CN113363955A - 一种can总线测控模块的热插拔接口电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种CAN总线测控模块的热插拔接口电路，由上电延时电路、热插拔控制器、金氧半场效晶体管、可变感应电阻、积分电容组成。所述热插拔控制器通过改变所述感应电阻阻值调节最大输出电流，通过所述积分电容实现过载延时定时和控制器重启间隔定时。所述金氧半场效晶体管实现电流恒流。在欠压锁定和芯片使能均超过其门限电平时方可正常工作，模块热插入时，所述可调节稳压器输出电压经所述可调电阻对所述电容充电，电压达到特定值之后所述热插拔控制器开始启动，电路上电。本发明热插拔保护电路含上电延时功能，用于防护热插拔过程中的静电和浪涌等问题，本接口电路可以实现测控模块的热插拔并保证安全性，提高了设备可靠性和易维护性。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，涉及一种CAN总线测控模块的热插拔接口电路
背景技术
在军事、电信、金融等领域，设备投入运行后，必须连续运转，对这些设备的部件进行拆装维修、维护、扩展时系统不能停机，否则可能导致重大经济损失。
采用传统的方法对特定模块进行插入或者拔出时，需要停机拆除，在此过程中，可能会在总线上产生较大的噪声，对总线及挂载的设备产生干扰。同时，模块在插拔的过程中产生的静电和浪涌问题也是造成设备损坏的重要原因。因此，具备热插拔功能的模块电路成为实际工程中一种关键需求。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种CAN总线测控模块的热插拔接口电路，在插拔过程中不对总线造成干扰，并能够有效防止静电和浪涌，提升系统的可维护性和稳定性。
技术方案
一种CAN总线测控模块的热插拔接口电路，其特征在于包括上电延时电路、热插拔控制器、用于控制热插拔过程中产生浪涌的MOSFET、用于调节最大输出电流的感应电阻、用于提供过载延时定时和控制器重启间隔定时的定时电容；具体为TPS2490控制器、LM317为调节稳压器、VR1调节电位器、可调电阻VR2、电容C191、感应电阻R5、积分电容C2、金氧半场效晶体管Q1及偏置电路；连接关系为：瞬态电压抑制二极管D1连接到外部电源后通过感应电阻R5和场效晶体管Q1输出电源，并与调节稳压器LM317的电压输入脚VIN连接，二极管D3与电容C1的并联电路接地并联与二极管D1；LM317的电压调节脚ADJ通过可调节电位器VR1接地，电容C190跨接于电压输入脚VIN与可调节电位器VR1的调节端；调节稳压器LM317的电压输出脚OUT通过可调电阻VR2连接TPS2490的EN使能管脚，电阻R1跨接调节稳压器LM317的ADJ与OUT之间，二极管D20并联于可调电阻VR2；VCC端口与SENSE端口并联于感应电阻R5，GATE端口通过电阻R6连接场效晶体管Q1的栅极，OUT以及PG端口通过电阻R7连接输出端；可调电阻VR2的调节端通过电容C1191接地；TPS2490的VREF端口通过电阻R3和R4接地，PROG端口通过电阻R4接地，TIMER通过电容C2，GND端口接地；所述TPS2490控制器使能启动电压为1.35V，输出28VDC电压，关闭电压为1.25V。
所述调节电位器VR1和VR2的电阻值调节TPS2490输出的延时时间。
所述变换感应电阻R5阻值的大小调节最大输出电流。
所述瞬态电压抑制二极管采用TVS型号。
有益效果
本发明提出的一种CAN总线测控模块的热插拔接口电路，由上电延时电路、热插拔控制器、金氧半场效晶体管、可变感应电阻、积分电容组成。所述热插拔控制器通过改变所述感应电阻阻值调节最大输出电流，通过所述积分电容实现过载延时定时和控制器重启间隔定时。所述金氧半场效晶体管实现电流恒流。在欠压锁定和芯片使能均超过其门限电平时方可正常工作，模块热插入时，所述可调节稳压器输出电压经所述可调电阻对所述电容充电，电压达到特定值之后所述热插拔控制器开始启动，电路上电。本发明热插拔保护电路含上电延时功能，用于防护热插拔过程中的静电和浪涌等问题，本接口电路可以实现测控模块的热插拔并保证安全性，提高了设备可靠性和易维护性。
本发明的有益效果是：实现了测控模块热插拔过程中对CAN总线的热插拔保护，解决了静电问题、浪涌问题和对总线造成干扰问题，解决了微处理器和CAN总线接口控制器读写时序和电平不匹配问题，提高了系统的可靠性和易维护性。
附图说明
图1是CAN总线测控模块热插拔接口电路设计的总体框图
图2是本发明的热插拔保护电路
图3是CAN总线通信电路
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
所述热插拔保护电路包括上电延时电路、热插拔控制器、用于控制热插拔过程中产生浪涌的MOSFET、用于调节最大输出电流的感应电阻、用于提供过载延时定时和控制器重启间隔定时的定时电容组成，具有过载保护、控制浪涌电流和调节输出电流的功能，系统通过所述上电延时电路对外部供电进行延时操作，并通过所述热插拔保护电路将外部电源转化为稳压电源，输出到所述电源管理模块。所述上电延时电路包括用于缓冲的可调电阻、电容和用于向所述可调电阻、电容提供稳定供电的可调节稳压器，用于实现热插入后电源延时输出，所述可调节稳压器输出连接可调节电阻、电容。所述MOSFET和所述定时电容连接所述热插拔控制器。所述热插拔控制器在欠压锁定和芯片使能均超过其门限电平时方可正常工作，模块热插入时，所述可调节稳压器输出电压经所述可调电阻对所述电容充电，电压达到特定值之后所述热插拔控制器开始启动，电路上电。
实施例用于CAN总线通信电路的热插拔保护电路。
所述CAN总线通信电路包括微处理器、CAN总线接口控制器、收发器组成，所述微处理器与所述CAN总线接口控制器通过接口电路连接，对微处理器的读写时序进行逻辑变换，使其满足CAN总线接口控制器的读写要求才能正常读写数据。逻辑变换主要包括地址数据复用总线的设计、以及地址锁存信号ALE、读写信号RD和WR、片选信号CS的设计，解决了电平和读写时序不匹配问题。所述CAN总线接口控制器工作模式为PeliCAN，所述收发器在非上电状态下对总线具有零负载特性，并针对CANH、CANL信号进行了相应的防静电干扰设计，故CAN总线测控模块具有较强的热插拔抗干扰能力。
图1中，热插拔保护电路连接外部接口，具有过载保护、控制浪涌电流和调节输出电流的功能，并提供稳压电源给电源管理模块；电源管理模块为电路其它元器件供电，对于热插拔控制器提供的稳压电源，通过开关电源稳压器将其变换为5V输出电压，然后分别由LDO器件产生其他所需电源供其它元器件使用；CAN总线通信电路在完成正常的通信的同时，还具有较强的热插拔抗干扰能力。
图2中，热插拔保护电路连接电源管理模块，设定系统输入电压为28VDC，最大电路为3A，输出为延时输出28VDC。下面对热插拔保护电路关键元件及连接方式进行说明。瞬态电压抑制二极管(TVS)D1、D3和电容C1连接到外部电源，可以有效吸收浪涌功率，保护电路中精密元器件。LM317为可调节稳压器，其三个引脚分别为电压输入脚VIN、电压调节脚ADJ、电压输出脚OUT，VIN连接通过浪涌抑制的直流电源和保护电容C190，ADJ连接可调节电位器VR1，OUT连接可调电阻VR2和电容C1191，电阻R1和二极管D20为LM317典型连接，提供保护作用；电容C1191电压输出给TPS2490的EN使能管脚。TPS2490控制器使能启动电压为1.35V，关闭电压为1.25V。通过设定EN引脚输入电压，可以实现电源延时输出。模块热插入时，LM317输出电压经VR2对C1191进行充电，TPS2490的EN管脚的电压缓慢上升，达到1.32V时TPS2490开始启动，输出28VDC电压。通过调节电位器VR1、VR2的电阻值可以调节TPS2490输出的延时时间。TPS2490控制器通过外部感应电阻R5两端的电压降来监测流过金氧半场效晶体管(MOSFET)Q1的电流ID，当浪涌电流出现时，通过降低Q1栅极电压，保持感应电阻两端压降50mV，来达到对热插拔时浪涌电流的控制，通过变换感应电阻R5阻值的大小，来调节最大输出电流。积分电容C2被连接到TPS2490的TIMER引脚提供过载延时定时和控制器重启间隔定时：当热插拔或输出短路造成电源电压下降时，C2进行充电，TIMER定时开始，此时Q1栅极驱动电路控制ID恒流，当C2充电达到4V时，TPS2490的GATE引脚被拉低，Q1被关断。此后内部电路控制C2进行放电，当放电到达1V时，GATE重新进行使能，控制器自动重启，如果仍然过载，则上述过程将重复进行。与TPS2490连接的电阻R3、R4、R6、R7都起分压保护作用。电路中各元件关键参数都已在图中标注，不再赘述。
图3中，CAN总线控制器型号为SJA1000T，控制器工作在PeliCAN模式，在此模式下，SJA1000T具备热插拔特性，收发器型号为TJA1040，在非上电状态下对总线具有零负载特性，针对CANH、CANL信号进行了相应的防静电干扰设计。通过上面三点可以看出，CAN总线具备较强的热插拔抗干扰能力。由于LPC1788的IO接口电平为3.3V，而SJA1000T是5V，所以两者不能直接连接，需要电平转换。设计中使用双向总线驱动器74LVC245AD来实现双向复用总线的电平转换。而对于单向的控制信号CS、RD、WD和ALE等则直接连接。对于时序不兼容问题，由时序图可知，LPC1788通过两次读写操作来完成对SJA1000T的一次读写。LPC1788的低8位数据总线D0～D7作为SJA1000T的地址复用线，LPC1788的数据线首先用来选择SJA1000T的内部寄存器地址，地址数据锁存后再进行数据读写操作。这样，LPC1788对SJA1000T读写操作的地址和数据都是通过数据线实现，LPC1788的地址信号只是作为译码信号使用。
Claims (4)
1.一种CAN总线测控模块的热插拔接口电路，其特征在于包括上电延时电路、热插拔控制器、用于控制热插拔过程中产生浪涌的MOSFET、用于调节最大输出电流的感应电阻、用于提供过载延时定时和控制器重启间隔定时的定时电容；具体为TPS2490控制器、LM317为调节稳压器、VR1调节电位器、可调电阻VR2、电容C191、感应电阻R5、积分电容C2、金氧半场效晶体管Q1及偏置电路；连接关系为：瞬态电压抑制二极管D1连接到外部电源后通过感应电阻R5和场效晶体管Q1输出电源，并与调节稳压器LM317的电压输入脚VIN连接，二极管D3与电容C1的并联电路接地并联与二极管D1；LM317的电压调节脚ADJ通过可调节电位器VR1接地，电容C190跨接于电压输入脚VIN与可调节电位器VR1的调节端；调节稳压器LM317的电压输出脚OUT通过可调电阻VR2连接TPS2490的EN使能管脚，电阻R1跨接调节稳压器LM317的ADJ与OUT之间，二极管D20并联于可调电阻VR2；VCC端口与SENSE端口并联于感应电阻R5，GATE端口通过电阻R6连接场效晶体管Q1的栅极，OUT以及PG端口通过电阻R7连接输出端；可调电阻VR2的调节端通过电容C1191接地；TPS2490的VREF端口通过电阻R3和R4接地，PROG端口通过电阻R4接地，TIMER通过电容C2，GND端口接地；所述TPS2490控制器使能启动电压为1.35V，输出28VDC电压，关闭电压为1.25V。
2.根据权利要求1所述CAN总线测控模块的热插拔接口电路，其特征在于：所述调节电位器VR1和VR2的电阻值调节TPS2490输出的延时时间。
3.根据权利要求1所述CAN总线测控模块的热插拔接口电路，其特征在于：所述变换感应电阻R5阻值的大小调节最大输出电流。
4.根据权利要求1所述CAN总线测控模块的热插拔接口电路，其特征在于：所述瞬态电压抑制二极管采用TVS型号。
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