CN207283578U - Can节点端口保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了CAN节点端口保护电路，包括CAN节点，所述CAN节点后面依次连接CAN隔离收发器CTM1051M、DC‑DC隔离电源电路和信号隔离电路，信号隔离电路的输出端还连接接口P1。本实用新型通过上述原理，给CAN节点以防护，避免CAN节点受到大能量的雷击以及各种共模信号的干扰，目的在于提供CAN节点端口保护电路，保证CAN总线的不间断、无差错运行。

Description

CAN节点端口保护电路

技术领域

本实用新型涉及CAN总线领域，具体涉及CAN节点端口保护电路。

背景技术

控制器局域网CAN(Controller Area Network)是一种标准化的现场总线，其结构支持分布式数据通信和实时控制的串行通信网络，因其出色的稳定性和抗干扰性，最初被应用于工业现场总线。目前，CAN协议已被制定为ISO国际标准(ISO11898)，它分为物理层、数据链路层和应用层，其中物理层和数据链路层协议已集成在产品的芯片中，可以依靠硬件实现自动传送数据，减少了软件程序编写的工作量。因此，CAN总线尤其适用于军事通信领域，特别是在对通信和控制要求可靠性高、实时性强的恶劣条件下的应用。CAN总线采用时分复用的原则，每个CAN通信节点在自己占用总线的时段内建立其余通信目标节点的物理链路来传输数据，直至数据发送完毕为止。由于CAN总线是多主机通信模式，在CAN总线上所有通信节点都可以随时地跟总线的其他节点发起通信，所以在多节点同时发出通信请求时，CAN总线有自己的通信仲裁机制，CAN网络节点。而现有的网络节点在户外等恶劣的现场环境时，容易受到大能量的雷击以及各种共模信号的干扰，影响CAN总线的不间断、无差错运行。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是避免CAN节点受到大能量的雷击以及各种共模信号的干扰，目的在于提供CAN节点端口保护电路，给CAN节点以防护，避免CAN节点受到大能量的雷击以及各种共模信号的干扰，目的在于提供CAN节点端口保护电路，保证CAN总线的不间断、无差错运行。

本实用新型通过下述技术方案实现：

CAN节点端口保护电路，包括CAN节点端口保护电路，包括CAN节点，所述CAN节点后面依次连接CAN隔离收发器CTM1051M、DC-DC隔离电源电路和信号隔离电路，信号隔离电路的输出端还连接接口P1。本方案在CAN节点上连接CAN隔离收发器CTM1051M，将总线和控制电路进行电气隔离，将高压阻挡在控制系统之外，可以有效地保证操作人员的人身及系统安全。不仅如此，CAN隔离收发器CTM1051M将总线和控制电路进行电气隔离，可以抑制由接地电势差、接地环路引起的各种共模干扰，保证总线在严重干扰和其它系统级噪声存在的情况下不间断、无差错运行。

本方案在通过CAN隔离收发器CTM1051M对信号通道做隔离后，还设置DC-DC隔离电源电路对电源通道进行隔离，避免CAN总线在进行数据传输过程时，发生数据传输错误。最后还设置信号隔离电路，用于隔离掉雷电等大容量的雷击，保证节点在户外等恶劣的现场环境工作的安全。该电路打包封装成一个独立的模块，大大简化了CAN硬件设定的难度，降低了开发时间成本。

优选的，CAN隔离收发器CTM1051M的端口RXO连接CAN节点的端口CRXD，CAN隔离收发器CTM1051M的端口TXO连接CAN节点的端口CTXD，CAN隔离收发器CTM1051M的接地端口GND连接CAN节点的接地端口GND，CAN隔离收发器CTM1051M的电源端口VCC连接CAN节点的电源端口VCC，在电源端口VCC和接地端口GND之间还连接电容C2，CAN隔离收发器CTM1051M的端口CANH还连接DC-DC隔离电源电路上变压器T1的端口1，CAN隔离收发器CTM1051M的端口CANL还连接DC-DC隔离电源电路上变压器T1的端口3，CAN隔离收发器CTM1051M的端口CANC还同时连接DC-DC隔离电源电路上电阻R1和电容C1的一端。

优选的，所述DC-DC隔离电源电路包括变压器T1、电阻R1和电容C1，电阻R1和电容C1并联连接，电阻R1和电容C1的一并联连接端连接信号隔离电路上的过压保护器GDT的端口3和接口P1的端口3。

优选的，所述信号隔离电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、双向二极管D5、电阻R2、电阻R3和过压保护器GDT，二极管D1的正极连接二极管D2的负极，二极管D2的正极连接二极管D4的正极，二极管D4的负极连接二极管D3的正极，二极管D3的负极连接二极管D1的负极，双向二极管D5连接在二极管D1的负极和二极管D2的正极之间，二极管D1的正极还同时连接变压器T1的端口2和电阻R3的一端，电阻R3的另一端还连接过压保护器GDT的端口1和接口P1的端口1；二极管D3的正极还同时连接变压器T1的端口4和电阻R2一端，电阻R2另一端还连接过压保护器GDT的端口2；过压保护器GDT的端口3还连接接口P1的端口3，P1的端口3接地。该电路中两个二极管D1和二极管D2与两个二极管D3和二极管D4反相串联连接形成双稳压，当CAN节点在户外等恶劣的现场环境工作时，遇到雷电冲击时，会产生瞬时高压，此时双向二极管D5无论接收到哪个方向的电压超过二极管的电压，就会把相应的二极管击穿，形成回路，从而把电源旁路了,来保护与之联的电路上的CAN节点，同时二极管D1和二极管D2顺向串联，并加上匀压电阻R3，使一个方向的耐压加倍；二极管D3和二极管D4顺向串联且与二极管D1和二极管D2的方向相反，并加上匀压电阻R2，使另一方向耐压加倍，无论雷击从哪个方向过来，都能及时的旁路掉，另外本电路还设置专门的过压保护器，用于及时的过滤掉电路上的瞬时高压，通过多重保护，避免CAN节点受到雷电损坏。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型在CAN节点上连接CAN隔离收发器CTM1051M，将总线和控制电路进行电气隔离，可以抑制由接地电势差、接地环路引起的各种共模干扰，保证总线在严重干扰和其它系统级噪声存在的情况下不间断、无差错运行。

2、本实用新型在通过CAN隔离收发器CTM1051M对信号通道做隔离后，还设置DC-DC隔离电源电路对电源通道进行隔离，避免CAN总线在进行数据传输过程时，发生数据传输错误。

3、本实用新型还设置信号隔离电路，用于隔离掉雷电等大容量的雷击，保证节点在户外等恶劣的现场环境工作的安全。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1所示，本实用新型包括CAN节点端口保护电路，包括CAN节点，所述CAN节点后面依次连接CAN隔离收发器CTM1051M、DC-DC隔离电源电路和信号隔离电路，信号隔离电路的输出端还连接接口P1。

本方案在CAN节点上连接CAN隔离收发器CTM1051M，将总线和控制电路进行电气隔离，将高压阻挡在控制系统之外，可以有效地保证操作人员的人身及系统安全。不仅如此，CAN隔离收发器CTM1051M将总线和控制电路进行电气隔离，可以抑制由接地电势差、接地环路引起的各种共模干扰，保证总线在严重干扰和其它系统级噪声存在的情况下不间断、无差错运行。

本方案在通过CAN隔离收发器CTM1051M对信号通道做隔离后，还设置DC-DC隔离电源电路对电源通道进行隔离，避免CAN总线在进行数据传输过程时，发生数据传输错误。最后还设置信号隔离电路，用于隔离掉雷电等大容量的雷击，保证节点在户外等恶劣的现场环境工作的安全。该电路打包封装成一个独立的模块，大大简化了CAN硬件设定的难度，降低了开发时间成本。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上优选如下：CAN隔离收发器CTM1051M的端口RXO连接CAN节点的端口CRXD，CAN隔离收发器CTM1051M的端口TXO连接CAN节点的端口CTXD，CAN隔离收发器CTM1051M的接地端口GND连接CAN节点的接地端口GND，CAN隔离收发器CTM1051M的电源端口VCC连接CAN节点的电源端口VCC，在电源端口VCC和接地端口GND之间还连接电容C2，CAN隔离收发器CTM1051M的端口CANH还连接DC-DC隔离电源电路上变压器T1的端口1，CAN隔离收发器CTM1051M的端口CANL还连接DC-DC隔离电源电路上变压器T1的端口3，CAN隔离收发器CTM1051M的端口CANC还同时连接DC-DC隔离电源电路上电阻R1和电容C1的一端。

DC-DC隔离电源电路包括变压器T1、电阻R1和电容C1，电阻R1和电容C1并联连接，电阻R1和电容C1的一并联连接端连接信号隔离电路上的过压保护器GDT的端口3和接口P1的端口3。电信号在在电缆上传输时，当阻抗不连续或者发生突变时，就会发生信号反射。反射的过程十分的复杂，甚至可能发生多次反射，反射的信号叠加在正常的信号上，引起电平变化，导致数据传输出现错误。为了消减这种信号反射的方法，本方案在DC-DC隔离电源电路上设置RC并联部分用于滤波，避免杂波对电源的影响，保证数据传输的正确。

信号隔离电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、双向二极管D5、电阻R2、电阻R3和过压保护器GDT，二极管D1的正极连接二极管D2的负极，二极管D2的正极连接二极管D4的正极，二极管D4的负极连接二极管D3的正极，二极管D3的负极连接二极管D1的负极，双向二极管D5连接在二极管D1的负极和二极管D2的正极之间，二极管D1的正极还同时连接变压器T1的端口2和电阻R3的一端，电阻R3的另一端还连接过压保护器GDT的端口1和接口P1的端口1；二极管D3的正极还同时连接变压器T1的端口4和电阻R2一端，电阻R2另一端还连接过压保护器GDT的端口2；过压保护器GDT的端口3还连接接口P1的端口3，P1的端口3接地。

该电路中两个二极管D1和二极管D2与两个二极管D3和二极管D4反相串联连接形成双稳压，当CAN节点在户外等恶劣的现场环境工作时，遇到雷电冲击时，会产生瞬时高压，此时双向二极管D5无论接收到哪个方向的电压超过二极管的电压，就会把相应的二极管击穿，形成回路，从而把电源旁路了,来保护与之联的电路上的CAN节点，同时二极管D1和二极管D2顺向串联，并加上匀压电阻R3，使一个方向的耐压加倍；二极管D3和二极管D4顺向串联且与二极管D1和二极管D2的方向相反，并加上匀压电阻R2，使另一方向耐压加倍，无论雷击从哪个方向过来，都能及时的旁路掉，另外本电路还设置专门的过压保护器，用于及时的过滤掉电路上的瞬时高压，通过多重保护，避免CAN节点受到雷电损坏。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.CAN节点端口保护电路，包括CAN节点，其特征在于，所述CAN节点后面依次连接CAN隔离收发器CTM1051M、DC-DC隔离电源电路和信号隔离电路，信号隔离电路的输出端还连接接口P1。

2.根据权利要求1所述的CAN节点端口保护电路，其特征在于，CAN隔离收发器CTM1051M的端口RXO连接CAN节点的端口CRXD，CAN隔离收发器CTM1051M的端口TXO连接CAN节点的端口CTXD，CAN隔离收发器CTM1051M的接地端口GND连接CAN节点的接地端口GND，CAN隔离收发器CTM1051M的电源端口VCC连接CAN节点的电源端口VCC，在电源端口VCC和接地端口GND之间还连接电容C2，CAN隔离收发器CTM1051M的端口CANH还连接DC-DC隔离电源电路上变压器T1的端口1，CAN隔离收发器CTM1051M的端口CANL还连接DC-DC隔离电源电路上变压器T1的端口3，CAN隔离收发器CTM1051M的端口CANC还同时连接DC-DC隔离电源电路上电阻R1和电容C1的一端。

3.根据权利要求2所述的CAN节点端口保护电路，其特征在于，所述DC-DC隔离电源电路包括变压器T1、电阻R1和电容C1，电阻R1和电容C1并联连接，电阻R1和电容C1的一并联连接端连接信号隔离电路上的过压保护器GDT的端口3和接口P1的端口3。

4.根据权利要求3所述的CAN节点端口保护电路，其特征在于，所述信号隔离电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、双向二极管D5、电阻R2、电阻R3和过压保护器GDT，二极管D1的正极连接二极管D2的负极，二极管D2的正极连接二极管D4的正极，二极管D4的负极连接二极管D3的正极，二极管D3的负极连接二极管D1的负极，双向二极管D5连接在二极管D1的负极和二极管D2的正极之间，二极管D1的正极还同时连接变压器T1的端口2和电阻R3的一端，电阻R3的另一端还连接过压保护器GDT的端口1和接口P1的端口1；二极管D3的正极还同时连接变压器T1的端口4和电阻R2一端，电阻R2另一端还连接过压保护器GDT的端口2；过压保护器GDT的端口3还连接接口P1的端口3，P1的端口3接地。