CN115037569A - 一种lin总线接口电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种串行通讯网络LIN总线接口电路，包括：信号隔离电路、发送电路、接收电路、保护电路、发送端、接收端和通讯端，信号隔离电路包括第一光耦和第二光耦；其中，发送电路的一端为发送端，另一端与第一光耦的第一端连接，第一光耦的第二端与保护电路的第一端连接；接收电路的一端为接收端，另一端与保护电路的第二端连接，第二光耦的第一端、第二端和第三端均连接至接收电路；保护电路的第三端为通讯端。上述技术方案，发送端可以连接控制电路，通讯端可以连接被测电机，信号隔离电路可以将发送电路和接收电路与被测电机隔离开，保护电路防止被测电机的高电压和大电流对电路的损坏，降低LIN总线接口电路的故障率。

Description

一种LIN总线接口电路
技术领域
本发明实施例涉及电路技术领域，尤其涉及一种串行通讯网络(LocalInterconnect Network，LIN)总线接口电路。
背景技术
汽车电子模块网络通信中除了CAN的通信方式外，还有另外一种低成本通信方式——LIN。LIN总线基于UART/SCI，其通用异步收发器/串行接口的串行通讯协议，主要用于智能传感器和执行器的串行通信。LIN总线接口电路应用于带LIN通讯功能的电机测试台架，汽车交流发电机测试需要对带有LIN功能的发电机进行通讯，在测试之前需要人工进行接线或更换线束。
现有技术所提供的LIN总线接口电路大多基于专用通讯芯片设计的，防接错能力、过压保护能力以及过流保护能力不足，容易因为测试人员接错线束而造成损坏。
发明内容
本发明提供一种带有接线保护、过压保护和过流保护功能的LIN总线接口电路。
本发明实施例提供了一种串行通讯网络LIN总线接口电路，包括：信号隔离电路、发送电路、接收电路、保护电路、发送端、接收端和通讯端，信号隔离电路包括第一光耦和第二光耦；其中，发送电路的一端为发送端，另一端与第一光耦的第一端连接，第一光耦的第二端与保护电路的第一端连接；接收电路的一端为接收端，另一端与保护电路的第二端连接，第二光耦的第一端、第二端和第三端均连接至接收电路；保护电路的第三端为通讯端。
本发明实施例的技术方案，提供一种串行通讯网络LIN总线接口电路，包括：信号隔离电路、发送电路、接收电路、保护电路、发送端、接收端和通讯端，信号隔离电路包括第一光耦和第二光耦；其中，发送电路的一端为发送端，另一端与第一光耦的第一端连接，第一光耦的第二端与保护电路的第一端连接；接收电路的一端为接收端，另一端与保护电路的第二端连接，第二光耦的第一端、第二端和第三端均连接至接收电路；保护电路的第三端为通讯端。上述技术方案，发送端可以连接控制电路，通讯端可以连接被测电机，信号隔离电路可以将发送电路和接收电路与被测电机隔离开，保护电路防止被测电机的高电压和大电流对电路的损坏，降低LIN总线接口电路的故障率。
进一步地，所述发送电路包括第一光电晶体管、第一电阻和第二电阻，所述第一光电晶体管为NPN型三极管，所述第一光电晶体管的基极通过所述第一电阻与所述发送端连接，集电极通过所述第二电阻与所述第一光耦的第一端连接，发射极接地。
进一步地，所述接收电路包括第二光电晶体管、第三电阻和第一上拉电阻，所述第二光电晶体管为NPN型三极管，所述第二光电晶体管的基极与所述保护电路的第二端连接，集电极与所述第二光耦的第二端连接，发射极接地；所述第三电阻的一端接地，另一端分别与所述接收端和所述第二光耦的第一端连接；所述第一上拉电阻的一端与所述第二光耦的第三端连接，另一端连接至+12V的上拉电平。
进一步地，所述第一光耦的第三端接地，第四端连接至+3.3V的上拉电平，所述第二光耦的第四端连接至+3.3V的上拉电平。
进一步地，所述保护电路包括：保险丝、第三光电晶体管、第四光电晶体管、第五光电晶体管、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容和第二电容，所述保险丝、所述第三光电晶体管、所述第四光电晶体管、所述第五光电晶体管、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻、所述第一电容和所述第二电容用于过流保护。
进一步地，所述保护电路包括：瞬态抑制二极管，所述瞬态抑制二极管用于过压保护。
进一步地，所述保护电路还包括：第一二极管和第二二极管，所述第一二极管、所述第二二极管和所述瞬态抑制二极管用于接线保护。
进一步地，所述瞬态抑制二极管一端与第一二极管、第二二极管、第六电阻和保险丝连接，另一端接地。
进一步地，发送端发送高电平时，发送电路和第一光耦导通，通讯端接收到高电平；发送端发送低电平时，发送电路和第一光耦关闭，通讯端接收到低电平。
进一步地，通讯端发送高电平时，保护电路和第二光耦导通，接收端接收到高电平；通讯端发送低电平时，保护电路和第二光耦关闭，接收端接收到低电平。
本申请所提供的LIN总线接口电路在以下的描述中会更加简明易懂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种串行通讯网络LIN总线接口电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
本申请的说明书以及附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，或者用于区别对同一对象的不同处理，而不是用于描述对象的特定顺序。
此外，本申请的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选的还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选的还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。
LIN总线接口电路应用于带LIN通讯功能的电机测试，在测试过程中测试人员接错线束，将LIN通讯线错接到B+端、B－端、相端，或者被测电机故障引起过压和过流都有可能损坏LIN总线接口电路。因此，本发明提供一种带有接线保护、过压保护和过流保护功能的LIN总线接口电路。
下面将结合示图和实施例对本发明提供的LIN总线接口电路进行详细的描述。
实施例一
图1为本发明实施例提供的一种串行通讯网络LIN总线接口电路示意图，本实施例可适用于需要提升LIN总线接口电路的接线保护、过压、过流保护能力的情况，如图1所示，LIN总线接口电路包括：信号隔离电路、发送电路、接收电路、保护电路、发送端、接收端和通讯端，信号隔离电路包括第一光耦和第二光耦；其中，发送电路的一端为发送端，另一端与第一光耦的第一端连接，第一光耦的第二端与保护电路的第一端连接；接收电路的一端为接收端，另一端与保护电路的第二端连接，第二光耦的第一端、第二端和第三端均连接至接收电路；保护电路的第三端为通讯端。
具体地，图1所示的虚线框中分别为发送电路和接收电路，信号隔离电路包括第一光耦和第二光耦，图1所示的虚线框外，除了第一光耦之外的其他部分均为保护电路。
发送端可以连接控制电路，通讯端可以连接被测电机，以使得控制电路基于LIN总线接口电路连接至被测电机，实现对被测电机的控制测试。
信号隔离电路所包含的第一光耦可以通过发送端将控制电路和被测电机隔离开，信号隔离电路所包含的第二光耦可以通过接收端将控制电路和被测电机隔离开，以保护控制电路不被损坏。
LIN总线接口电路的发送工作过程如下：发送端发送的Lin_Tx为高电平时，高电平经过发送电路、信号隔离电路、保护电路到达通讯端，此时通讯端的LIN总线为高电平；发送端发送的Lin_Tx为低电平时，低电平经过发送电路、信号隔离电路、保护电路到达通讯端，此时通讯端的LIN总线为低电平。
LIN总线接口电路的接收工作过程如下：通讯端的LIN总线为高电平时，高电平经过保护电路、隔离电路、信号隔离电路到达接收端，此时接收端的Lin_Rx为高电平；通讯端的LIN总线为低电平时，低电平经过保护电路、隔离电路、信号隔离电路到达接收端，此时接收端的Lin_Rx为低电平。
LIN总线接口电路所包含的保护电路用于在通讯端的LIN总线过压和过流，以及通讯端接错时，保护控制电路不被损坏，降低控制电路的故障率。
本发明实施例一提供的一种串行通讯网络LIN总线接口电路，包括：信号隔离电路、发送电路、接收电路、保护电路、发送端、接收端和通讯端，信号隔离电路包括第一光耦和第二光耦；其中，发送电路的一端为发送端，另一端与第一光耦的第一端连接，第一光耦的第二端与保护电路的第一端连接；接收电路的一端为接收端，另一端与保护电路的第二端连接，第二光耦的第一端、第二端和第三端均连接至接收电路；保护电路的第三端为通讯端。上述技术方案，发送端可以连接控制电路，通讯端可以连接被测电机，信号隔离电路可以将发送电路和接收电路与被测电机隔离开，保护电路防止被测电机的高电压和大电流对电路的损坏，降低LIN总线接口电路的故障率。
实施例二
本发明实施例二提供一种LIN总线接口电路，本实施例是在上述实施例的基础上进行具体化。如图1所示，在本实施例中，LIN总线接口电路可以包括：信号隔离电路、发送电路、接收电路、保护电路、发送端、接收端和通讯端，信号隔离电路包括第一光耦U24和第二光耦U25；其中，发送电路的一端为发送端，另一端与第一光耦U24的第一端2连接，第一光耦U24的第二端4与保护电路的第一端连接；接收电路的一端为接收端，另一端与保护电路的第二端连接，第二光耦U25的第一端1、第二端2和第三端3均连接至接收电路；保护电路的第三端为通讯端。
一种实施方式中，所述发送电路包括第一光电晶体管Q9、第一电阻R90和第二电阻R92，所述第一光电晶体管Q9为NPN型三极管，所述第一光电晶体管Q9的基极1通过所述第一电阻与所述发送端连接，集电极3通过所述第二电阻与所述第一光耦的第一端连接，发射极2接地。
一种实施方式中，所述接收电路包括第二光电晶体管Q11、第三电阻R94和第一上拉电阻R98，所述第二光电晶体管Q11为NPN型三极管，所述第二光电晶体管Q11的基极1与所述保护电路的第二端连接，集电极3与所述第二光耦U25的第二端2连接，发射极2接地；所述第三电阻R94的一端接地，另一端分别与所述接收端和所述第二光耦U25的第一端1连接；所述第一上拉电阻R98的一端与所述第二光耦U25的第三端9连接，另一端连接至+12V的上拉电平。
一种实施方式中，所述第一光耦U24的第三端3接地，第四端4连接至+3.3V的上拉电平，所述第二光耦U25的第四端4连接至+3.3V的上拉电平。
一种实施方式中，所述保护电路包括：保险丝F1、第三光电晶体管Q10、第四光电晶体管Q13、第五光电晶体管Q12、第四电阻R100、第五电阻R102、第六电阻R103、第一电容C55和第二电容C56，所述保险丝F1、所述第三光电晶体管Q10、所述第四光电晶体管Q13、所述第五光电晶体管Q12、所述第四电阻R100、所述第五电阻R102、所述第六电阻R103、所述第一电容C55和所述第二电容C56用于过流保护。
一种实施方式中，所述保护电路包括：瞬态抑制二极管D15，所述瞬态抑制二极管D15用于过压保护。
一种实施方式中，所述保护电路还包括：第一二极管D16和第二二极管D17，所述第一二极管D16、所述第二二极管D17和所述瞬态抑制二极管D15用于接线保护。
一种实施方式中，所述瞬态抑制二极管D15一端与第一二极管D16、第二二极管D17、第六电阻R100和保险丝F1连接，另一端接地。
一种实施方式中，发送端发送高电平时，发送电路和第一光耦导通，通讯端接收到高电平；发送端发送低电平时，发送电路和第一光耦关闭，通讯端接收到低电平。
一种实施方式中，通讯端发送高电平时，保护电路和第二光耦导通，接收端接收到高电平；通讯端发送低电平时，保护电路和第二光耦关闭，接收端接收到低电平。
具体地，发送电路包括第一电阻R90、第一光电晶体管Q9和第二电阻R92，第一电阻的一端连接至发送端，另一端与第一光电晶体管Q9的基极1连接，第一光电晶体管Q9的集电极3与第二电阻R92的一端连接，发射极2接地，第二电阻R92的另一端与第一光耦U24的第一端2连接。
接收电路包括第三电阻R94、第二光电晶体管Q11和第一上拉电阻R98，第三电阻的一端与接收端和第二光耦U25的第三端3连接，另一端接地，第一上拉电阻的一端与第二光耦U25的第一端1连接，另一端连接至+12V的上拉电平，第二光电晶体管Q11的基极1与保护电路连接，集电极3与第二光耦U25的第二端2连接，发射极2接地。
信号隔离电路包括第一光耦U24和第二光耦U25，第一光耦U24的第一端2与发送电路连接，第二端4与保护电路连接，第三端3接地，第四端1连接至+3.3V的上拉电平，第二光耦U25的第一端1、第二端1和第三端3均连接至接收电路，第四端4连接至+3.3V的上拉电平。
保护电路包括保险丝F1、第三光电晶体管Q10、第四光电晶体管Q13、第五光电晶体管Q12、瞬态抑制二极管D15、第一二极管D16、第二二极管D17、第一电容C55、第二电容C56、第四电阻R100、第五电阻R102、第六电阻R103、第七电阻R99、第八电阻R23、第三二极管D19、第二上拉电阻R93和第三上拉电阻R97。
保护电路工作过程如下：
1)LIN总线接口电路过压时，瞬态抑制二极管D15变为低阻态，强制将LIN总线接口电路恒定在一个固定电压不损坏后级元件。
2)LIN总线接口电路过流时，自恢复保险丝F1会因为温度升高而电阻变大继而F1两端压降也会变大，当F1两端压降大于0.7V时，第四光电晶体管Q13导通，第四电阻R100为第四光电晶体管Q13限流电阻，从而使第五光电晶体管Q12导通，第五电阻R102为第五光电晶体管Q12的限流电阻，第六电阻R103为第五光电晶体管Q12的下拉电阻，第二电容C56为第五光电晶体管Q12的滤波电容，防止第五光电晶体管Q12误触发。第五光电晶体管Q12导通后会强制关闭第三光电晶体管Q10，使总线电流归零，第一电容C55防止保护误触发。
3)错误接线将LIN总线接口电路接到被测电机的负极，接地端GND1接到被测电机正极时，第一二极管D16和第二二极管D17因为反向截至保护LIN总线接口电路的发送电路和接收电路不被损坏。
4)错误接线将LIN总线接口电路接入相端这样交流信号时，在交流信号的负半周，第一二极管D16和第二二极管D17均截至状态，保护交流信号进入发送电路和接收电路防止电路损坏，在交流信号正半周期，瞬态抑制二极管D15可以防止交流信号幅值电压过高引起的损坏。
发送电路工作过程如下：
1)发送端为高电平时，高电平经过第一电阻R90后第一光电晶体管Q9导通，第一光耦U24输出导通，第一光耦U24导通后将第二上拉电阻R93下端电压拉低继而使第三光电晶体管Q10关闭，经第三上拉电阻R97到+12V，此时通讯端为高电平。
2)发送端为低电平时，第一光电晶体管Q9关闭，第一光耦U24输出断开，+12V电源经过第二上拉电阻R93到第三光电晶体管Q10，使其打开，此时通讯端为低电平。
接收电路工作过程如下：
1)通讯端为高电平时，高电平经过第七电阻R99，第八电阻R23到第二光电晶体管Q11使其导通，第二光耦U25输出导通，此时接收端为高电平。
2)通讯端为低电平时，第二光电晶体管Q11的基极1电压变为0V，故第二光电晶体管Q11为关闭状态，第二光耦U25输出关闭，接收端经过第三电阻R94到地，此时接收端为低电平。
本发明实施例二提供的一种串行通讯网络LIN总线接口电路，包括：信号隔离电路、发送电路、接收电路、保护电路、发送端、接收端和通讯端，信号隔离电路包括第一光耦和第二光耦；其中，发送电路的一端为发送端，另一端与第一光耦的第一端连接，第一光耦的第二端与保护电路的第一端连接；接收电路的一端为接收端，另一端与保护电路的第二端连接，第二光耦的第一端、第二端和第三端均连接至接收电路；保护电路的第三端为通讯端。上述技术方案，发送端可以连接控制电路，通讯端可以连接被测电机，信号隔离电路可以将发送电路和接收电路与被测电机隔离开，保护电路防止被测电机的高电压和大电流对电路的损坏，降低LIN总线接口电路的故障率。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种串行通讯网络LIN总线接口电路，其特征在于，包括：信号隔离电路、发送电路、接收电路、保护电路、发送端、接收端和通讯端，信号隔离电路包括第一光耦和第二光耦；
其中，发送电路的一端为发送端，另一端与第一光耦的第一端连接，第一光耦的第二端与保护电路的第一端连接；接收电路的一端为接收端，另一端与保护电路的第二端连接，第二光耦的第一端、第二端和第三端均连接至接收电路；保护电路的第三端为通讯端。
2.根据权利要求1所述的LIN总线接口电路方法，其特征在于，所述发送电路包括第一光电晶体管、第一电阻和第二电阻，所述第一光电晶体管为NPN型三极管，所述第一光电晶体管的基极通过所述第一电阻与所述发送端连接，集电极通过所述第二电阻与所述第一光耦的第一端连接，发射极接地。
3.根据权利要求1所述的LIN总线接口电路方法，其特征在于，所述接收电路包括第二光电晶体管、第三电阻和第一上拉电阻，所述第二光电晶体管为NPN型三极管，所述第二光电晶体管的基极与所述保护电路的第二端连接，集电极与所述第二光耦的第二端连接，发射极接地；所述第三电阻的一端接地，另一端分别与所述接收端和所述第二光耦的第一端连接；所述第一上拉电阻的一端与所述第二光耦的第三端连接，另一端连接至+12V的上拉电平。
4.根据权利要求1所述的LIN总线接口电路方法，其特征在于，所述第一光耦的第三端接地，第四端连接至+3.3V的上拉电平，所述第二光耦的第四端连接至+3.3V的上拉电平。
5.根据权利要求1所述的LIN总线接口电路方法，其特征在于，所述保护电路包括：保险丝、第三光电晶体管、第四光电晶体管、第五光电晶体管、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容和第二电容，所述保险丝、所述第三光电晶体管、所述第四光电晶体管、所述第五光电晶体管、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻、所述第一电容和所述第二电容用于过流保护。
6.根据权利要求1所述的LIN总线接口电路方法，其特征在于，所述保护电路包括：瞬态抑制二极管，所述瞬态抑制二极管用于过压保护。
7.根据权利要求6所述的LIN总线接口电路方法，其特征在于，所述保护电路还包括：第一二极管和第二二极管，所述第一二极管、所述第二二极管和所述瞬态抑制二极管用于接线保护。
8.根据权利要求6所述的LIN总线接口电路方法，其特征在于，所述瞬态抑制二极管一端与第一二极管、第二二极管、第六电阻和保险丝连接，另一端接地。
9.根据权利要求1所述的LIN总线接口电路方法，其特征在于，发送端发送高电平时，发送电路和第一光耦导通，通讯端接收到高电平；发送端发送低电平时，发送电路和第一光耦关闭，通讯端接收到低电平。
10.根据权利要求1所述的LIN总线接口电路方法，其特征在于，通讯端发送高电平时，保护电路和第二光耦导通，接收端接收到高电平；通讯端发送低电平时，保护电路和第二光耦关闭，接收端接收到低电平。
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