CN105991195A - 一种应用于塑料光纤网络的光纤转can电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路，塑料光纤上的光信号传送到光接器信号输入端，经过光纤接收器转换成电信号，电信号经过CAN控制器转换成CAN信号，经过CAN控制器传送出去。CAN信号经过CAN控制器转换成电信号，送到光纤发送器上，光纤发送器将电信号转换成光信号，传送到塑料光纤。本发明采用专用的塑料光纤收发器完成光电信号的双向转换，实现光信号接收与发送，确保数据快速稳定传输。

Description

一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路

技术领域

本发明涉及光纤电路领域，具体是一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路。

背景技术

当前CAN网络主要采用双绞线，双绞线CAN在技术上容易实现、造价低廉、理论上节点数无限制、对环境电磁辐射有一定抑制能力。但随着电子元件的增加，CAN网络传输数据量大增。为了提高数据传输速率，必然增加CAN信号频率，这又会导致双绞线的衰减迅速增高，抗干扰能力下降；如果保持原有的数据传输速率，则会导致CAN网络延时增加，系统数据无法及时传输到关键节点，造成系统故障。

目前为了解决CAN网络中大容量、高速率、远距离数据传输问题，产生了光纤CAN通信网。光纤转CAN电路主要完成光电信号的双向转换，当前的光纤转CAN电路一般应用在玻璃光纤，应用于塑料光纤网络中时容易导致光损耗严重，数据不稳定。

发明内容 本发明的目的是提供一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路，以解决现有技术光纤转CAN电路应用于塑料光纤网络中时的数据不稳定的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路，其特征在于：包括光纤收发器P1、隔离芯片U1、CAN控制器U2，所述光纤收发器P1连接有光纤收发器驱动电路，光纤收发器P1供塑料光纤接入，且光纤收发器P1的信号端通过隔离芯片U1与CAN控制器U2的信号端连接，CAN控制器U2通过连接器P2与外部CAN总线连接，CAN控制器U2上还连接有抗浪涌滤波电路；塑料光纤上的光信号传送到光纤收发器P1，经过光纤收发器P1转换成电信号，电信号通过隔离芯片U1传送至CAN控制器U2，由CAN控制器U2转换成CAN信号，经过CAN控制器U2传送出去，外部CAN总线上的CAN信号经过CAN控制器U2转换成电信号，再通过隔离芯片U1送到光纤收发器P1上，光纤收发器P1将电信号转换成光信号后，传送到塑料光纤。

所述的一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路，其特征在于：所述光纤收发器P1的型号为AFBR1031/2031，塑料光纤接入光纤收发器P1的9、10引脚，光纤收发器P1的RXGND引脚、TXGND引脚分别接地，光纤收发器P1的RXD引脚通过电阻R1、TXD引脚通过电阻R2分别与隔离芯片U1连接，所述光纤收发器驱动电路包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5，以及电感L1及电感L2，电感L1一端与光纤收发器P1的RXVCC引脚连接，电感L2一端与光纤收发器P1的TXVCC引脚连接，电感L1和电感L2的另一端共接后连接+5V电源，电容C1、电容C2各自一端分别与光纤收发器P1的RXGND引脚连接，电容C1、电容C2各自另一端分别接入电感L1与光纤收发器P1的RXVCC引脚之间，电容C3一端与光纤收发器P1的RXGND引脚连接，电容C3另一端接入电感L1与+5V电源之间，电容C4、电容C5各自一端分别与光纤收发器P1的TXGND引脚连接，电容C4、电容C5各自另一端分别接入电感L2与光纤收发器P1的TXVCC引脚之间；

所述隔离芯片U1的型号为ADUM1201，光纤收发器P1的RXD引脚通过电阻R1、TXD引脚通过电阻R2分别对应与隔离芯片U1的VOA引脚、VIB引脚连接，隔离芯片U1的VDD1引脚连接+5V电源，隔离芯片U1的VDD1引脚还通过电容C6接地，隔离芯片U1的VDD2引脚连接CAN+5V电源，隔离芯片U1的VDD2还通过电容C7接地，隔离芯片U1的GND1引脚、GND2引脚分别接地，隔离芯片U1的VIA引脚、VOB引脚分别连接至CAN控制器U2；

所述CAN控制器U2的型号为TJA1050，隔离芯片U1的隔离芯片U1的VIA引脚、VOB引脚分别对应连接至CAN控制器U2的RXD引脚、TXD引脚，CAN控制器U2的RS引脚通过电阻R5接地，所述抗浪涌滤波电路包括共模滤波器L3、TVS管Q1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容C9、电容C10，所述连接器P2为三针连接器，抗浪涌滤波电路中，共模滤波器L3一端分别通过电阻R3与CAN控制器U2的CANH引脚、通过电阻R4与CAN控制器U2的CANL引脚连接，电阻R3与共模滤波器L3之间通过电容C9接地，电阻R4与共模滤波器L3之间通过电容C10接地，共模滤波器L3的另一端分别与连接器P2的两个针脚对应连接，且电阻R6接入共模滤波器L3的另一端之间，所述TVS管Q1的一端分别对应接入共模滤波器L3的另一端与连接器P2之间，TVS管Q1的另一端分别接地，所述连接器P2的第三个针脚接地。

本发明采用专用的塑料光纤收发器完成光电信号的双向转换，实现光信号接收与发送，确保数据快速稳定传输。

与原有技术相比，该发明的有益效果体现在：

1、本发明采用专用塑料光纤收发器，使得电路更加安全可靠，输出更加稳定，光电转换速度更快，最大可达到25M/S。

2、本发明采用高速光耦隔离芯片进行数字隔离，抗电磁干扰性好。

3、本发明电路简单，便于电路实现，完全可以做到快速、自动电平转换。

4、本发明在数据传输过程中损耗小，误码率低。

附图说明

图1为本发明电路原理图。

具体实施方式

参见图1所示，一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路，包括光纤收发器P1、隔离芯片U1、CAN控制器U2，光纤收发器P1连接有光纤收发器驱动电路，光纤收发器P1供塑料光纤接入，且光纤收发器P1的信号端通过隔离芯片U1与CAN控制器U2的信号端连接，CAN控制器U2通过连接器P2与外部CAN总线连接，CAN控制器U2上还连接有抗浪涌滤波电路；塑料光纤上的光信号传送到光纤收发器P1，经过光纤收发器P1转换成电信号，电信号通过隔离芯片U1传送至CAN控制器U2，由CAN控制器U2转换成CAN信号，经过CAN控制器U2传送出去，外部CAN总线上的CAN信号经过CAN控制器U2转换成电信号，再通过隔离芯片U1送到光纤收发器P1上，光纤收发器P1将电信号转换成光信号后，传送到塑料光纤。

光纤收发器P1的型号为AFBR1031/2031，塑料光纤接入光纤收发器P1的 9、10引脚，光纤收发器P1的RXGND引脚、TXGND引脚分别接地，光纤收发器P1的RXD引脚通过电阻R1、TXD引脚通过电阻R2分别与隔离芯片U1连接，光纤收发器驱动电路包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5，以及电感L1及电感L2，电感L1一端与光纤收发器P1的RXVCC引脚连接，电感L2一端与光纤收发器P1的TXVCC引脚连接，电感L1和电感L2的另一端共接后连接+5V电源，电容C1、电容C2各自一端分别与光纤收发器P1的RXGND引脚连接，电容C1、电容C2各自另一端分别接入电感L1与光纤收发器P1的RXVCC引脚之间，电容C3一端与光纤收发器P1的RXGND引脚连接，电容C3另一端接入电感L1与+5V电源之间，电容C4、电容C5各自一端分别与光纤收发器P1的TXGND引脚连接，电容C4、电容C5各自另一端分别接入电感L2与光纤收发器P1的TXVCC引脚之间；

隔离芯片U1的型号为ADUM1201，光纤收发器P1的RXD引脚通过电阻R1、TXD引脚通过电阻R2分别对应与隔离芯片U1的VOA引脚、VIB引脚连接，隔离芯片U1的VDD1引脚连接+5V电源，隔离芯片U1的VDD1引脚还通过电容C6接地，隔离芯片U1的VDD2引脚连接CAN+5V电源，隔离芯片U1的VDD2还通过电容C7接地，隔离芯片U1的GND1引脚、GND2引脚分别接地，隔离芯片U1的VIA引脚、VOB引脚分别连接至CAN控制器U2；

CAN控制器U2的型号为TJA1050，隔离芯片U1的隔离芯片U1的VIA引脚、VOB引脚分别对应连接至CAN控制器U2的RXD引脚、TXD引脚，CAN控制器U2的RS引脚通过电阻R5接地，抗浪涌滤波电路包括共模滤波器L3、TVS管Q1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容C9、电容C10，连接器P2为三针连接器，抗浪涌滤波电路中，共模滤波器L3一端分别通过电阻R3与CAN控制器U2的CANH引脚、通过电阻R4与CAN控制器U2的CANL引脚连接，电阻R3与共模滤波器L3之间通过电容C9接地，电阻R4与共模滤波器L3之间通过电容C10接地，共模滤波器L3的另一端分别与连接器P2的两个针脚对应连接，且电阻R6接入共模滤波器L3的另一端之间，TVS管Q1的一端分别对应接入共模滤波器L3的另一端与连接器P2之间，TVS管Q1的另一端分别接地，连接器P2的第三个针脚接地。

具体工作过程如下：

1、光接收过程

塑料光纤上的光信号传送到光接收器信号输入端，经塑料光纤收发器（P1）转换成电信号，其中电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5，电感L1及电感L2构成光纤收发器驱动电路。由光接收器信号输入端RXD直接输出CAN控制器可识别的TTL电平信号，通过RXD发送到CAN控制器（U2）上。CAN控制器接收引脚RXD并不能直接连接到光纤收发器的RXD上，而是经高速光耦数字隔离芯片（U1）进行连接，这样做的目的是为了实现CAN总线各节点的电气隔离，以实现更好的抗干扰性能。CAN控制器与外部CAN总线采用CAN专用TVS（Q1）、扼流圈（L3）作为浪涌、EFT和ESD防护器件，使得电路更加安全可靠，输出更加稳定。

2、光发送过程

外部CAN信号经CAN专用TVS（Q1）、扼流圈（L3）进行滤波、抗浪涌，传送到CAN控制器（U2）上，CAN控制器发送引脚TXD并不能直接连接到光纤收发器（P1）的TXD引脚上，而是经高速光耦数字隔离芯片（U1）进行连接，这样做的目的是为了实现CAN总线各节点的电气隔离，以实现更好的抗干扰性能。CAN控制器发出光纤收发器可识别的TTL电平，经TXD引脚传送到光纤收发器TXD上。经塑料光纤收发器（P1）转换成光信号，其中电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5，电感L1及电感L2构成光纤收发器驱动电路。光电发送器将数据传送到塑料光纤上。

Claims (2)

1.一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路，其特征在于：包括光纤收发器P1、隔离芯片U1、CAN控制器U2，所述光纤收发器P1连接有光纤收发器驱动电路，光纤收发器P1供塑料光纤接入，且光纤收发器P1的信号端通过隔离芯片U1与CAN控制器U2的信号端连接，CAN控制器U2通过连接器P2与外部CAN总线连接，CAN控制器U2上还连接有抗浪涌滤波电路；塑料光纤上的光信号传送到光纤收发器P1，经过光纤收发器P1转换成电信号，电信号通过隔离芯片U1传送至CAN控制器U2，由CAN控制器U2转换成CAN信号，经过CAN控制器U2传送出去，外部CAN总线上的CAN信号经过CAN控制器U2转换成电信号，再通过隔离芯片U1送到光纤收发器P1上，光纤收发器P1将电信号转换成光信号后，传送到塑料光纤。

2.根据权利要求1所述的一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路，其特征在于：所述光纤收发器P1的型号为AFBR1031/2031，塑料光纤接入光纤收发器P1的9、10引脚，光纤收发器P1的RXGND引脚、TXGND引脚分别接地，光纤收发器P1的RXD引脚通过电阻R1、TXD引脚通过电阻R2分别与隔离芯片U1连接，所述光纤收发器驱动电路包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5，以及电感L1及电感L2，电感L1一端与光纤收发器P1的RXVCC引脚连接，电感L2一端与光纤收发器P1的TXVCC引脚连接，电感L1和电感L2的另一端共接后连接+5V电源，电容C1、电容C2各自一端分别与光纤收发器P1的RXGND引脚连接，电容C1、电容C2各自另一端分别接入电感L1与光纤收发器P1的RXVCC引脚之间，电容C3一端与光纤收发器P1的RXGND引脚连接，电容C3另一端接入电感L1与+5V电源之间，电容C4、电容C5各自一端分别与光纤收发器P1的TXGND引脚连接，电容C4、电容C5各自另一端分别接入电感L2与光纤收发器P1的TXVCC引脚之间；

所述隔离芯片U1的型号为ADUM1201，光纤收发器P1的RXD引脚通过电阻R1、TXD引脚通过电阻R2分别对应与隔离芯片U1的VOA引脚、VIB引脚连接，隔离芯片U1的VDD1引脚连接+5V电源，隔离芯片U1的VDD1引脚还通过电容C6接地，隔离芯片U1的VDD2引脚连接CAN+5V电源，隔离芯片U1的VDD2还通过电容C7接地，隔离芯片U1的GND1引脚、GND2引脚分别接地，隔离芯片U1的VIA引脚、VOB引脚分别连接至CAN控制器U2；

所述CAN控制器U2的型号为TJA1050，隔离芯片U1的隔离芯片U1的VIA引脚、VOB引脚分别对应连接至CAN控制器U2的RXD引脚、TXD引脚，CAN控制器U2的RS引脚通过电阻R5接地，所述抗浪涌滤波电路包括共模滤波器L3、TVS管Q1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容C9、电容C10，所述连接器P2为三针连接器，抗浪涌滤波电路中，共模滤波器L3一端分别通过电阻R3与CAN控制器U2的CANH引脚、通过电阻R4与CAN控制器U2的CANL引脚连接，电阻R3与共模滤波器L3之间通过电容C9接地，电阻R4与共模滤波器L3之间通过电容C10接地，共模滤波器L3的另一端分别与连接器P2的两个针脚对应连接，且电阻R6接入共模滤波器L3的另一端之间，所述TVS管Q1的一端分别对应接入共模滤波器L3的另一端与连接器P2之间，TVS管Q1的另一端分别接地，所述连接器P2的第三个针脚接地。