CN112737699A - 用于lin总线系统的电流分离装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于LIN总线系统的双向连接导线的电流分离装置，所述电流分离装置具有两个反并联设置的光电耦合器(4、5)，每个所述光电耦合器具有发光元件(40、50)和光接收元件(41、51)，其中，所述电流分离装置(1)能通过第一信号接线端(LIN_IN)连接到LIN总线上并通过第二信号接线端(LIN_OUT)连接到微控制器上，各信号接线端(LIN_IN、LIN_OUT)分别与一个所述光电耦合器(4、5)的所述发光元件(40、50)连接，并且有二极管(42、52)与所述发光元件(40、50)反并联地连接，从而通过在一个所述信号接线端(LIN_IN、LIN_OUT)上施加低电平信号，另一个信号接线端上的信号电平同样是低的，且不会出现信号反馈。

Description

用于LIN总线系统的电流分离装置
技术领域
本公开涉及一种电流分离装置。
背景技术
在机动车辆中，LIN(局域互连网络)总线与其他组件一起用于通信。这种总线系统出现在下层的控制层面、测量值检测层面和调节层面中。所述总线系统用于在传感器、致动器、控制器(例如SPS＝可编程控制器)、计算机和过程控制系统之间传输信号。
在48V的应用中，LIN总线的电流分离是必要的，这种电流分离针对过压、地偏移和反向电流提供有效的保护并且同时实现改善有EMV干扰的应用环境中的信号质量。
在传统上，通过LIN收发器和数字隔离器实现电流分离。其中，所述数字隔离器设置在LIN收发器和微控制器之间。这种解决方案的缺点在于使用了两个微控制器的输入端和未使用微控制器集成的LIN收发器。
发明内容
本公开的目的因此是，提供一种用于LIN总线系统的电流分离装置，所述电流分离装置空间需求较小并且较为经济。
所述目的通过本公开实施例提供的电流分离装置来实现。
据此，提出一种用于LIN总线系统的双向连接导线的电流分离装置，所述电流分离装置具有两个反并联设置的光电耦合器，每一所述光电耦合器具有发光元件和光接收元件，其中，所述电流分离装置能通过第一信号接线端连接到LIN总线上并通过第二信号接线端连接到微控制器上，各信号接线端分别与一个所述光电耦合器的所述发光元件连接，并且有二极管与所述发光元件反并联地连接，从而通过在一个所述信号接线端上施加电平低信号，另一个信号接线端上的信号电平同样也是低的，且不会发生信号的反馈。这样，当沿相反的方向发送信号时，可以通过二极管耦合绕过一个光电耦合器。因此，不需要处理器来创建包括光电耦合器的电路。因此所述分离装置是特别简单和经济的。
优选地，用于将信号提升到期望电压水平的放大电路与每一所述光电耦合器的光接收元件连接。所述放大电路优选是没有集成在光电耦合器中的外部放大电路。这个实施方式在汽车领域是特别有利的。
在一个优选的实施例中，所述放大电路包括由P-FET和N-FET组成的功率放大器。
此外有利地设有上拉电阻，所述上拉电阻被选择成，使得在信号接线端上不存在信号时，将输出端置于供电电压。
有利的是，所述电流分离装置通过集成在所述微控制器中的LIN收发机实现。
此外，还提出一种具有前面所述的电流分离装置的LIN总线系统。
附图说明
图1是本公开实施例提供的一种电流分离装置集成在LIN总线和微控制器之间的LIN总线系统中的示意图。
具体实施方式
在图1中示出一个优选实施例。所述电流分离装置1集成在LIN总线和微控制器之间的LIN总线系统2中。存在用于与LIN总线连接的信号接线端LIN_IN和用于与微控制器连接的信号接线端LIN_OUT。
传输是双向起作用的，而不必预先规定一个方向。这里，隐性电平是供电电压。只要LIN总线和微控制器中的一方将总线信号拉低到地电位，则另一方也跟随降低。所述电流分离装置1包括两个电流分离元件4、5，这两个电流分离元件均构造成光电耦合器。所述光电耦合器4、5反并联地连接。
每个光电耦合器4、5都具有一个发光元件40、50和一个光接收元件41、51。第一光电耦合器4的发光元件40与信号接线端LIN_IN连接。第二光电耦合器5的发光元件50与信号接线端LIN_OUT连接。二极管42、52反并联地连接到每个发光元件40、50。
第一光电耦合器4的光接收元件41连接第一放大电路43。所示出的晶体管44示意性地表示不同的放大电路，这些放大电路可以根据具体需要来选择。
但所述放大电路43也可以集成到光电耦合器4中。对于具有较高要求的具体的应用场合，如例在汽车领域中，最好提供此处所示出的外部放大电路，因为目前为止还没有经过AEC-Q认证的光电耦合器具有足够的集成放大功能，可以满足静态电流要求。
在第二光电耦合器5的光接收元件51上连接第二放大电路53。这里所示出的晶体管54也示意性地表示不同的放大电路，所述放大电路可以根据具体需求选择。
设有上拉电阻45、55，只要光电耦合器4、5的输出晶体管41、51没有接通，所述上拉电阻就通过各自对应的反并联连接的二极管42、52将信号保持在供电电压的电位上。
LIN_IN上出现的低电平信号将导致电流通过第二上拉电阻55和第一光电耦合器4的第一发光元件40。第一光电耦合器4的输出晶体管41接通并且信号由第一放大电路43放大。通过第一光电耦合器4的输出晶体管41和与第二光电耦合器5的发光元件50反并联连接的第二二极管52，LIN_OUT上的信号被拉至低电平。
与此类似地，LIN_OUT上出现的低电平信号将导致电流通过第一上拉电阻45和第二光电耦合器5的第二发光元件50。第二光电耦合器5的输出晶体管51接通并且由第二放大电路53放大信号。通过第二光电耦合器5的输出晶体管51和与第一光电耦合器4的发光元件40反并联连接的第一二极管42LIN_IN上的信号被拉低至低电平。
反并联的二极管确保没有反馈噪音；如果从外部将LIN信号拉低至低水平，则电路流过该光电耦合器的发光元件。如果由功率放大器引起低电平，则所述低电平会导致在二极管中出现电流。
所述分离装置允许在标称电压水平上实现LIN总线的双向隔离。这里，优选使用外部的放大电路，以便满足在汽车领域所需的静态电流要求。此外，可以利用内部的标准自动加载程序实现LIN发出信号的功能。优选使用内部的LIN收发器，因为这种收发器支持通过一个引脚进行双向通信，由此只需要一个微控制器触点。
此外，所述分离装置在电路板上只需要很少的位置并且实现成本低廉。
在所述分离装置的一个优选的实施例中，所述在分离装置的两侧都施加12V的电压。
当例如车载电路具有大于12V的电压时，特别是48V，这种分离装置是有利的。在这种情况下，为了操控48伏特的应用，电子器件的大部分与48V的部件耦合。但所述LIN总线的工作电压为12V，因此，通过分离装置可以实现微控制器与总线网络的电流分离。
此外，在纯12V的应用中，也可以通过所述分离装置实现12V与12V的电流分离。

Claims (6)

1.一种用于LIN总线系统的双向连接导线的电流分离装置，所述电流分离装置具有两个反并联设置的光电耦合器(4、5)，每个所述光电耦合器(4、5)具有发光元件(40、50)和光接收元件(41、51)，其特征在于，所述电流分离装置(1)能通过第一信号接线端(LIN_IN)连接到LIN总线上并通过第二信号接线端(LIN_OUT)连接到微控制器上，各信号接线端(LIN_IN、LIN_OUT)分别与所述光电耦合器(4、5)的所述发光元件(40、50)连接，并且有二极管(42、52)与所述发光元件(40、50)反并联地连接，从而通过在一个所述信号接线端(LIN_IN、LIN_OUT)上施加低电平信号，另一个信号接线端上的信号电平同样是低的且不会出现信号反馈。
2.根据权利要求1所述的电流分离装置，其特征在于，用于将信号提升到期望电压水平的放大电路(43、45)与每一所述光电耦合器(4、5)的光接收元件(41、51)连接。
3.根据权利要求2所述的电流分离装置，其特征在于，所述放大电路(43、53)包括由P-FET和N-FET组成的功率放大器。
4.根据权利要求3所述的电流分离装置，其特征在于，所述电流分离装置具有上拉电阻(45、55)，所述上拉电阻(45、55)被选择成，使得当在信号接线端(LIN_IN、LIN_OUT)上不存在信号时，将输出端置于供电电压。
5.根据上述权利要求之一所述的电流分离装置，其特征在于，所述电流分离装置(1)通过集成在所述微控制器中的LIN收发器实现。
6.一种LIN总线系统(2)，具有根据上述权利要求之一所述的电流分离装置(1)。
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