且每一路信号处理单元包括开关子单元、采样子单元、比较子单元，其中：所述开关子单元的两端分别连接输入端子和输出端子，所述采样子单元的输入端连接到输入端子、输出端连接比较子单元，所述比较子单元的输出端连接开关子单元的控制端。本发明根据CAN总线电压确定是否将CAN总线信号接入CAN通讯芯片，不仅结构简单，而且稳定可靠。

Description

CAN通讯保护电路
技术领域
本发明涉及CAN通讯领域，更具体地说，涉及一种CAN通讯保护电路。
背景技术
CAN是控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)的简称，是国际上应用最广泛的现场总线之一。在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。近年来，CAN总线所具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视，被广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。
国内传统的车辆CAN通讯系统的CAN总线保护主要依赖CAN通讯芯片自身。但CAN通讯芯片自身的耐压受到集成器件的制约，目前常用的CAN通信芯片的总线错误耐压为±40V。
在场地车以及工业叉车等低压电动车中，外部信号都是通过一个连接器与控制器内部实现连接，而控制器得电来源于系统的电池高压，这样控制器的连接信号中至少有一个信号为电池高压信号。由于实现整车通讯功能的CAN总线也包括在该连接器内，如果系统运行过程中由于某些因素导致电池高压信号与CAN总线信号短路，CAN通讯芯片必然会损坏（因这些低压电动车的系统电压为72V或者更高），这将大大降低控制器的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述CAN通讯系统的芯片存在损坏风险的问题，提供一种CAN通讯保护电路。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种CAN通讯保护电路，包括用于连接CAN总线的输入端子、用于连接CAN通讯芯片的输出端子以及两路信号处理单元，且每一路信号处理单元包括开关子单元、采样子单元、比较子单元，其中：所述开关子单元的两端分别连接输入端子和输出端子，所述采样子单元的输入端连接到输入端子、输出端连接比较子单元，所述比较子单元的输出端连接开关子单元的控制端。
在本发明所述的CAN通讯保护电路中，所述开关子单元为N沟道MOS管，且所述N沟道MOS管的源极和漏极分别连接到输入端子和输出端子。
在本发明所述的CAN通讯保护电路中，所述比较子单元包括比较器，且所述比较器的反相输入端连接采样子单元的输出端、同相输入端连接参考阈值电平、输出端连接N沟道MOS管的栅极。
在本发明所述的CAN通讯保护电路中，所述采样子单元包括串联连接在输入端子和参考地之间的第一电阻和第二电阻，且该采样子单元的输出端为第一电阻和第二电阻的连接点。
在本发明所述的CAN通讯保护电路中，所述参考阈值电平由串接在高电平与参考地之间的第三电阻和第四电阻提供，所述比较器的同相输入端连接到第三电阻和第四电阻的连接点。
在本发明所述的CAN通讯保护电路中，所述两路信号处理单元的开关子单元经由同一个共模电感连接到输入端子。
本发明的CAN通讯保护电路，根据CAN总线电压确定是否将CAN总线信号接入CAN通讯芯片，不仅结构简单，而且稳定可靠。并且本发明的电路可灵活设置CAN总线的错误电压值，可广泛适用于CAN总线错误电压高于CAN通讯器件本身耐压限制的场合，例如低压电动车、电动叉车、场地车等低成本驱动器。
附图说明
图1是本发明CAN通讯保护电路实施例的示意图。
图2是图1中信号处理单元的示意图。
图3是图1中CAN通讯保护电路的具体实现的电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、2所示，是本发明CAN通讯保护电路实施例的示意图。本实施例中的CAN通讯保护电路包括输入端子11、输出端子13以及两路分别接于输入端子11和输出端子13之间的信号处理单元12，其中输入端子11用于连接CAN总线，输出端子13用于连接CAN通讯芯片。每一信号处理单元12用于将一路CAN总线信号从CAN总线接入到CAN通讯芯片，且每一信号处理单元12包括开关子单元121、采样子单元123、比较子单元122，其中：开关子单元121的两端分别连接输入端子11和输出端子13，采样子单元123的输入端连接到输入端子11、输出端连接比较子单元122，比较子单元122的输出端连接开关子单元121的控制端。
上述CAN通讯保护电路通过在CAN总线和CAN通讯芯片之间增加一个开关子单元121，并通过采样CAN总线电压值来控制开关子单元121的通断，从而可在CAN总线短路时阻止其接入CAN通讯芯片，保证CAN通讯芯片的安全。并且两路信号处理单元12分别处理一路CAN总线信号，因此即使一路出错也不会对CAN通讯芯片造成损坏。
如图3所示，上述开关子单元121可采用N沟道MOS管Q12或Q13，且该N沟道MOS管Q12或Q13的源极和漏极分别连接到输入端子11和输出端子13。比较子单元122包括比较器U7-A或U7-B，且比较器U7-B或U7-A的反相输入端连接采样子单元123的输出端、同相输入端连接参考阈值电平、输出端连接N沟道MOS管Q12或Q13的栅极，从而控制N沟道MOS管Q12或Q13的通断。采样子单元123包括串联连接在输入端子11和参考地之间的第一电阻R48或R50和第二电阻R49或R51，且该采样子单元123的输出端为第一电阻和第二电阻的连接点。通过合理设置的阻值，可使CAN总线短路时上述电阻也不会损坏。
当系统正常工作过程中，第一电阻R48、R50和第二电阻R49、R51这4个电阻分压产生的电压值低于比较器U7-B、U7-A同相输入端设定的参考阈值，比较器U7-B、U7-A输出高电平。N沟道MOS管Q12、Q13都导通，CAN总线信号接入CAN通讯芯片，通讯正常。由于某种原因导致电池电压信号与CAN总线信号短路，此时由于第一电阻R48、R50和第二电阻R49、R51这4个电阻分压值高于CAN总线错误电压的参考阈值（即比较器U7-B、U7-A同相输入端的电压值），此时比较器U7-B、U7-A输出低电平，N沟道MOS管Q12、Q13关断，可靠阻断了CAN总线通讯回路。
在上述的CAN通讯保护电路中，比较器U7-B、U7-A的同相输入端的参考阈值电平可由串接在高电平VCC与参考地之间的第三电阻R58和第四电阻R59提供，且比较器U7-B、U7-A的同相输入端连接到第三电阻R58和第四电阻R59的连接点。通过设置第三电阻R58、第四电阻R59这两个电阻的阻值，可设置比较器U7-B、U7-A的翻转阈值，即设置CAN总线的错误电压阈值，以适应不同的应用场合。
此外，还可在两路信号处理单元12的开关子单元121与输入接口之间增加一个共模电感L3，即两个开关子单元121经由一个共模电感LC连接到输入端子11，从而滤除CAN总线上的共模干扰信号。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种CAN通讯保护电路，其特征在于：包括用于连接CAN总线的输入端子、用于连接CAN通讯芯片的输出端子以及两路信号处理单元，且每一路信号处理单元包括开关子单元、采样子单元、比较子单元，其中：所述开关子单元的两端分别连接输入端子和输出端子，所述采样子单元的输入端连接到输入端子、输出端连接比较子单元，所述比较子单元的输出端连接开关子单元的控制端。
2.根据权利要求1所述的CAN通讯保护电路，其特征在于：所述开关子单元为N沟道MOS管，且所述N沟道MOS管的源极和漏极分别连接到输入端子和输出端子。
3.根据权利要求2所述的CAN通讯保护电路，其特征在于：所述比较子单元包括比较器，且所述比较器的反相输入端连接采样子单元的输出端、同相输入端连接参考阈值电平、输出端连接N沟道MOS管的栅极。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的CAN通讯保护电路，其特征在于：所述采样子单元包括串联连接在输入端子和参考地之间的第一电阻和第二电阻，且该采样子单元的输出端为第一电阻和第二电阻的连接点。
5.根据权利要求3所述的CAN通讯保护电路，其特征在于：所述参考阈值电平由串接在高电平与参考地之间的第三电阻和第四电阻提供，所述比较器的同相输入端连接到第三电阻和第四电阻的连接点。
6.根据权利要求1所述的CAN通讯保护电路，其特征在于：所述两路信号处理单元的开关子单元经由同一个共模电感连接到输入端子。
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