CN105576641A - 一种can-bus保护电路及其应用的运动控制系统 - Google Patents

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CN105576641A
CN105576641A CN201610118377.6A CN201610118377A CN105576641A CN 105576641 A CN105576641 A CN 105576641A CN 201610118377 A CN201610118377 A CN 201610118377A CN 105576641 A CN105576641 A CN 105576641A
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    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
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    • H02H3/08Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current

Abstract

本申请公开了一种CAN-BUS保护电路及其应用的运动控制系统,包括隔离电源电路、CAN收发器、高速光耦电路和CAN收发器保护电路,CAN收发器保护电路包括气体放电管、由半导体放电管组成的分流支路以及由自恢复保险丝组成的自恢复保险丝支路。通过在CAN控制器与CAN收发器之间采取隔离措施,保护CAN控制器端的电路在强干扰环境中能正常运行,同时,在保证通讯信号不衰减的情况下,在CAN收发器和CAN-BUS总线之间加入三级保护电路,第一级采用气体放电管保护,第二级采用自恢复保险丝保护,第三级采用半导体放电管保护,保护CAN收发器在恶劣环境中不被损坏,从而保证运动控制系统的稳定运行。

Description

一种CAN-BUS保护电路及其应用的运动控制系统
技术领域
本发明涉及运动控制系统技术领域,更具体的说,涉及一种CAN-BUS保护电路及其应用的运动控制系统。
背景技术
CAN(ControllerAreaNetwork,控制器局域网络)是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的,并最终成为国际标准(ISO11898),是国际上应用最广泛的现场总线之一。由于CAN-BUS(ControllerAreaNetworkBus)具有实时性强、传输距离较远,成本低等优点,因此,CAN-BUS总线技术被应用于运动控制系统中。运动控制系统包括一台运动控制器和多台伺服电机,运动控制器通过CAN-BUS总线与多台伺服电机连接,运动控制器将控制命令通过CAN-BUS总线发送至与控制命令对应的伺服电机,伺服电机根据接收到的控制命令执行相应的操作。
当多台伺服电机同时运动时,就会产生非常强的干扰信号,例如:电机刹车线圈切断时产生的反向电动势、伺服驱动器功率管脉冲干扰、设备供电浪涌电流等,导致CAN-BUS上出现地电势差、高共模电压、强电磁辐射等,若单个CAN-BUS节点的电路设计不当,就会导致CAN-BUS总线通讯不良,从而影响整个运动控制系统的稳定运行。
综上,如何提供一种CAN-BUS保护电路在保证通讯信号不衰减的情况下,保证运动控制系统的稳定运行是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种CAN-BUS保护电路及其应用的运动控制系统,以实现在保证通讯信号不衰减的情况下,保证运动控制系统的稳定运行。
一种CAN-BUS保护电路,包括:
用于产生隔离电压的隔离电源电路;
供电端与所述隔离电源电路的输出端连接,且串联连接在CAN控制器和CAN-BUS总线之间,用于实现所述CAN控制器和所述CAN-BUS总线数据交换时电平转换的CAN收发器,其中,所述CAN控制器为运动控制器包含的CAN控制器或伺服电机控制器包含的CAN控制器;
设置于所述CAN控制器和所述CAN收发器之间的高速光耦电路;
设置于所述CAN收发器和所述CAN-BUS总线之间的CAN收发器保护电路;
所述CAN收发器保护电路包括:
与所述CAN-BUS总线连接,用于在所述CAN-BUS总线受到的干扰信号满足预设条件时导通,将所述CAN-BUS总线的电平箝制在预设电压范围的气体放电管;
分别与所述CAN-BUS总线和所述气体放电管的公共端、所述CAN收发器连接,用于对流向所述CAN收发器所在的后端电路的瞬间电流进行分流,以将后端电压箝制在所述CAN收发器的预设工作电压区间的分流支路,其中,所述分流支路包括两个相同支路,每个所述支路包括串联连接的第一半导体放电管和第二半导体放电管,所述第一半导体放电管和所述第二半导体放电管的公共端连接接地端;
一端与所述气体放电管和所述分流支路的公共端连接,另一端与所述CAN收发器和所述分流支路的公共端连接,用于在流经所述CAN-BUS总线的电流超过预设电流阈值时,进入高阻值状态,断开所述CAN收发器和所述CAN-BUS总线的连接,并在所述干扰信号消除后,恢复低阻值状态,再次连接所述CAN收发器和所述CAN-BUS总线的自恢复保险丝支路,其中,所述自恢复保险丝支路包括两个相同的自恢复支路,每个所述自恢复支路串联一个自恢复保险丝。
优选的,所述自恢复支路还包括:限流电阻;
所述限流电阻的一端与所述自恢复保险丝连接,所述限流电阻的另一端与所述CAN收发器和所述分流支路的公共端连接。
优选的,所述CAN收发器包括:CAN收发器芯片及其外围电路。
优选的,所述隔离电源电路包括:
用于产生开关频率的隔离电源;
初级线圈与所述隔离电源连接的隔离变压器;
与所述隔离变压器的次级线圈连接的整流电路,其中,所述整流电路的输出端作为所述隔离电源电路的输出端用于输出所述隔离电压。
优选的,所述整流电路包括:第一整流二极管、第二整流二极管、第一电容器和第二电容器;
所述第一整流二极管的阳极、所述第二整流二极管的阳极均与所述次级线圈连接,所述第一整流二极管的阴极和所述第二整流二极管的阴极的公共端,通过并联连接的所述第一电容器和所述第二电容器连接接地端,所述第一整流二极管和所述第二电容器的公共端作为所述隔离电源电路的输出端用于输出所述隔离电压。
优选的,所述隔离电源电路还包括:第一滤波电容器和第二滤波电容器;
所述第一滤波电容器的正极板和所述第二滤波电容器的正极板均与所述初级线圈连接,所述第一滤波电容器的负极板和所述第二滤波电容器的负极板均连接接地端,其中所述第一滤波电容器的正极板和所述第二滤波电容器的正极板的公共端作为所述隔离电源电路的电源电压输入端。
优选的,所述高速光耦电路包括:第一高速光耦支路和第二高速光耦支路;
所述第一高速光耦支路包括:第一高速光耦、第一电阻、第三电容器、第二电阻和第一二极管;
所述第三电容器的正极板连接所述隔离电源电路的输出端,所述第三电容器的负极板连接接地端;
所述第一电阻的一端分别与所述第三电容器的正极板、所述第一高速光耦的供电端连接,所述第一电阻的另一端连接所述第一高速光耦和所述CAN收发器的公共端;
所述第二电阻和所述第一二极管并联连接,且所述第二电阻和所述第一二极管的正极的公共端连接所述隔离电源电路的电源电压输入端,所述第二电阻和所述第一二极管的阴极的公共端连接第一高速光耦的输入端;
所述第二高速光耦支路包括:第二高速光耦、第三电阻、第四电容器、第四电阻和第二二极管;
所述第三电阻和所述第四电容器并联连接,所述第三电阻和所述第四电容器的正极板的公共端分别连接所述电源电压输入端、所述第二高速光耦的供电端,所述第三电阻和所述第四电容器的负极板的公共端连接所述第二高速光耦和所述CAN控制器的公共端;
所述第四电阻的一端连接所述隔离电源电路的输出端,所述第四电阻的另一端连接所述第二高速光耦;
所述第二二极管的阳极连接所述第二高速光耦和所述CAN收发器的公共端,所述第二二极管的阴极连接所述第四电阻和所述第二高速光耦的公共端。
一种运动控制系统,包括:一台运动控制器、多台伺服电机、CAN-BUS总线以及上述所述CAN-BUS保护电路,其中,所述CAN-BUS保护电路的个数与所述运动控制器和所述伺服电机的总数量相同;
每个所述CAN-BUS保护电路中的高速光耦电路、与所述运动控制器包含的CAN控制器或所述伺服电机控制器包含的CAN控制器连接,所述CAN-BUS保护电路中的CAN收发器保护电路与所述CAN-BUS总线连接。
从上述的技术方案可以看出,本发明提供了一种CAN-BUS保护电路及其应用的运动控制系统,包括隔离电源电路、CAN收发器、高速光耦电路和CAN收发器保护电路,其中,CAN收发器保护电路包括气体放电管、由半导体放电管组成的分流支路以及由自恢复保险丝组成的自恢复保险丝支路。隔离电源电路和高速光耦电路实现对CAN控制器端的电路保护,与此同时,当CAN-BUS总线受到的干扰信号满足预设条件时,气体放电管导通,将CAN-BUS总线的电平箝制在预设电压范围,分流支路对流向后端电路的瞬间电流进行分流,进一步将后端电压箝制在CAN收发器的预设工作电压区间。当流经CAN-BUS总线的电流超过自恢复保险丝的预设电流阈值后,自恢复保险丝进入高阻值状态,断开CAN收发器和CAN-BUS总线的连接,从而保护CAN收发器不被损坏;当CAN-BUS总线受到的干扰信号消除后,自恢复保险丝恢复低阻值状态,CAN收发器和CAN-BUS总线再次建立连接。可以看出,本发明通过在CAN控制器与CAN收发器之间采取隔离措施,保护CAN控制器端的电路在强干扰环境中能正常运行,同时,在保证通讯信号不衰减的情况下,在CAN收发器和CAN-BUS总线之间加入三级保护电路,第一级采用气体放电管保护,第二级采用自恢复保险丝保护,第三级采用半导体放电管保护,保护CAN收发器在恶劣环境中不被损坏,从而实现了在保证通讯信号不衰减的情况下,保证运动控制系统的稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种CAN-BUS保护电路的电路图;
图2为本发明实施例公开的另一种CAN-BUS保护电路的电路图;
图3为本发明实施例公开的运动控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种CAN-BUS保护电路及其应用的运动控制系统,以实现在保证通讯信号不衰减的情况下,保证运动控制系统的稳定运行。
参见图1,本发明实施例提供的一种CAN-BUS保护电路的电路图,CAN-BUS保护电路包括:隔离电源电路11、CAN收发器12、高速光耦电路13和CAN收发器保护电路14;
其中:
隔离电源电路11用于产生隔离电压Vout。
CAN收发器12的供电端与隔离电源电路11的输出端连接,且串联连接在CAN控制器01和CAN-BUS总线02之间,CAN收发器12用于实现CAN控制器01和CAN-BUS总线02数据交换时的电平转换。
需要说明的是,CAN控制器01为运动控制器包含的CAN控制器或伺服电机包含的CAN控制器。
高速光耦电路13设置于CAN控制器01和CAN收发器12之间。
需要说明的是,本发明采用隔离电源电路11和高速光耦电路13的目的是实现对CAN控制器端的电路保护,保证CAN控制器端的电路在强干扰环境中能正常运行,进而降低CAN控制器01所在的运动控制器被干扰和损坏的概率,保证运动控制系统的稳定运行。
CAN控制器01收发数据的工作原理为:
CAN控制器01发送数据:运动控制器或伺服电机的CAN控制器01发送的数据通过高速光耦电路13隔离后传送到CAN收发器12,CAN收发器12再转发送到CAN-BUS总线02;
CAN控制器01接收数据:CAN收发器12接收CAN-BUS总线02上的数据,通过高速光耦电路13传送到CAN控制器01上,运动控制器或者伺服电机再进行数据解析,并进行相应命令操作。
CAN收发器保护电路14设置于CAN收发器12和CAN-BUS总线02之间,CAN收发器保护电路14包括:
气体放电管(GasDischargeTube,GDT)D6、分流支路和自恢复保险丝支路;
其中:
气体放电管D6与CAN-BUS总线02连接,用于在CAN-BUS总线02受到的干扰信号满足预设条件时导通,以将CAN-BUS总线02的电平箝制在预设电压范围。
干扰信号包括:静电放电、电脉冲干扰、雷击、浪涌电流、高压放电等。
预设条件指的是气体放电管D6的导通条件。
分流支路分别与CAN-BUS总线02和气体放电管D6的公共端、CAN收发器12连接,用于对流向CAN收发器12所在的后端电路的瞬间电流进行分流,以将后端电压箝制在CAN收发器12的预设工作电压区间。
其中,分流支路包括两个相同支路,每个所述支路包括串联连接的第一半导体放电管和第二半导体放电管,所述第一半导体放电管和所述第二半导体放电管的公共端连接接地端ISOGROUND,例如图1中,分流支路包括由半导体放电管D3和半导体放电管D4组成的第一支路,以及由半导体放电管D8和半导体放电管D8组成的第二支路,第一支路通过CANH与CAN收发器12连接,第二支路通过CANL与CAN收发器12连接。
自恢复保险丝支路的一端与气体放电管D6和所述分流支路的公共端连接,自恢复保险丝支路的另一端与CAN收发器12和所述分流支路的公共端连接,自恢复保险丝支路用于在流经CAN-BUS总线02的电流超过预设电流阈值时,进入高阻值状态,断开CAN收发器12和CAN-BUS总线02的连接,并在CAN-BUS总线02上的干扰信号消除后,恢复低阻值状态,再次连接CAN收发器12和CAN-BUS总线02。
其中,所述自恢复保险丝支路包括两个相同的自恢复支路,每个所述自恢复支路串联一个自恢复保险丝(PolymerPositiveTemperatureCoefficient,PPTC),例如,图1中示出的自恢复保险丝F1和自恢复保险丝F2,自恢复保险丝F1所在的自恢复支路通过CANH与CAN收发器12连接,自恢复保险丝F2所在的自恢复支路通过CANL与CAN收发器12连接。
CAN收发器保护电路14的工作原理为:
当CAN-BUS总线02受到的干扰信号满足预设条件时,气体放电管D6导通,将CAN-BUS总线02的电平箝制在预设电压范围,同时,半导体放电管D3、半导体放电管D4、半导体放电管D8和半导体放电管D9对流向后端电路的瞬间电流进行分流,进一步将后端电压箝制在CAN收发器12的预设工作电压区间。当流经CAN-BUS总线02的电流超过自恢复保险丝F1和自恢复保险丝F2的预设电流阈值时,自恢复保险丝F1和自恢复保险丝F2进入高阻值状态,CAN收发器12断开和CAN-BUS总线02的连接;当CAN-BUS总线02上的干扰信号消除后,自恢复保险丝F1和自恢复保险丝F2恢复低阻值状态,CAN收发器12和CAN-BUS总线02再次建立连接,并进行数据交互。
综上可以看出,本发明提供的CAN-BUS保护电路,隔离电源电路11和高速光耦电路13实现对CAN控制器端的电路保护,与此同时,当CAN-BUS总线02受到的干扰信号满足预设条件时,气体放电管D6导通,将CAN-BUS总线02的电平箝制在预设电压范围,分流支路对流向后端电路的瞬间电流进行分流,进一步将后端电压箝制在CAN收发器12的预设工作电压区间。当流经CAN-BUS总线02的电流超过自恢复保险丝(F1和F2)的预设电流阈值后,自恢复保险丝进入高阻值状态,断开CAN收发器12和CAN-BUS总线02的连接,从而保护CAN收发器12不被损坏;当CAN-BUS总线02受到的干扰信号消除后,自恢复保险丝恢复低阻值状态,CAN收发器12和CAN-BUS总线02再次建立连接。可以看出,本发明通过在CAN控制器01与CAN收发器12之间采取隔离措施,保护CAN控制器端的电路在强干扰环境中能正常运行,同时,在保证通讯信号不衰减的情况下,在CAN收发器12和CAN-BUS总线02之间加入三级保护电路,第一级采用气体放电管保护,第二级采用自恢复保险丝保护,第三级采用半导体放电管保护,保护CAN收发器12在恶劣环境中不被损坏,从而实现了在保证通讯信号不衰减的情况下,保证运动控制系统的稳定运行。
为避免因流过自恢复保险丝的电流过大,导致自恢复保险丝烧毁,参见图2,本发明另一实施例提供的一种CAN-BUS保护电路的电路图,在图1所示实施例的基础上,自恢复支路还包括:限流电阻;
所述限流电阻的一端与所述自恢复保险丝连接,所述限流电阻的另一端与CAN收发器12和所述分流支路的公共端连接。
具体参见图1,自恢复保险丝F1和限流电阻R7串联连接,形成第一条自恢复支路;自恢复保险丝F2和限流电阻R8串联连接,形成第二条自恢复支路。
需要说明的是,CAN收发器12包括:CAN收发器芯片U4及其外围电路,其中,外围电路包括电阻和电容,具体参见图1中示出的电阻R3、电阻R5、电阻R6和电容器C7,CAN收发器芯片U4通过串联连接的电阻R3和电容器C7连接接地端ISOGROUND,电阻R5的一端连接电阻R3和电容器C7的公共端,另一端连接CANH,电阻R6的一端连接电阻R3和电容器C7的公共端,另一端连接CANL。
上述实施例中,隔离电源电路11包括:隔离电源U1、隔离变压器T1和整流电路111;
其中:
隔离电源U1用于产生开关频率。
需要说明的是,隔离电源U1是一款单片振荡器/电源驱动器,特别设计用于隔离接口应用中的小外形尺寸隔离电源。隔离电源U1可驱动来自3.3V或者5V直流(DC)电源的薄型中间度范围抽头的变压器初级。根据变压器的匝数比、变压器的次级线圈可被卷绕以提供任意隔离电压。隔离电源U1包含一个振荡器和一个栅极驱动电路,栅极驱动电路提供补偿输出信号以驱动接地基准N通道电源开关。栅极驱动电路确保了两个开关管的导通顺序。
隔离变压器T1的初级线圈与隔离电源U1连接,隔离变压器T1的次级线圈与整流电路111连接,整流电路111的输出端作为隔离电源电路11的输出端用于输出隔离电压Vout。
隔离电源电路11的工作原理为:
隔离电源U1产生400kHZ开关频率驱动隔离变压器T1,生成的交流电流经过整流电路111整流后输出隔离电压Vout,从而为CAN收发器12和高速光耦电路13提供电源。
其中,整流电路111具体包括:第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第一电容器C1和第二电容器C2;
第一整流二极管D1的阳极、第二整流二极管D2的阳极均与隔离变压器T1的次级线圈连接,第一整流二极管D1的阴极和第二整流二极管D2的阴极的公共端,通过并联连接的第一电容器C1和第二电容器C2连接接地端ISOGROUND,第一整流二极管D1和第二电容器C2的公共端作为隔离电源电路11的输出端用于输出隔离电压Vout。
为进一步优化上述实施例,隔离电源电路11还包括:第一滤波电容器C4和第二滤波电容器C5;
第一滤波电容器C4的正极板和第二滤波电容器C5的正极板均与隔离变压器T1的初级线圈连接,第一滤波电容器C4的负极板和第二滤波电容器C5的负极板均连接接地端GND,其中,第一滤波电容器C4的正极板和第二滤波电容器C5的正极板的公共端作为隔离电源电路11的电源电压输入端Vin。
为进一步优化上述实施例,高速光耦电路13包括:第一高速光耦支路和第二高速光耦支路;
第一高速光耦支路包括:第一高速光耦U2、第一电阻R2、第三电容器C6、第二电阻R4和第一二极管D5;
第三电容器C6的正极板连接隔离电源电路11的输出端,第三电容器C6的负极板连接接地端ISOGROUND;
第一电阻R2的一端分别与第三电容器C6的正极板、第一高速光耦U2的供电端连接,第一电阻R2的另一端连接第一高速光耦U2和CAN收发器12的公共端;
第二电阻R4和第一二极管D5并联连接,且第二电阻R4和第一二极管D5的正极的公共端连接隔离电源电路11的电源电压输入端Vin,第二电阻R4和第一二极管D5的阴极的公共端连接第一高速光耦U2的输入端,其中,第一高速光耦U2的控制端与CAN控制器01连接;
第二高速光耦支路包括:第二高速光耦U3、第三电阻R9、第四电容器C8、第四电阻R10和第二二极管D7;
第三电阻R9和第四电容器C8并联连接,第三电阻R9和第四电容器C8的正极板的公共端分别连接电源电压输入端Vin、第二高速光耦U3的供电端,第三电阻R9和第四电容器C8的负极板的公共端连接第二高速光耦U3和CAN控制器01的公共端;
第四电阻R10的一端连接隔离电源电路11的输出端,第四电阻R10的另一端连接第二高速光耦U3;
第二二极管D7的阳极连接第二高速光耦U3和CAN收发器12的公共端,第二二极管D7的阴极连接第四电阻R10和第二高速光耦U3的公共端。
需要说明的是,上述实施例中的接地端ISOGROUND指的是等地端,并非真正的大地GND,因此还需将各接地端ISOGROUND与大地GND连接,具体参见图1,接地端ISOGROUND通过并联连接的电阻R1和电容器C3与大地GND连接。
其中,为简化PCB(PrintedCircuitBoard,印制电路板)版设计,可以将上述保护电路中的CAN收发器芯片U4替换为型号为TI-ISO1050CAN收发器芯片,该芯片包含光耦格力、半导体放电管保护电路等。
与上述实施例相对应,本发明还提供了一种运动控制系统。
运动控制系统包括:一台运动控制器、多台伺服电机、CAN-BUS总线02以及上述实施例中所述的CAN-BUS保护电路,其中,所述CAN-BUS保护电路的个数与所述运动控制器和所述伺服电机的总数量相同;
每个所述CAN-BUS保护电路中的高速光耦电路13、与所述运动控制器包含的CAN控制器或所述伺服电机控制器包含的CAN控制器连接,所述CAN-BUS保护电路中的CAN收发器保护电路14与CAN-BUS总线02连接。
具体参见图3,本发明实施例提供的一种运动控制系统的结构示意图,运动控制系统包括运动控制器21、伺服电机22(图3中仅示出一个)、CAN-BUS保护电路23和CAN-BUS总线02,运动控制器21包含的CAN控制器通过CAN-BUS保护电路23与CAN-BUS总线02连接,伺服电机22包含的CAN控制器通过CAN-BUS保护电路23与CAN-BUS总线02连接。
需要说明的是,运动控制系统中CAN-BUS保护电路的具体工作原理请参见上述实施例,此处不再赘述。
最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种CAN-BUS保护电路,其特征在于,包括:
用于产生隔离电压的隔离电源电路;
供电端与所述隔离电源电路的输出端连接,且串联连接在CAN控制器和CAN-BUS总线之间,用于实现所述CAN控制器和所述CAN-BUS总线数据交换时电平转换的CAN收发器,其中,所述CAN控制器为运动控制器包含的CAN控制器或伺服电机控制器包含的CAN控制器;
设置于所述CAN控制器和所述CAN收发器之间的高速光耦电路;
设置于所述CAN收发器和所述CAN-BUS总线之间的CAN收发器保护电路;
所述CAN收发器保护电路包括:
与所述CAN-BUS总线连接,用于在所述CAN-BUS总线受到的干扰信号满足预设条件时导通,将所述CAN-BUS总线的电平箝制在预设电压范围的气体放电管;
分别与所述CAN-BUS总线和所述气体放电管的公共端、所述CAN收发器连接,用于对流向所述CAN收发器所在的后端电路的瞬间电流进行分流,以将后端电压箝制在所述CAN收发器的预设工作电压区间的分流支路,其中,所述分流支路包括两个相同支路,每个所述支路包括串联连接的第一半导体放电管和第二半导体放电管,所述第一半导体放电管和所述第二半导体放电管的公共端连接接地端;
一端与所述气体放电管和所述分流支路的公共端连接,另一端与所述CAN收发器和所述分流支路的公共端连接,用于在流经所述CAN-BUS总线的电流超过预设电流阈值时,进入高阻值状态,断开所述CAN收发器和所述CAN-BUS总线的连接,并在所述干扰信号消除后,恢复低阻值状态,再次连接所述CAN收发器和所述CAN-BUS总线的自恢复保险丝支路,其中,所述自恢复保险丝支路包括两个相同的自恢复支路,每个所述自恢复支路串联一个自恢复保险丝。
2.根据权利要求1所述的CAN-BUS保护电路,其特征在于,所述自恢复支路还包括:限流电阻;
所述限流电阻的一端与所述自恢复保险丝连接,所述限流电阻的另一端与所述CAN收发器和所述分流支路的公共端连接。
3.根据权利要求1所述的CAN-BUS保护电路,其特征在于,所述CAN收发器包括:CAN收发器芯片及其外围电路。
4.根据权利要求1所述的CAN-BUS保护电路,其特征在于,所述隔离电源电路包括:
用于产生开关频率的隔离电源;
初级线圈与所述隔离电源连接的隔离变压器;
与所述隔离变压器的次级线圈连接的整流电路,其中,所述整流电路的输出端作为所述隔离电源电路的输出端用于输出所述隔离电压。
5.根据权利要求4所述的CAN-BUS保护电路,其特征在于,所述整流电路包括:第一整流二极管、第二整流二极管、第一电容器和第二电容器;
所述第一整流二极管的阳极、所述第二整流二极管的阳极均与所述次级线圈连接,所述第一整流二极管的阴极和所述第二整流二极管的阴极的公共端,通过并联连接的所述第一电容器和所述第二电容器连接接地端,所述第一整流二极管和所述第二电容器的公共端作为所述隔离电源电路的输出端用于输出所述隔离电压。
6.根据权利要求4所述的CAN-BUS保护电路,其特征在于,所述隔离电源电路还包括:第一滤波电容器和第二滤波电容器;
所述第一滤波电容器的正极板和所述第二滤波电容器的正极板均与所述初级线圈连接,所述第一滤波电容器的负极板和所述第二滤波电容器的负极板均连接接地端,其中所述第一滤波电容器的正极板和所述第二滤波电容器的正极板的公共端作为所述隔离电源电路的电源电压输入端。
7.根据权利要求1所述的CAN-BUS保护电路,其特征在于,所述高速光耦电路包括:第一高速光耦支路和第二高速光耦支路;
所述第一高速光耦支路包括:第一高速光耦、第一电阻、第三电容器、第二电阻和第一二极管;
所述第三电容器的正极板连接所述隔离电源电路的输出端,所述第三电容器的负极板连接接地端;
所述第一电阻的一端分别与所述第三电容器的正极板、所述第一高速光耦的供电端连接,所述第一电阻的另一端连接所述第一高速光耦和所述CAN收发器的公共端;
所述第二电阻和所述第一二极管并联连接,且所述第二电阻和所述第一二极管的正极的公共端连接所述隔离电源电路的电源电压输入端,所述第二电阻和所述第一二极管的阴极的公共端连接第一高速光耦的输入端;
所述第二高速光耦支路包括:第二高速光耦、第三电阻、第四电容器、第四电阻和第二二极管;
所述第三电阻和所述第四电容器并联连接,所述第三电阻和所述第四电容器的正极板的公共端分别连接所述电源电压输入端、所述第二高速光耦的供电端,所述第三电阻和所述第四电容器的负极板的公共端连接所述第二高速光耦和所述CAN控制器的公共端;
所述第四电阻的一端连接所述隔离电源电路的输出端,所述第四电阻的另一端连接所述第二高速光耦;
所述第二二极管的阳极连接所述第二高速光耦和所述CAN收发器的公共端,所述第二二极管的阴极连接所述第四电阻和所述第二高速光耦的公共端。
8.一种运动控制系统,其特征在于,包括:一台运动控制器、多台伺服电机、CAN-BUS总线以及权利要求1至7任意一项所述CAN-BUS保护电路,其中,所述CAN-BUS保护电路的个数与所述运动控制器和所述伺服电机的总数量相同;
每个所述CAN-BUS保护电路中的高速光耦电路、与所述运动控制器包含的CAN控制器或所述伺服电机控制器包含的CAN控制器连接,所述CAN-BUS保护电路中的CAN收发器保护电路与所述CAN-BUS总线连接。
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