CN114609949A - 静电隔离can接口数据传输板 - Google Patents

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孙泽昕
黄伟中
黄秀芳
韩高峰
蔡海威
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Abstract

本发明公开了一种静电隔离CAN接口数据传输板。包括连接在待测样机和上位机之间的两个接插件、两个CAN收发器、两个光电耦合器；两个光电耦合器分别连接到两个CAN收发器，两个CAN收发器分别经各自的CAN总线连接到两个接插件；接插件、CAN收发器和光电耦合器均布置在同一电路板上，所述的电路板中部有一长条形开槽，两个CAN收发器布置在长条形开槽处，以保证空间距离，避免在电路板的待测样机侧的静电通过击穿电路板泄露至电路板的上位机侧。

Description

静电隔离CAN接口数据传输板
技术领域
本发明涉及一种数据传输板，具体是一种具有静电隔离功能的CAN接口数据传输板。
背景技术
在汽车电子产品研发中，按照国标要求，产品应通过静电放电测试，测试中需要对样机运行状态进行监测，常用的监测接口为CAN接口。静电放电测试时需保证监测用上位机不受放电影响，因此需要静电隔离。现有的静电隔离设备通常是使用光电转换盒将电信号转换为光信号，由光纤传递至另一光电转换盒，再转回电信号。光电转换盒体积较大，成本较高，光纤连接占用空间较大，线缆连接繁琐，且存在接口松动的可能性。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种单板的静电隔离CAN接口数据传输方案，具有成本低廉，体积小巧，线缆连接简单，信号传输可靠的优点。
为实现上述优点，本发明采用如下技术方案：
本发明包括连接在待测样机和上位机之间的两个接插件、两个CAN收发器、两个光电耦合器；两个光电耦合器分别连接到两个CAN收发器，两个CAN收发器分别经各自的CAN总线连接到两个接插件；接插件、CAN收发器和光电耦合器均布置在同一电路板上，电路板上连接待测样机的一侧作为待测样机侧，电路板上连接上位机的一侧作为上位机侧；所述的电路板中部有一长条形开槽，两个CAN收发器布置在长条形开槽处，以保证空间距离，避免在电路板的待测样机侧的静电通过击穿电路板泄露至电路板的上位机侧。
两个接插件分为第一接插件和第二接插件，两个CAN收发器分为第一CAN 收发器和第二CAN收发器，两个光电耦合器分为第一光电耦合器和第二光电耦合器；第一接插件的一端和待测样机连接，第一接插件的另一端和第一CAN收发器连接，第一CAN收发器的发射端经第一光电耦合器和第二CAN收发器的接收端连接，第二CAN收发器的发射端经第二光电耦合器和第一CAN收发器的接收端连接，第二接插件的一端和第二CAN收发器连接，第二接插件的另一端和上位机连接。
所述的电路板采用PCB板。
还包括了ESD保护二极管、共模电感，接插件和CAN收发器之间的CAN 总线上设有ESD保护二极管和共模电感，接插件依次经共模电感、ESD保护二极管和CAN收发器连接。
所述的电路板在待测样机侧设有一露铜区域，露铜区域中设有一安装孔，露铜区域处加装接地铜箔或使用螺钉通过安装孔连接于接地平面。
本发明具有以下特点：
1.采用单电路板，通过开槽设计实现静电隔离。
2.通过露铜区域连接接地平面，实现静电的快速泄放。
3.使用ESD保护二极管和共模电感抑制CAN信号线上的噪声，确保通信可靠。
因此，本发明的有益效果是：
本发明缩小了静电放电测试所需静电隔离设备的体积，降低了成本，简化了线缆连接，保证了测试期间CAN信号传递的稳定性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1为系统框图；
图2为电路板实物图。
图中：CAN收发器1、光电耦合器2、接插件3。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。
如图1所示，包括连接在待测样机和上位机之间的两个接插件3、两个CAN 收发器1、两个光电耦合器2；两个光电耦合器2分别连接到两个CAN收发器1，两个CAN收发器1分别经各自的CAN总线连接到两个接插件；
待测样机通常为汽车电子零部件，上位机通常为计算机。
接插件、CAN收发器和光电耦合器均布置在同一电路板上，具体实施的电路板采用PCB板。电路板的两侧分别设置结构连接待测样机和上位机，电路板上连接待测样机的一侧作为待测样机侧，电路板上连接上位机的一侧作为上位机侧；如图2所示，电路板中部有一长条形开槽，两个CAN收发器布置在长条形开槽处，且两个CAN收发器1之间的连线和长条形开槽垂直，以保证空间距离，避免在电路板的待测样机侧的静电通过击穿电路板泄露至电路板的上位机侧。
这样，电路板中部采用铺铜挖空设计，电路板的待测样机侧和上位机侧两侧无任何电气连接，无共用地和共用电源，CAN数据仅通过光信号传递，静电无直接导通路径。
两个接插件分为第一接插件和第二接插件，两个CAN收发器分为第一CAN 收发器和第二CAN收发器，两个光电耦合器分为第一光电耦合器和第二光电耦合器；第一接插件的一端和待测样机连接，第一接插件的另一端和第一CAN收发器连接，第一CAN收发器的发射端经第一光电耦合器和第二CAN收发器的接收端连接，第二CAN收发器的发射端经第二光电耦合器和第一CAN收发器的接收端连接，第二接插件的一端和第二CAN收发器连接，第二接插件的另一端和上位机连接。
还包括了ESD保护二极管、共模电感，接插件和CAN收发器之间的CAN 总线上设有ESD保护二极管和共模电感，接插件依次经共模电感、ESD保护二极管和CAN收发器连接。
具体实施中，设置一个共模电感和两个、ESD保护二极管，共模电感具有四个端口，接插件的两端经各自的一根CAN线分别连接到共模电感的两端，共模电感的另外两端分别经一根CAN连接线和CAN收发器的CAN端口连接，两根CAN连接线上均通过各自的一个ESD保护二极管接地。ESD保护二极管正极接CAN连接线，负极接地。
这样在电路板两端的CAN总线上均加装有共模电感和ESD保护二极管，以降低静电放电对CAN信号的干扰。
如图2所示，电路板在待测样机侧设有一露铜区域，露铜区域中设有一安装孔，露铜区域处加装接地铜箔或使用螺钉通过安装孔连接于接地平面，以保证静电的快速泄放。
具体实施如图1，为系统框图，图中依次为第一接插件、第一CAN收发器、第一光电耦合器、第二接插件、第二CAN收发器、第二光电耦合器。
第一接插件用于连接待测样机的CAN接口，将待测样机发出的CAN信号传输给CAN收发器1。CAN收发器1将CAN信号转换为串行信号，传输给第一光电耦合器。第一光电耦合器在其内部将串行信号转换为光信号后，再次转换为串行信号，传输给CAN收发器2。CAN收发器2将串行信号转换回CAN 信号，传输给第二接插件。第二接插件将CAN信号传输给上位机，这样实现了静电隔离。
相反地，上位机发出的CAN信号通过第二接插件传输给CAN收发器2。 CAN收发器2将CAN信号转换为串行信号，传输给第二光电耦合器。第二光电耦合器在其内部将串行信号转换为光信号后，再次转换为串行信号，传输给 CAN收发器1。CAN收发器1将串行信号转换回CAN信号，传输给第一接插件，第一接插件将CAN信号传输给待测样机。
样机侧的板载电源芯片用于将待测样机电源电压转换为5V电压，以供板上 CAN收发器1和第一光电耦合器使用。上位机侧的USB接口用于将上位机的 5V USB供电引入，以供板上CAN收发器2和第二光电耦合器使用。
由此采用了本发明的电路结构设计和布置能够实现很好的静电隔离，防止样机遭受静电放电时，放电经由CAN信号线传导给上位机。

Claims (5)

1.一种静电隔离CAN接口数据传输板，其特征在于：
包括连接在待测样机和上位机之间的两个接插件、两个CAN收发器、两个光电耦合器；两个光电耦合器分别连接到两个CAN收发器，两个CAN收发器分别经各自的CAN总线连接到两个接插件；接插件、CAN收发器和光电耦合器均布置在同一电路板上，电路板上连接待测样机的一侧作为待测样机侧，电路板上连接上位机的一侧作为上位机侧；所述的电路板中部有一长条形开槽，两个CAN收发器布置在长条形开槽处，以保证空间距离，避免在电路板的待测样机侧的静电通过击穿电路板泄露至电路板的上位机侧。
2.根据权利要求1所述的一种静电隔离CAN接口数据传输板，其特征在于：
两个接插件分为第一接插件和第二接插件，两个CAN收发器分为第一CAN收发器和第二CAN收发器，两个光电耦合器分为第一光电耦合器和第二光电耦合器；第一接插件的一端和待测样机连接，第一接插件的另一端和第一CAN收发器连接，第一CAN收发器的发射端经第一光电耦合器和第二CAN收发器的接收端连接，第二CAN收发器的发射端经第二光电耦合器和第一CAN收发器的接收端连接，第二接插件的一端和第二CAN收发器连接，第二接插件的另一端和上位机连接。
3.根据权利要求1所述的一种静电隔离CAN接口数据传输板，其特征在于：所述的电路板采用PCB板。
4.根据权利要求1所述的一种静电隔离CAN接口数据传输板，其特征在于：还包括了ESD保护二极管、共模电感，接插件和CAN收发器之间的CAN总线上设有ESD保护二极管和共模电感，接插件依次经共模电感、ESD保护二极管和CAN收发器连接。
5.根据权利要求1所述的一种静电隔离CAN接口数据传输板，其特征在于：所述的电路板在待测样机侧设有一露铜区域，露铜区域中设有一安装孔，露铜区域处加装接地铜箔或使用螺钉通过安装孔连接于接地平面。
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