CN206759482U - Can总线隔离电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种CAN总线隔离电路，包括隔离器及收发器；所述隔离器包括隔离模块、电压转换模块、第一电源及第二电源；所述收发器包括信号转换模块、共模滤波单元及保护模块；所述隔离模块与所述电压转换模块、所述第一电源、所述第二电源、信号发送端、信号接收端及所述信号转换模块相连；所述电压转换模块与所述第一电源及所述第二电源相连；所述第二电源与所述信号转换模块相连；所述信号转换模块与所述共模滤波单元相连；所述共模滤波单元与所述保护模块相连；所述保护模块与高电平信号端及低电平信号端相连。

Description

CAN总线隔离电路

【技术领域】

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种应用于电动汽车的CAN总线隔离电路。

【背景技术】

目前，在政策扶持力度加大、配套设施建设加快以及各地全面推广应用的环境背景下，新能源汽车保持快速的增长，行业前景向好。当前的汽车产业，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害及低成本的需求，各种各样的电子控制系统被开发出来，由于对所用的数据类型以及可靠性的要求不尽相同，电子控制系统之间的通信由多条总线构成。CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网总线)总线作为BMS(Battery ManagementSystem，电池管理系统)系统的通信总线，其准确及时地传输信号是保证BMS系统控制电池组安全工作至关重要的一部分，其对BMS的重要性不言而喻。一方面车辆在运行过程中通过CAN总线将信息传递给主控系统，主控系统将相应的判断以及决策信息再次通过CAN总线传递给各个模块单元，最终使得车辆正常运行。现有的CAN总线隔离电路需隔离的电源给隔离器供电，成本高；隔离开关电源一般由分立器件搭建，电路体积大，元件多，可靠性差；隔离开关电源器件较多，器件的耐压性不一致，容易造成系统整体的耐压水平下降。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种元器件少，电路简单，成本低，隔离性能好，安全可靠的CAN总线隔离电路。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种CAN总线隔离电路，包括隔离器及收发器；所述隔离器包括隔离模块、电压转换模块、第一电源及第二电源；所述收发器包括信号转换模块、共模滤波单元及保护模块；所述隔离模块与所述电压转换模块、所述第一电源、所述第二电源、信号发送端、信号接收端及所述信号转换模块相连；所述电压转换模块与所述第一电源及所述第二电源相连；所述第二电源与所述信号转换模块相连；所述信号转换模块与所述共模滤波单元相连；所述共模滤波单元与所述保护模块相连；所述保护模块与高电平信号端及低电平信号端相连；所述隔离模块控制所述电压转换模块将所述第一电源转换成所述第二电源，所述第二电源为所述隔离模块及所述信号转换模块供电；所述隔离模块接收所述信号发送端发送的信号及所述信号转换模块发送的信号，并对接收到的信号进行隔离，防止外部信号的干扰；所述隔离模块还将所述信号转换模块发送的信号进行隔离后发送至所述信号接收端；所述信号转换模块接收所述隔离模块发送的信号，并将接收到的信号转换成差分信号；所述信号转换模块还接收所述共模滤波单元传输的信号，并将接收到的信号转换成串行信号；所述共模滤波单元接收所述信号转换模块传输的信号及所述保护模块传输的信号，并对接收到的信号进行共模滤波；所述保护模块接收所述共模滤波单元传输的信号及所述高电平信号端与所述低电平信号端传输的信号，并对接收到的信号进行杂质滤波，消除杂质波的干扰，并防止外部瞬态高压损坏所述信号转换模块。

在一个优选实施方式中，所述隔离模块包括隔离芯片、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻及第三电阻；所述隔离芯片包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚、第九引脚、第十引脚、第十一引脚、第十二引脚、第十三引脚及第十四引脚；所述第一引脚与所述电压转换模块相连，所述第二引脚及所述第三引脚与所述第一电源相连，所述第四引脚、所述第五引脚及所述第六引脚接地，所述第七引脚与所述信号发送端相连，所述第八引脚与所述信号接收端相连，所述第九引脚与所述第二电源相连，所述第十引脚与所述第一电阻的第一端及所述第二电阻的第一端相连，所述第十一引脚与所述第三电阻的第一端相连，所述第十二引脚与所述第一电容的第一端及所述第二电阻的第二端相连，所述第十三引脚及所述第十四引脚与所述信号转换模块相连；所述第一电容的第二端与所述第三电阻的第二端相连；所述第二电容的第一端与所述第一电阻的第二端相连，所述第二电容的第二端接地。

在一个优选实施方式中，所述电压转换模块包括变压器、二极管及第三电容；所述变压器包括初级线圈及次级线圈；所述初级线圈的第一端通过所述第三电容与所述第一电源相连，所述初级线圈的第二端与所述第一引脚相连；所述次级线圈的第一端接地，所述次级线圈的第二端与所述二极管的阳极相连；所述二极管的阴极与所述第二电源及所述第九引脚相连。

在一个优选实施方式中，所述信号转换模块包括信号转换芯片及第四电阻；所述信号转换芯片包括电源引脚、串行信号接收引脚、串行信号发送引脚、接地引脚、选择输入引脚、高电平总线引脚及低电平总线引脚；所述电源引脚与所述第二电源相连，所述串行信号接收引脚与所述第十三引脚相连，所述串行 信号发送引脚与所述第十四引脚相连，所述接地引脚接地，所述选择输入引脚通过所述第四电阻接地，所述高电平总线引脚及所述低电平总线引脚与所述共模滤波单元相连。

在一个优选实施方式中，所述共模滤波单元包括共模电感；所述共模电感的第一端与所述高电平总线引脚相连，所述共模电感的第二端与所述低电平总线引脚相连，所述共模电感的第三端与所述高电平信号端相连，所述共模电感的第四端与所述低电平信号端相连。

在一个优选实施方式中，所述保护模块包括第五电阻、第四电容、第五电容、第一TVS管及第二TVS管；所述第五电阻的第一端与所述共模电感的第三端及所述第四电容的第一端及所述高电平信号端相连，所述第五电阻的第二端与所述共模电感的第四端及所述第五电容的第一端及所述低电平信号端相连；所述第四电容的第一端与所述共模电感的第三端及所述高电平信号端相连，所述第四电容的第二端接地；所述第五电容的第一端与所述共模电感的第四端及所述低电平信号端相连，所述第五电容的第二端接地；所述第一TVS管的第一端及所述第二TVS管的第一端接地，所述第一TVS管的第二端与所述高电平信号端、所述共模电感的第三端、所述第五电阻的第一端及所述第四电容的第一端相连，所述第二TVS管的第二端与所述低电平信号端、所述共模电感的第四端、所述第五电阻的第二端及所述第五电容的第一端相连。

在一个优选实施方式中，所述第二电源的电压为5V。

本实用新型的CAN总线隔离电路，使用高集成度与高可靠性的隔离芯片U1控制变压器，实现了能量的控制与变换，并通过二极管将交流电转变成直流电，隔离模块及电压转换模块的配合实现了电源的隔离，进而使得CAN总线隔离电 路元器件少，电路简单，成本低，隔离性能好，安全可靠。

【附图说明】

图1为本实用新型实施方式提供的CAN总线隔离电路的电路图。

图2为图1中隔离器的电路图。

图3为图1中收发器的电路图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1至图3，本实用新型提供的一种CAN总线隔离电路100，包括隔离器10及收发器20。所述隔离器10包括隔离模块11、电压转换模块12、第一电源Vin及第二电源Vout。所述收发器20包括信号转换模块21、共模滤波单元22及保 护模块23。所述隔离模块11与所述电压转换模块12、所述第一电源Vin、所述第二电源Vout、信号发送端TX、信号接收端RX及所述信号转换模块21相连。所述电压转换模块12与所述第一电源Vin及所述第二电源Vout相连。所述第二电源Vout与所述信号转换模块21相连。所述信号转换模块21与所述共模滤波单元22相连。所述共模滤波单元22与所述保护模块23相连。所述保护模块23与高电平信号端CAN1-H及低电平信号端CAN1-L相连。所述隔离模块11控制所述电压转换模块12将所述第一电源Vin转换成所述第二电源Vout，所述第二电源Vout为所述隔离模块11及所述信号转换模块21供电。所述隔离模块11接收所述信号发送端TX发送的信号及所述信号转换模块21发送的信号，并对接收到的信号进行隔离，防止外部信号的干扰；所述隔离模块11还将所述信号转换模块21发送的信号进行隔离后发送至所述信号接收端RX。所述信号转换模块21接收所述隔离模块11发送的信号，并将接收到的信号转换成差分信号；所述信号转换模块21还接收所述共模滤波单元22传输的信号，并将接收到的信号转换成串行信号。所述共模滤波单元22接收所述信号转换模块21传输的信号及所述保护模块23传输的信号，并对接收到的信号进行共模滤波。所述保护模块23接收所述共模滤波单元22传输的信号及所述高电平信号端CAN1-H与所述低电平信号端CAN1-L传输的信号，并对接收到的信号进行杂质滤波，消除杂质波的干扰，并防止外部瞬态高压损坏所述信号转换模块21。

所述第二电源Vout为直流电源。在本实施方式中，所述第二电源Vout的电压为5V。

所述隔离模块11包括隔离芯片U1、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3。所述隔离芯片U1包括第一引脚VSW、第二引脚 VDDP、第三引脚VDDA、第四引脚SH_FC、第五引脚GNDA、第六引脚GNDP、第七引脚A1、第八引脚A2、第九引脚VDDB、第十引脚VSNS、第十一引脚CMOP、第十二引脚GNDB、第十三引脚B1及第十四引脚B2。所述第一引脚VSW与所述电压转换模块12相连，所述第二引脚VDDP及所述第三引脚VDDA与所述第一电源Vin相连，所述第四引脚SH_FC、所述第五引脚GNDA及所述第六引脚GNDP接地，所述第七引脚A1与所述信号发送端TX相连，所述第八引脚A2与所述信号接收端RX相连，所述第九引脚VDDB与所述第二电源Vout相连，所述第十引脚VSNS与所述第一电阻R1的第一端及所述第二电阻R2的第一端相连，所述第十一引脚CMOP与所述第三电阻R3的第一端相连，所述第十二引脚GNDB与所述第一电容C1的第一端及所述第二电阻R2的第二端相连，所述第十三引脚B1及所述第十四引脚B2与所述信号转换模块21相连。所述第一电容C1的第二端与所述第三电阻R3的第二端相连。所述第二电容C2的第一端与所述第一电阻R1的第二端相连，所述第二电容C2的第二端接地。所述第一电容C1、所述第二电容C2、所述第一电阻R1、所述第二电阻R2及所述第三电阻R3用于优化所述隔离芯片U1的负载动态性能。

所述电压转换模块12包括变压器T1、二极管D1及第三电容C3。所述变压器T1包括初级线圈L1及次级线圈L2。所述初级线圈L1的第一端通过所述第三电容C3与所述第一电源Vin相连，所述初级线圈L1的第二端与所述第一引脚VSW相连。所述次级线圈L2的第一端接地，所述次级线圈L2的第二端与所述二极管D1的阳极相连。所述二极管D1的阴极与所述第二电源Vout及所述第九引脚VDDB相连。

所述信号转换模块21包括信号转换芯片U2及第四电阻R4。所述信号转换芯 片U2包括电源引脚VCC、串行信号接收引脚TXD、串行信号发送引脚RXD、接地引脚GND、选择输入引脚S、高电平总线引脚CANH及低电平总线引脚CANL。所述电源引脚VCC与所述第二电源Vout相连，所述串行信号接收引脚TXD与所述第十三引脚B1相连，所述串行信号发送引脚RXD与所述第十四引脚B2相连，所述接地引脚GND接地，所述选择输入引脚S通过所述第四电阻R4接地，所述高电平总线引脚CANH及所述低电平总线引脚CANL与所述共模滤波单元22相连。

所述共模滤波单元22包括共模电感T2。所述共模电感T2的第一端与所述高电平总线引脚CANH相连，所述共模电感T2的第二端与所述低电平总线引脚CANL相连，所述共模电感T2的第三端与所述高电平信号端CAN1-H相连，所述共模电感T2的第四端与所述低电平信号端CAN1-L相连。

所述保护模块23包括第五电阻R5、第四电容C4、第五电容C5、第一TVS管D2及第二TVS管D3。所述第五电阻R5的第一端与所述共模电感T2的第三端及所述第四电容C4的第一端及所述高电平信号端CAN1-H相连，所述第五电阻R5的第二端与所述共模电感T2的第四端及所述第五电容C5的第一端及所述低电平信号端CAN1-L相连。所述第四电容C4的第一端与所述共模电感T2的第三端及所述高电平信号端CAN1-H相连，所述第四电容C4的第二端接地。所述第五电容C5的第一端与所述共模电感T2的第四端及所述低电平信号端CAN1-L相连，所述第五电容C5的第二端接地。所述第一TVS管D2的第一端及所述第二TVS管D3的第一端接地，所述第一TVS管D2的第二端与所述高电平信号端CAN1-H、所述共模电感T2的第三端、所述第五电阻R5的第一端及所述第四电容C4的第一端相连，所述第二TVS管D3的第二端与所述低电平信号端CAN1-L、所述共模电感T2的第四端、所述第五电阻R5的第二端及所述第五电容C5的第一端相连。

下面将对本实用新型CAN总线隔离电路100的工作原理进行说明。

工作时，所述隔离模块11控制所述电压转换模块12将所述第一电源Vin转换成所述第二电源Vout，所述第二电源Vout为所述隔离模块11及所述信号转换模块21供电。车辆运行的状态信号经所述高电平信号端CAN1-H及所述低电平信号端CAN1-L输入至所述保护模块23，所述保护模块23对接收到的信号进行杂质滤波，并防止外部瞬态高压损坏所述信号转换模块21。所述保护模块23将滤波后的信号传输至共模滤波单元22，所述共模滤波单元22对接收到的信号进行共模滤波，并将滤波后的信号传输至信号转换模块21，所述信号转换模块21将接收到的信号转换成串行信号，并将转换后的信号传输至隔离模块11，所述隔离模块11对接收到的信号进行隔离，并将隔离后的信号发送至所述信号接收端RX。主控系统从所述信号接收端RX获取信号进行处理，并生成相应的控制信号，所述控制信号通过所述信号发送端TX发送至所述隔离模块11，所述隔离模块11对接收到的信号进行隔离，并将隔离后的信号传输至所述信号转换模块21，所述信号转换模块21将接收到的信号转换成差分信号，并将转换后的信号传输至所述共模滤波单元22，所述共模滤波单元22对接收到的信号进行共模滤波，并将滤波后的信号传输至所述保护模块23，所述保护模块23对接收到的信号进行杂质滤波，并将滤波后的信号传输至所述高电平信号端CAN1-H及所述低电平信号端CAN1-L，同时防止外部瞬态高压损坏所述信号转换模块21。

本实用新型的CAN总线隔离电路100，使用高集成度与高可靠性的隔离芯片U1控制变压器T1，实现了能量的控制与变换，并通过二极管D1将交流电转变成直流电，隔离模块11及电压转换模块12的配合实现了电源的隔离，进而使得CAN总线隔离电路100元器件少，电路简单，成本低，隔离性能好，安全可靠。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (7)

1.一种CAN总线隔离电路，其特征在于：包括隔离器及收发器；所述隔离器包括隔离模块、电压转换模块、第一电源及第二电源；所述收发器包括信号转换模块、共模滤波单元及保护模块；所述隔离模块与所述电压转换模块、所述第一电源、所述第二电源、信号发送端、信号接收端及所述信号转换模块相连；所述电压转换模块与所述第一电源及所述第二电源相连；所述第二电源与所述信号转换模块相连；所述信号转换模块与所述共模滤波单元相连；所述共模滤波单元与所述保护模块相连；所述保护模块与高电平信号端及低电平信号端相连；所述隔离模块控制所述电压转换模块将所述第一电源转换成所述第二电源，所述第二电源为所述隔离模块及所述信号转换模块供电；所述隔离模块接收所述信号发送端发送的信号及所述信号转换模块发送的信号，并对接收到的信号进行隔离，防止外部信号的干扰；所述隔离模块还将所述信号转换模块发送的信号进行隔离后发送至所述信号接收端；所述信号转换模块接收所述隔离模块发送的信号，并将接收到的信号转换成差分信号；所述信号转换模块还接收所述共模滤波单元传输的信号，并将接收到的信号转换成串行信号；所述共模滤波单元接收所述信号转换模块传输的信号及所述保护模块传输的信号，并对接收到的信号进行共模滤波；所述保护模块接收所述共模滤波单元传输的信号及所述高电平信号端与所述低电平信号端传输的信号，并对接收到的信号进行杂质滤波，消除杂质波的干扰，并防止外部瞬态高压损坏所述信号转换模块。

2.如权利要求1所述的CAN总线隔离电路，其特征在于：所述隔离模块包括隔离芯片、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻及第三电阻；所述隔离芯片包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚、第九引脚、第十引脚、第十一引脚、第十二引脚、第十三引脚及第十四引脚；所述第一引脚与所述电压转换模块相连，所述第二引脚及所述第三引脚与所述第一电源相连，所述第四引脚、所述第五引脚及所述第六引脚接地，所述第七引脚与所述信号发送端相连，所述第八引脚与所述信号接收端相连，所述第九引脚与所述第二电源相连，所述第十引脚与所述第一电阻的第一端及所述第二电阻的第一端相连，所述第十一引脚与所述第三电阻的第一端相连，所述第十二引脚与所述第一电容的第一端及所述第二电阻的第二端相连，所述第十三引脚及所述第十四引脚与所述信号转换模块相连；所述第一电容的第二端与所述第三电阻的第二端相连；所述第二电容的第一端与所述第一电阻的第二端相连，所述第二电容的第二端接地。

3.如权利要求2所述的CAN总线隔离电路，其特征在于：所述电压转换模块包括变压器、二极管及第三电容；所述变压器包括初级线圈及次级线圈；所述初级线圈的第一端通过所述第三电容与所述第一电源相连，所述初级线圈的第二端与所述第一引脚相连；所述次级线圈的第一端接地，所述次级线圈的第二端与所述二极管的阳极相连；所述二极管的阴极与所述第二电源及所述第九引脚相连。

4.如权利要求3所述的CAN总线隔离电路，其特征在于：所述信号转换模块包括信号转换芯片及第四电阻；所述信号转换芯片包括电源引脚、串行信号接收引脚、串行信号发送引脚、接地引脚、选择输入引脚、高电平总线引脚及低电平总线引脚；所述电源引脚与所述第二电源相连，所述串行信号接收引脚与所述第十三引脚相连，所述串行信号发送引脚与所述第十四引脚相连，所述接地引脚接地，所述选择输入引脚通过所述第四电阻接地，所述高电平总线引脚及所述低电平总线引脚与所述共模滤波单元相连。

5.如权利要求4所述的CAN总线隔离电路，其特征在于：所述共模滤波单元包括共模电感；所述共模电感的第一端与所述高电平总线引脚相连，所述共模电感的第二端与所述低电平总线引脚相连，所述共模电感的第三端与所述高电平信号端相连，所述共模电感的第四端与所述低电平信号端相连。

6.如权利要求5所述的CAN总线隔离电路，其特征在于：所述保护模块包括第五电阻、第四电容、第五电容、第一TVS管及第二TVS管；所述第五电阻的第一端与所述共模电感的第三端及所述第四电容的第一端及所述高电平信号端相连，所述第五电阻的第二端与所述共模电感的第四端及所述第五电容的第一端及所述低电平信号端相连；所述第四电容的第一端与所述共模电感的第三端及所述高电平信号端相连，所述第四电容的第二端接地；所述第五电容的第一端与所述共模电感的第四端及所述低电平信号端相连，所述第五电容的第二端接地；所述第一TVS管的第一端及所述第二TVS管的第一端接地，所述第一TVS管的第二端与所述高电平信号端、所述共模电感的第三端、所述第五电阻的第一端及所述第四电容的第一端相连，所述第二TVS管的第二端与所述低电平信号端、所述共模电感的第四端、所述第五电阻的第二端及所述第五电容的第一端相连。

7.如权利要求6所述的CAN总线隔离电路，其特征在于：所述第二电源的电压为5V。